本發(fā)明創(chuàng)造屬于鉆探設備技術領域，尤其是涉及一種節(jié)流式脈沖振動鉆井工具。

背景技術：

在石油鉆井過程中，地層硬度和鉆井難度隨著井深的增加呈指數(shù)形式增加，提高硬地層鉆速是世界公認的難題之一。實踐表明，在不增加地面設備能力的前提下，合理利用水力能量或以水力能量驅動適當井下工具進行破巖、輔助破巖，是當前提高深部地層鉆井速度最可行的途徑之一在提高深地層的鉆井速度方面，目前發(fā)展的主要鉆井技術主要有：沖擊鉆井技術、超高壓噴射鉆井技術、粒子射流鉆井技術、空化射流鉆井技術，脈沖射流鉆井技術等。但是這些技術在實際應用中均存在一定的缺陷或者受到一定的限制。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種節(jié)流式脈沖振動鉆井工具，結構設計合理，破巖效率高。

為達到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種節(jié)流式脈沖振動鉆井工具，包括中空的殼體；所述殼體一端連接有上短節(jié)，另一端設置有鉆頭、以及殼體內(nèi)部用于對鉆頭提供軸向作用力的沖擊桿，所述沖擊桿設置在殼體內(nèi)部；所述殼體的內(nèi)壁設有內(nèi)孔直徑小于所述殼體內(nèi)徑的工作臺，該工作臺與所述上短節(jié)之間形成工作腔，在所述工作腔內(nèi)設有中空的節(jié)流閥芯；所述工作臺沿所述殼體的軸向設有若干泄流孔；所述節(jié)流閥芯包括與所述工作臺內(nèi)孔配合的閥桿部、以及與所述殼體內(nèi)壁滑動配合的活塞部；所述閥桿部上套裝有彈簧，該彈簧一端抵住所述活塞部，另一端抵住所述工作臺；所述閥桿部上設有若干節(jié)流孔。

進一步，所述節(jié)流孔設置在所述閥桿部軸向的不同位置。

進一步，所述節(jié)流孔方向垂直于所述閥桿部的軸向。

進一步，所述節(jié)流孔沿所述閥桿部的軸向等間距設置。

進一步，所述泄流孔以所述殼體的軸向為中心均布設置。

進一步，所述閥桿部與所述工作臺內(nèi)孔的孔壁滑動配合。

進一步，所述閥桿部靠近所述工作臺的一端設有出液口，該出液口的直徑小于所述閥桿部內(nèi)孔的直徑。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明創(chuàng)造具有以下優(yōu)勢：

結構簡單，操作方便，綜合脈沖鉆井和沖擊振動鉆井兩類技術的優(yōu)勢，改善井底巖石的受力狀態(tài)，強化清洗井底，壓力脈沖作用于沖擊桿上，使其產(chǎn)生軸向周期性振動沖擊載荷，使鉆頭在旋轉的同時還具有振動效應，鉆頭的振動效應和井底的水力脈沖二者聯(lián)合作用，提高了鉆頭的破巖效率。

附圖說明

構成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明創(chuàng)造的進一步理解，本發(fā)明創(chuàng)造的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構成對本發(fā)明創(chuàng)造的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明創(chuàng)造的結構示意圖。

附圖標記說明：

1-殼體；2-上短節(jié)；3-鉆頭；4-沖擊桿；5-工作臺；6-節(jié)流閥芯；7-泄流孔；8-閥桿部；9-活塞部；10-彈簧；11-節(jié)流孔；12-出液口。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明創(chuàng)造和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明創(chuàng)造的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發(fā)明創(chuàng)造中的具體含義。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明創(chuàng)造。

