一种复合冲击钻井提速工具的制作方法

本技术涉及钻井。更具体地说，本技术涉及一种复合冲击钻井提速工具。

背景技术：

1、复合冲击钻井提速工具应用于石油天然气钻井工程领域，该工具产生轴向和扭向冲击，扭向冲击消除钻头“粘滑”现象，轴向冲击增加钻头牙齿吃深，两种冲击相互配合，提高钻头破岩效率和进尺。

2、目前，复合冲击钻井提速工具主要包括自激振荡式、涡轮驱动式和双锤冲击式等，这些工具均有各自的优势和不足。其中，自激振荡式钻井提速工具是利用高压钻井液流经自激振荡腔时产生水力脉冲，并通过内部螺旋面将水力脉冲力分解为轴向冲击力和扭向冲击力，该类工具结构简单，但存在冲击频率过高(300-600hz)，超过岩石冲击破碎适用频率(10-25hz)的问题，且工具长度较长，与其它通用钻具(如螺杆钻具)的匹配性不足；涡轮驱动式钻井提速工具是利用高压钻井液流经涡轮组时驱动芯轴旋转，带动锤体产生轴向冲击力和扭向冲击力，存在涡轮组结构复杂、工具长、冲击接触部位磨损快的问题；双锤击式是在冲锤扭向冲击的基础上，增加轴向活塞式冲锤冲击，该类工具同样存在结构复杂、磨损快的问题。

3、为解决上述问题，需要设计一种新型的复合冲击钻井提速工具，优化钻井提速工具的结构，提高其与钻具的适配性并降低加工难度。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种复合冲击钻井提速工具，在扭向冲击钻井提速工具的基础上，利用换向套自激往复旋转的工作特性实现轴向冲击和扭向冲击两种功能，工具结构简单、长度短、加工方便，在保证提速效率的基础上优化了工作结构，提高了工具与钻具的适配性并降低了加工难度。

2、为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种复合冲击钻井提速工具，包括：

3、套筒，其设置在钻柱底部且上端开口与钻柱连通；

4、静阀，其为固定内套在所述套筒上部的轴向贯通结构，其顶部沿周向间隔设有第二流道槽；

5、动阀，其转动设置在所述静阀的顶部并通过上喷嘴与所述静阀的内部连通，所述动阀上沿周向间隔设有第一流道槽，其沿轴向贯通并与所述第二流道槽对应连通；

6、连接组件，其固定在所述静阀的底部且上、下部间通过下喷嘴连通，所述连接组件的上部为配合套设在所述套筒内部的环形结构，其内环面左右两侧对称设有冲击舱，所述连接组件的下部与钻头顶部连接并连通；

7、冲击锤，其为环形结构，其外环面左右两侧对称设有与所述冲击舱对应的锤头并配合内套在所述连接组件的上部，所述冲击锤的内环面前后两侧对称设有内键；

8、换向套，其为环形结构，其下部的外环面前后两侧对称设有与所述内键对应的换向舱并配合套设在所述冲击锤内部，所述换向套的上部配合套设在所述静阀内部并与所述动阀的底部固定连接，所述换向套的内部两端分别与所述上喷嘴、所述下喷嘴连通；

9、流道系统，其设置在所述套筒内部并通过不同的流道连通所述上喷嘴和所述下喷嘴，钻井液在流经所述下喷嘴时产生压降，驱动所述换向套的换向舱在所述内键的限制下做往复旋转运动，所述冲击锤的锤头在所述冲击舱内做往复旋转运动。

10、优选的是，所述复合冲击钻井提速工具，所述静阀的上端面和所述动阀的下端面上相对设置有滚珠槽，其沿所述动阀的周向连续设置并形成环形空间，其内部设有多个滚珠，所述动阀通过所述多个滚珠与所述静阀同轴设置并转动连接。

11、优选的是，所述复合冲击钻井提速工具，所述连接组件为分体式结构，其上、下部分别设置为锤套和下接头，所述下接头固定内套在所述套筒的下部并通过中心孔与钻头连通，所述锤套卡设在所述下接头与所述静阀之间；所述锤套与所述下接头间还设有下端盖，其中部设有轴向穿孔，所述下喷嘴设置在所述轴向穿孔处并连通所述换向套与所述中心孔，所述静阀、所述锤套、所述下端盖和所述下接头通过连接装置沿轴向锁紧固定。

