阅读说明：本技术 一种复合冲击钻井工具 (Composite impact drilling tool ) 是由 韦伟 陈涛 于 2020-07-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及钻井工具领域,具体的说是一种复合冲击钻井工具,包括连接座机构、指示机构和涡轮扭转机构,所述指示机构与连接座机构连接；所述涡轮扭转机构与连接座机构连接；轴向冲击机构,所述轴向冲击机构与涡轮扭转机构连接,且轴向冲击机构包括冲击锤、冲击座、第二壳体、下棘轮、防掉环、TC静套和下连接头,所述第二壳体与涡轮扭转机构连接,且第二壳体的下段固定连接有下连接头,下连接头上通过花键过盈配合有TC静套；所述第二壳体内安装有冲击座,冲击座内安装有冲击锤,且冲击座的下方安装有下棘轮,下棘轮与下连接头之间安装有防掉环。本发明提供的复合冲击钻井工具具有破岩效率高的点。(The invention relates to the field of drilling tools, in particular to a composite impact drilling tool, which comprises a connecting seat mechanism, an indicating mechanism and a turbine torsion mechanism, wherein the indicating mechanism is connected with the connecting seat mechanism; the turbine torsion mechanism is connected with the connecting seat mechanism; the axial impact mechanism is connected with the turbine torsion mechanism and comprises an impact hammer, an impact seat, a second shell, a lower ratchet wheel, an anti-falling ring, a TC (tungsten carbide) static sleeve and a lower connector, the second shell is connected with the turbine torsion mechanism, the lower section of the second shell is fixedly connected with the lower connector, and the TC static sleeve is in interference fit with the lower connector through a spline; install the impact seat in the second casing, install the jump bit in the impact seat, and the below of impacting the seat installs down the ratchet, installs between lower ratchet and the lower connector and prevents falling the ring. The composite impact drilling tool provided by the invention has the advantage of high rock breaking efficiency.)

一种复合冲击钻井工具

技术领域

本发明涉及钻井工具领域，具体的说是一种复合冲击钻井工具。

背景技术

随着油气资源勘探开发的不断深入，深井、超深井越来越多，钻遇“三高地层”(岩石硬度高、岩石可钻性级值高、岩石研磨性高)的可能性越来越大，这严重影响了深部硬地层的机械钻速和勘探开发成本。

对于深层较硬地面进行钻井过程中，传统的复合冲击钻井工具对硬地层钻进过程中机械钻速低、钻头因黏滑振动失效快、钻井成本高等问题，经常需要更换钻头，因此，有必要提供一种新的复合冲击钻井工具解决上述技术问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种复合冲击钻井工具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复合冲击钻井工具，包括连接座机构、指示机构、涡轮扭转机构、轴向冲击机构和施压机构，所述指示机构与连接座机构连接；所述涡轮扭转机构与连接座机构连接；所述轴向冲击机构与涡轮扭转机构连接，且轴向冲击机构包括冲击锤、冲击座、第二壳体、下棘轮、防掉环、TC静套和下连接头，所述第二壳体与涡轮扭转机构连接，且第二壳体的下段固定连接有下连接头，下连接头上通过花键过盈配合有TC静套；所述第二壳体内安装有冲击座，冲击座内安装有冲击锤，且冲击座的下方安装有下棘轮，下棘轮与下连接头之间安装有防掉环；所述施压机构连接在下连接头内。

优选的，所述涡轮扭转机构包括第一壳体、轴承套、调整环、涡轮、涡轮轴、轴承和纵向冲击块，所述第一壳体的下端安装有纵向冲击块，且纵向冲击块与第二壳体固定连接，所述第一壳体内固定连接有轴承套，轴承套的下方安装有调整环，且轴承套内安装有轴承；所述第一壳体内的中心位置设有涡轮轴，涡轮轴通过轴承转动连接在第一壳体内，且涡轮轴的外表面通过花键连接有多个均匀分布的涡轮。

