一種鉆井輔助破巖工具的制作方法

本實用新型涉及一種鉆井輔助破巖工具，屬石油、天然氣鉆井輔助工具技術領域。

背景技術：

隨著全球對石油資源的需求增大，易開發的地層石油儲量以及開采量都不能滿足石油的需求量，石油開采必須向更深的地層、更硬等復雜地層進行。然而，鉆頭在硬地層以及軟硬交錯的地層進行破巖時，時常發生卡鉆和劇烈的扭轉振動。卡鉆和劇烈的扭轉振動不僅導致破巖效率和鉆進速度的降低，而且對鉆具組合和鉆頭是一種極大的傷害。針對上述問題，有必要研制一種鉆井輔助破巖工具。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于：提供一種結構簡單、可靠性強，適用性好；工作時可將鉆井液的流體能量轉化為高頻振動沖擊能量，并將沖擊能量傳遞給鉆頭，從而提高鉆頭破巖效率的鉆井輔助破巖工具。

本實用新型的技術方案是：

一種鉆井輔助破巖工具，包括殼體、上接頭、下接頭、通流盤和沖擊座，其特征在于：殼體的一端螺紋安裝有上接頭，殼體的另一端螺紋安裝有下接頭, 殼體內下端通過沖擊座裝有驅動器，驅動器上方的殼體設置有通流盤，通流盤上通過螺桿襯套裝有螺桿轉子，螺桿轉子與通流盤滑動連接，通流盤與驅動器接觸連接。

所述的殼體由上殼體和下殼體構成，上殼體和下殼體之間螺紋連接。

所述的下接頭上設置有階梯孔，以對沖擊座進行軸向限位。

所述的沖擊座為六邊形的棱柱體，沖擊座的中間部位設置有蝴蝶結形的裝配孔，與沖擊座對應的殼體內壁形狀與沖擊座輪廓形狀對應。

所述裝配孔的中間部位設置有隔板，隔板下方裝配孔兩側的沖擊座上對稱設置有沖擊座流道。

所述的沖擊座對應的殼體上對稱設置有殼體流道, 沖擊座流道與殼體流道連通。

所述的驅動器呈圓盤狀，驅動器的下端面中間部位設置有與裝配孔形狀對應的插接件，驅動器的上端面中間部位設置有裝配桿，裝配桿一側的驅動器端面上設置有截面呈扇形的驅動器分割塊。沖擊座與驅動器之間通過裝配孔和插接件的配合活動連接。

所述的裝配孔與插接件之間設置有撞擊間隙。

所述的通流盤圓周上設置有外螺紋，與通流盤對應的殼體內壁上設置有內螺紋，通流盤與殼體之間螺紋連接。

所述的通流盤下端面中間部位設置有裝配盲孔，通流盤和驅動器之間通過裝配桿和裝配盲孔的配合接觸連接；裝配盲孔一側的通流盤上設置有截面呈扇形的通流盤分割塊。

所述的通流盤分割塊兩側的通流盤上對稱設置有過流孔。

本實用新型的有益效果在于：

該鉆井輔助破巖工具工作時，鉆井液驅動螺桿轉子在螺桿襯套內往復運動，從而在螺桿襯套末端腔體內形成兩個不相通的截面積不斷變化的流道，同時把鉆井液分為具有液壓差的兩股鉆井液。具有液壓差的兩股鉆井液分別從通流盤上對應的過流孔進入由驅動器、通流盤和殼體構成的兩個不相通的腔體內，并經殼體流道和沖擊座流道繼續下行作用至鉆頭上，在驅動器、通流盤和殼體構成的腔體內，兩個腔體內的鉆井液的液壓差從負值到正值的交替往復變化，帶動驅動器往復轉動，由于裝配與插接件之間設置有撞擊間隙。驅動器往復轉動的過程中插接件對沖擊座形成周向的、高頻的往復沖擊，由此產生的機械沖擊能量經沖擊座、殼體傳遞到鉆頭，從而實現輔助破巖。該鉆井輔助破巖工具結構簡單、可靠性強，適用性好；有效提高了鉆頭的破巖效率和鉆進速度，特別適用于石油鉆井使用。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的沖擊座的立體結構示意圖；

圖3為本實用新型的沖擊座的剖視結構示意圖；

圖4為本實用新型的驅動器的剖視結構示意圖；

圖5為本實用新型的通流盤的剖視結構示意圖；

圖6為圖1中的A—A向的截面示意圖；

圖7為圖1中的B—B向的截面示意圖；

圖8為本實用新型的螺桿轉子的動作示意圖；

圖9為圖1中的C—C向的截面示意圖。

圖中：1、殼體，2、上接頭，3、下接頭，4、通流盤，5、沖擊座，6、驅動器，7、裝配孔，8、隔板，9、沖擊座流道，10、殼體流道，11、插接件，12、裝配桿，13、驅動器分割塊，14、裝配盲孔，15、通流盤分割塊，16、過流孔，17、腔室，18、螺桿襯套，19、螺桿轉子。