12、优选的是，所述复合冲击钻井提速工具，所述下接头通过锁紧装置与所述套筒可拆卸连接，所述锁紧装置包括两个锁紧槽，其相对设置在所述下接头的外环面与所述套筒的内侧壁上并沿其周向形成环形空槽；多个锁紧元件，其沿所述环形空槽的周向连续设置在其内部，任一锁紧元件与所述环形空槽配合卡接。

13、优选的是，所述复合冲击钻井提速工具，所述冲击舱和所述锤头、所述内键和所述换向舱均为相互匹配扇环形结构，所述冲击舱的圆心角大于所述锤头的圆心角，所述换向舱的圆心角大于所述内键的圆心角。

14、优选的是，所述复合冲击钻井提速工具，所述静阀为哑铃型结构，其中部向内收缩并与所述套筒内侧壁形成环形空腔，所述流道系统包括：

15、两组旁通孔，其分别设置在所述换向套的上部和所述静阀的中部，所述两组旁通孔相互对应设置并连通所述换向套的内部和所述环形空腔；

16、四个换向流道孔，其沿周向间隔设置在所述环形空腔的底面上；

17、两组内键流道槽，其分别与两个内键对应，任一组内键流道槽包括两个内键流道槽，其分别紧贴设置在对应的内键的两侧，任一内键流道槽连通所述冲击锤的内、外环面；

18、两组锤头流道槽，其分别与两个锤头对应，任一组锤头流道槽包括两个锤头流道槽，其分别紧贴设置在对应的锤头的两侧，任一锤头流道槽连通所述冲击锤的内、外环面；

19、两组第一换向流道槽，其与所述两组锤头流道槽对应设置在所述换向套的下部，任一组第一换向流道槽包括两个第一换向流道槽，其与同组的两个锤头流道槽对应设置，任一第一换向流道槽连通所述换向套的内、外环面；

20、两组第二换向流道槽，其与所述两组内键流道槽对应设置在所述连接组件的上部的内环面上，任一组第二换向流道槽包括两个第二换向流道槽，其与同组的两个内键流道槽对应设置，四个第二换向流道槽与所述四个换向流道孔一一对应连通；

21、两个换向舱低压流道，其与所述两组内键流道槽对应设置在所述连接组件的上部的内环面上，任一换向舱低压流道位于对应的两个第二换向流道槽之间并连通所述连接组件的上、下部；

22、两组冲击舱低压流道，其与所述两组锤头流道槽对应设置在所述换向套的下部，任一组冲击舱低压流道包括两个冲击舱低压流道，其位于对应的一组第一换向流道槽两侧且与同组的两个锤头流道槽对应设置，任一冲击舱低压流道连通所述连接组件的上、下部；

23、其中，当锤头的两侧交替转动至与冲击舱的两侧抵接时，同一组锤头流道槽交替与对应的冲击舱连通，同一内键流道槽交替与对应的第一低压流道槽、第二换向流道槽连通；当换向舱的两侧交替转动至与内键的两侧抵接时，同一组第一换向流道槽交替与对应锤头流道槽连通，同一组冲击舱低压流道交替与对应的锤头流道槽连通，同一组内键流道槽交替与对应的换向舱连通。

24、优选的是，所述复合冲击钻井提速工具，还包括密封组件，其包括：径向密封圈，其沿所述套筒的周向设置在所述连接组件的下部与所述套筒之间；轴向密封圈，其沿所述套筒的周向设置在所述静阀的下端面与所述连接组件的上端面之间。

25、优选的是，所述复合冲击钻井提速工具，所述换向套的下部外直径大于上部外直径，所述换向舱与所述换向套的上部外侧空间连通，所述换向套的下部高度低于所述连接组件的上部高度，静阀的底部通过密封环与所述换向套上、下部间的定位台阶配合卡接。

26、本实用新型至少包括以下有益效果：

27、1、本实用新型在扭向冲击钻井提速工具的基础上，利用换向套自激往复旋转的工作特性实现轴向冲击和扭向冲击两种功能，工具结构简单、长度短、加工方便，轴向冲击和扭向冲击频率相同，在保证提速效率的基础上优化了工作结构，提高了工具与钻具的适配性并降低了加工难度；

28、2、本实用新型在动阀和静阀间增设滚珠，减少了动阀旋转时的摩擦阻力，有利于进一步提高工具的冲击频率，从而提高钻井提速效果；

29、3、本实用新型将连接组件拆分设置为锤套和下接头两个零件，两者间设置下端盖作为过渡机构，并通过连接装置将上述三个零件与静阀连接为整体，使复杂零件加工变得简单。

30、本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。