优选的，所述下棘轮上设有镶嵌硬质合金的防磨带。

优选的，所述施压机构包括板簧、连接板、第一凸台和第二凸台，所述下连接头的上端内壁固定连接有第一凸台，且下连接头内滑动连接有用于连接钻头座的连接板，连接板与第一凸台相对的面固定连接有两个对称设置的第二凸台，第一凸台通过板簧与两个第二凸台连接。

优选的，所述连接座机构包括连接座、倒角和安装孔，所述连接座的下表面与第一壳体固定连接，且连接座的上表面开设有安装孔，安装孔的开口处开设有倒角。

优选的，所述指示机构包括凹槽、刻度条、第一活塞、连接管、定位孔、第二活塞、伸缩杆和弹簧，所述连接座的上表面开设有定位孔和凹槽，凹槽通过连接管与定位孔相互连通；所述连接座的侧面开设有与凹槽相互连通的安装槽，安装槽内密封固定连接有透明隔板；所述凹槽内滑动连接有匹配设置的第一活塞，第一活塞上固定连接有指示箭头，且凹槽内固定连接有刻度条；所述定位孔内滑动连接有匹配设置的第二活塞，第二活塞的下表面通过弹簧和伸缩杆与定位孔的内底壁连接。

与相关技术相比较，本发明提供的复合冲击钻井工具具有如下有益效果：

(1)本发明通过涡轮扭转机构与施压机构的配合使用，既可以使得钻头进行产生轴向振动，又可以使得钻头产生扭向振动，从而实现PDC钻头扭转切削功能，整个钻柱的扭矩保持稳定和平衡，提高钻头的破岩效率。

(2)本发明可以使得钻头保持钻压，将钻头压持在井底，使钻头牙齿与地层保持紧密接触，减少钻头齿与地层岩石间冲击功的传递损失，进一步提高钻头的破岩效率，操作人员可以通过观察第一活塞上指示箭头在刻度条上指示的位置来判断上部钻具与连接座是否成功安装，减小操作人员的负担。

附图说明

图1为本发明提供的复合冲击钻井工具的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示的施压机构的结构示意图；

图3为图1中A处的局部放大图。

图中标号：1、连接座机构；11、连接座；12、倒角；13、安装孔；2、涡轮扭转机构；21、第一壳体；22、轴承套；23、调整环；24、涡轮；25、涡轮轴；26、轴承；27、纵向冲击块；3、轴向冲击机构；31、冲击锤；32、冲击座；33、第二壳体；34、下棘轮；35、防掉环；36、TC静套；37、下连接头；4、施压机构；41、板簧；42、连接板；43、第一凸台；44、第二凸台；5、指示机构；51、凹槽；52、刻度条；53、第一活塞；54、连接管；55、定位孔；56、第二活塞；57、伸缩杆；58、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请结合参阅图1、图2和图3，一种复合冲击钻井工具，包括连接座机构1、指示机构5、涡轮扭转机构2、轴向冲击机构3和施压机构4，所述指示机构5与连接座机构1连接；所述涡轮扭转机构2与连接座机构1连接；所述轴向冲击机构3与涡轮扭转机构2连接；所述施压机构4连接在下连接头37内，所述涡轮扭转机构2包括第一壳体21、轴承套22、调整环23、涡轮24、涡轮轴25、轴承26和纵向冲击块27，所述第一壳体21的下端安装有纵向冲击块27，且纵向冲击块27与第二壳体33固定连接，所述第一壳体21内固定连接有轴承套22，轴承套22的下方安装有调整环23，且轴承套22内安装有轴承26；所述第一壳体21内的中心位置设有涡轮轴25，涡轮轴25通过轴承26转动连接在第一壳体21内，且涡轮轴25的外表面通过花键连接有多个均匀分布的涡轮24，在使用时，钻井液驱动介质驱动涡轮24和涡轮轴25转动，使得涡轮24和涡轮轴25的转动转化成高频纵向冲击，使得钻头进行产生扭向振动。