一種節(jié)流式脈沖振動鉆井工具，如圖1所示，包括中空的殼體1；所述殼體1一端連接有上短節(jié)2，另一端設置有鉆頭3、以及殼體1內(nèi)部用于對鉆頭3提供軸向作用力的沖擊桿4；所述沖擊桿4設置在殼體1內(nèi)部；所述殼體1的內(nèi)壁設有內(nèi)孔直徑小于所述殼體1內(nèi)徑的工作臺5，該工作臺5與所述上短節(jié)2之間形成工作腔，在所述工作腔內(nèi)設有中空的節(jié)流閥芯6；所述工作臺5沿所述殼體1的軸向設有若干泄流孔7；所述節(jié)流閥芯6包括與所述工作臺5內(nèi)孔配合的閥桿部8、以及與所述殼體1內(nèi)壁滑動配合的活塞部9；所述閥桿部8上套裝有彈簧10，彈簧10一端抵住所述活塞部9，另一端抵住所述工作臺5；所述閥桿部8上設有若干節(jié)流孔11。

沖擊桿4為八方型結構，當鉆井液壓力脈沖作用于沖擊桿4上，使其產(chǎn)生軸向周期性振動沖擊載荷，同時，八方體結構的沖擊桿4可隨著鉆具的旋轉傳遞鉆進扭矩，在鉆頭3旋轉的同時還能產(chǎn)生軸向沖擊載荷。

需要說明的是，上短節(jié)2通常是作為連接接頭使用，其一端連接在殼體1上，另一端與鉆進設備連接，為常規(guī)的現(xiàn)有技術，只要實現(xiàn)連接功能即可，這里不再贅述。上短節(jié)朝向節(jié)流閥芯的一端能夠抵住其活塞部，形成限位，防止節(jié)流閥芯從殼體內(nèi)脫落。

鉆井過程中,當鉆井液自上短節(jié)2進入，流經(jīng)節(jié)流閥芯6，閥芯在壓差和彈簧10雙重作用下，沿工作臺的內(nèi)孔做往復運動，在閥芯往復運動的同時，隨閥桿部8伸入工作臺的內(nèi)孔長度的變化，節(jié)流孔11的開啟數(shù)量也隨之增減，從而實現(xiàn)了鉆井液流量大小做周期性變化的脈沖射流，脈沖射流經(jīng)沖擊桿4內(nèi)的流道向下傳播至井底，脈沖射流改變了井底流場，提高破巖效率。同時壓力脈沖作用于沖擊桿4上，使其產(chǎn)生軸向周期性振動沖擊載荷，使鉆頭3在旋轉的同時還具有振動效應，鉆頭的振動效應和井底的水力脈沖二者聯(lián)合作用，提高了鉆頭的破巖效率。

上述節(jié)流孔11設置在所述閥桿部8軸向的不同位置。通常，節(jié)流孔11方向垂直于所述閥桿部8的軸向。通常，節(jié)流孔11可以設置10個左右，優(yōu)選設置12個，節(jié)流流量緩和，節(jié)流效果好。

節(jié)流孔11沿所述閥桿部8的軸向可以等間距設置，鉆井液壓力脈沖可以更趨于穩(wěn)定，使沖擊桿對鉆頭形成沖擊頻率更穩(wěn)定，破巖效果更好。

上述泄流孔7以所述殼體1的軸向為中心均布設置3-5個，優(yōu)選布置4個，易于加工，均勻對稱，活塞部可以逐漸壓住泄流孔，失去鉆井液壓力后，靠彈簧彈力將節(jié)流閥芯彈回，繼續(xù)下一個動作。

為了保證節(jié)流閥芯工作過程更穩(wěn)定可靠，并且確保節(jié)流效果，上述閥桿部8外表面與所述工作臺5內(nèi)孔的孔壁滑動配合。

上述閥桿部8靠近所述工作臺5的一端設有出液口12，該出液口12的直徑小于所述閥桿部8內(nèi)孔的直徑，可以充分發(fā)揮節(jié)流閥芯的節(jié)流作用，鉆井液壓力作用在該節(jié)流閥芯后，可以推動該節(jié)流閥芯向鉆頭方向移動。

本發(fā)明創(chuàng)造結構簡單，操作方便，綜合脈沖鉆井和沖擊振動鉆井兩類技術的優(yōu)勢，改善井底巖石的受力狀態(tài)，強化清洗井底，能夠有效提高機械鉆速，性能可靠，能廣泛應用在深井和堅硬地層中。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。