具體實施方式

該鉆井輔助破巖工具包括殼體1、上接頭2、下接頭3、通流盤4和沖擊座5。殼體1的一端螺紋安裝有上接頭2，殼體1的另一端螺紋安裝有下接頭3。殼體1由上殼體和下殼體構成，上殼體和下殼體之間螺紋連接，以便于安裝維護。

殼體1內下端通過沖擊座5裝有驅動器6。沖擊座5為六邊形的棱柱體，沖擊座5的中間部位設置有蝴蝶結形的裝配孔7，與沖擊座5對應的殼體1內壁形狀與沖擊座5輪廓形狀對應，從而將沖擊座5固定；裝配孔7的中間部位設置有隔板8，隔板8下方裝配孔7兩側的沖擊座5上對稱設置有沖擊座流道9；與沖擊座5對應的殼體1上對稱設置有殼體流道10, 沖擊座流道9與殼體流道10連通。

驅動器6呈圓盤狀，驅動器6的下端面中間部位設置有與裝配孔7形狀對應的插接件11，驅動器6的上端面中間部位設置有裝配桿12，裝配桿12一側的驅動器6端面上設置有截面呈扇形的驅動器分割塊13。驅動器6與沖擊座5之間通過插接件11與裝配孔7的配合活動連接；裝配孔7與插接件11之間設置有撞擊間隙。

驅動器6上方的殼體1內設置有通流盤4，通流盤4圓周上設置有外螺紋，與通流盤4對應的殼體1內壁上設置有內螺紋，通流盤4與殼體4之間通過外螺紋和內螺紋的配合螺紋連接。通流盤4的下端面中間部位設置有裝配盲孔14，裝配盲孔14一側的通流盤4上設置有截面呈扇形的通流盤分割塊15；通流盤分割塊15兩側的通流盤4上對稱設置有過流孔16。通流盤4和驅動器6之間通過裝配桿12和裝配盲孔14的配合接觸連接；通流盤分割塊15與裝配桿12緊密接觸連接，通流盤分割塊15與驅動器分割塊13之間呈對稱設置，由此將驅動器6與通流盤4之間的殼體1內腔分割成兩個相對獨立的腔室17。兩個相對獨立的腔室17分別與與殼體流道10連通。

通流盤4上端面的殼體1內通過螺桿襯套18裝有螺桿轉子19，螺桿轉子19呈曲桿狀，螺桿襯套18內壁形狀與螺桿轉子19對應，螺桿轉子19與通流盤4之間為滑動連接。

該鉆井輔助破巖工具的下接頭3上設置有階梯孔，以對沖擊座5進行軸向限位。上接頭2的壁厚大于殼體1的壁厚，由此在連接處形成臺階，形成的臺階在通流盤4的配合下對螺桿襯套18進行軸向定位，螺桿襯套18與殼體1之間通過平鍵進行周向定位（參見附圖1—6）。

該鉆井輔助破巖工具工作時，上接頭2用于連接鉆桿，下接頭3用于連接鉆頭，工作過程中，鉆井液驅動螺桿轉子19在螺桿襯套18內做往復旋轉運動，從而對過流孔16形成逐步的交替遮掩，這一過程致使其中一個過流孔16的過流面積逐步變小，而另一過流孔16過流面積逐步變大，由此使鉆進液形成了兩股具有壓力差的鉆井液，隨著螺桿轉子19的往復旋轉運動，就形成了液壓差從負值到正值的交替往復變化（參見附圖7—8）。兩股具有壓力差的鉆井液通過過流孔16進入至腔室17內后，對驅動器6上的驅動器分割塊13的兩側面形成了壓力差，從而推動了驅動器6作往復運動。這一過程中，由于驅動器6與沖擊座5之間通過插接件11與裝配孔7的配合活動連接；且裝配孔7與插接件11之間設置有撞擊間隙。因此在驅動器6往復運動的過程中，通過插接件11可對裝配孔7不斷進行周向的、高頻的往復沖擊（參見附圖9），由此產生的機械沖擊能量經沖擊座5、殼體1傳遞到鉆頭，從而實現輔助破巖，并能防止卡鉆等現象的發生。

完成推動了驅動器6作往復運動的鉆進液，經殼體流道10和沖擊座流道9繼續下行作用至鉆頭上。該鉆井輔助破巖工具結構簡單、可靠性強，適用性好；有效提高了鉆頭的破巖效率和鉆進速度，特別適用于石油鉆井使用。