参考图1所示，所述轴向冲击机构3包括冲击锤31、冲击座32、第二壳体33、下棘轮34、防掉环35、TC静套36和下连接头37，所述第二壳体33与涡轮扭转机构2连接，且第二壳体33的下段固定连接有下连接头37，下连接头37上通过花键过盈配合有TC静套36；所述第二壳体33内安装有冲击座32，冲击座32内安装有冲击锤31，且冲击座32的下方安装有下棘轮34，下棘轮34与下连接头37之间安装有防掉环35，通过冲击锤31工作产生轴向脉冲，使得钻头进行产生轴向振动，由于钻头还可以产生扭向振动，从而实现PDC钻头扭转切削功能，整个钻柱的扭矩保持稳定和平衡，提高钻头的破岩效率，防掉环35会随着下棘轮34以及旋转动力接头相对于钻具组合下掉当防掉环下掉至下连接头37，上端面时便会卡在此处随钻具组合一起上提,不再往下掉，对下棘轮34以及旋转动力接头起到防掉的作用，提高装置使用的可靠性，且通过TC静套36对下棘轮轴起到扶正的作用。

参考图1所示，所述下棘轮34上设有镶嵌硬质合金的防磨带。

参考图1和图2所示，所述施压机构4包括板簧41、连接板42、第一凸台43和第二凸台44，所述下连接头37的上端内壁固定连接有第一凸台43，且下连接头37内滑动连接有用于连接钻头座的连接板42，连接板42与第一凸台43相对的面固定连接有两个对称设置的第二凸台44，第一凸台43通过板簧41与两个第二凸台44连接，当钻头座安装在下连接头37内时，板簧41内压缩，在板簧41弹性恢复力的作用下，使得钻头保持钻压，钻压的作用主要表现为将钻头压持在井底，使钻头牙齿与地层保持紧密接触，减少钻头齿与地层岩石间冲击功的传递损失，进一步提高钻头的破岩效率。

参考图1所示，所述连接座机构1包括连接座11、倒角12和安装孔13，所述连接座11的下表面与第一壳体21固定连接，且连接座11的上表面开设有安装孔13，安装孔13的开口处开设有倒角12，上部钻具与连接座11连接，且通过倒角12使得上部钻具可以更好的进入到安装孔13内。

参考图1和图3所示，所述指示机构5包括凹槽51、刻度条52、第一活塞53、连接管54、定位孔55、第二活塞56、伸缩杆57和弹簧58，所述连接座11的上表面开设有定位孔55和凹槽51，凹槽51通过连接管54与定位孔55相互连通；所述连接座11的侧面开设有与凹槽51相互连通的安装槽，安装槽内密封固定连接有透明隔板；所述凹槽51内滑动连接有匹配设置的第一活塞53，第一活塞53上固定连接有指示箭头，且凹槽51内固定连接有刻度条52；所述定位孔55内滑动连接有匹配设置的第二活塞56，第二活塞56的下表面通过弹簧58和伸缩杆57与定位孔55的内底壁连接，上部钻具与连接座11连接时，上部钻具上的定位销***定位孔55内，此时第二活塞56向下运动，弹簧58被压缩，定位孔55内的气体通过连接管54进入到凹槽51内，使得第一活塞53向上运动，操作人员通过观察第一活塞53上指示箭头在刻度条52上指示的位置来判断上部钻具与连接座11是否成功安装，减小操作人员的负担。

本发明提供的复合冲击钻井工具的工作原理如下：装置在使用时，钻井液驱动介质驱动涡轮24和涡轮轴25转动，使得涡轮24和涡轮轴25的转动转化成高频纵向冲击，使得钻头进行产生扭向振动，通过冲击锤31工作产生轴向脉冲，使得钻头进行产生轴向振动，由于钻头还可以产生扭向振动，从而实现PDC钻头扭转切削功能，整个钻柱的扭矩保持稳定和平衡，提高钻头的破岩效率；本装置在使用时，钻头座安装在下连接头37内，此时板簧41弹性恢复力的作用下，使得钻头保持钻压，钻压的作用主要表现为将钻头压持在井底，使钻头牙齿与地层保持紧密接触，减少钻头齿与地层岩石间冲击功的传递损失，进一步提高钻头的破岩效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。