本發(fā)明涉及一種石油天然氣行業(yè)鉆井作業(yè)中解除卡鉆事故用的高頻擺動式解卡工具。

背景技術(shù)：

在石油天然氣行業(yè)中，鉆井作業(yè)占據(jù)著舉足輕重的地位，可以說是油氣藏開發(fā)過程中的核心技術(shù)程序。然而，鉆井過程中時常伴隨著卡鉆事故的發(fā)生，嚴重影響正常鉆井作業(yè)進度，嚴重時會導(dǎo)致油氣井報廢，給油氣田生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟損失，因此如何預(yù)防和及時妥善處理卡鉆事故，對鉆井作業(yè)乃至油氣藏開發(fā)都具有非常重大的意義

造成卡鉆事故的原因多種多樣，常見的卡鉆現(xiàn)象主要有鍵槽卡鉆、沉砂卡鉆、井塌卡鉆、壓差卡鉆、縮徑卡鉆、落物卡鉆等。常規(guī)的卡鉆處理方法有活動解卡、震擊解卡、倒扣解卡、套銑解卡、浸泡解卡、腐蝕解卡、爆炸解卡等，將上述解卡處理方式進行組合運用，一定程度上可以取得較好的解卡效果。而在解卡工具上主要以震擊器為主，震擊器的結(jié)構(gòu)類型主要有機械式、液壓式和機液式三種，主要工作原理均是在鉆井管柱上產(chǎn)生軸向震擊力，震松卡點。然而卡鉆現(xiàn)象繁多，對于沉砂卡鉆、井塌卡鉆等卡鉆事故，由于鉆柱和井眼砂石陷死，導(dǎo)致震擊器解卡效果不佳。針對上述技術(shù)背景，本發(fā)明特提供一種高頻擺動式解卡工具，為卡鉆管柱提供高頻周向往復(fù)擺動力，提高解卡效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：為了提高鉆柱解卡效率，特提供一種高頻擺動式解卡工具。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種高頻擺動式解卡工具，是由上接頭、壓緊螺帽、渦輪定子葉片盤、渦輪轉(zhuǎn)子葉片盤、定子殼體、旋轉(zhuǎn)軸、推力軸承、凸輪軸、筒體、上擺錘撥叉、下擺錘撥叉、銷軸、防掉帽和下接頭構(gòu)成；其結(jié)構(gòu)特征是：上接頭上端和上部鉆柱絲扣連接，下接頭下端和下部鉆柱絲扣連接；旋轉(zhuǎn)軸上端設(shè)置為公螺紋，旋轉(zhuǎn)軸上部設(shè)置為臺階軸，旋轉(zhuǎn)軸下部外圓設(shè)置一圈凸起臺階，旋轉(zhuǎn)軸下端設(shè)置為母螺紋，旋轉(zhuǎn)軸下部設(shè)置一盲孔，旋轉(zhuǎn)軸中部周向均勻設(shè)置兩個上斜孔連通旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)外空間，旋轉(zhuǎn)軸下部周向均勻設(shè)置兩個下斜孔連通旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)外空間；渦輪定子葉片盤和渦輪轉(zhuǎn)子葉片盤套在一起組成渦輪組件，三套渦輪組件依次套入旋轉(zhuǎn)軸上部臺階軸上；壓緊螺帽和旋轉(zhuǎn)軸上端絲扣連接，壓緊螺帽壓緊渦輪轉(zhuǎn)子葉片盤，使渦輪轉(zhuǎn)子葉片盤和旋轉(zhuǎn)軸相對固定；定子殼體內(nèi)腔上部設(shè)置為臺階孔，定子殼體內(nèi)腔下部設(shè)置一圈凸起臺階；推力軸承安裝在定子殼體內(nèi)腔下部凸起臺階上，旋轉(zhuǎn)軸、渦輪轉(zhuǎn)子葉片盤和渦輪定子葉片盤置入定子殼體內(nèi)腔；上接頭下端和定子殼體上端絲扣連接，上接頭壓緊渦輪定子葉片盤，使渦輪定子葉片盤和定子殼體相對固定；凸輪軸上部設(shè)置為公螺紋，凸輪軸中部設(shè)置一上偏心凸輪，凸輪軸下部設(shè)置一下偏心凸輪，上偏心凸輪和下偏心凸輪的偏心距相同，偏心相位周向上相差180°；凸輪軸上部和旋轉(zhuǎn)軸下部絲扣連接；上擺錘撥叉上端設(shè)置一u形撥叉，中部設(shè)置一銷軸孔，下端設(shè)置一擺錘；下擺錘撥叉上端設(shè)置一u形撥叉，中部設(shè)置一銷軸孔，下端設(shè)置一擺錘；筒體上端設(shè)置為母螺紋，筒體下部徑向設(shè)置一銷軸孔，筒體下端設(shè)置為花鍵；下接頭內(nèi)腔上端設(shè)置為花鍵，下接頭花鍵槽寬度大于筒體下端花鍵齒寬度，下接頭內(nèi)腔設(shè)置為有兩相對平面的腰型孔，下接頭上端設(shè)置有公螺紋；上擺錘撥叉和下擺錘撥叉安裝在筒體內(nèi)腔，銷軸穿過上擺錘撥叉中部銷軸孔和下擺錘撥叉中部銷軸孔，銷軸固定在筒體下部銷軸孔內(nèi)；上擺錘撥叉上端的u形撥叉套住凸輪軸中部的上偏心凸輪，下擺錘撥叉上端的u形撥叉套住凸輪軸下部的下偏心凸輪；筒體下端花鍵插入下接頭內(nèi)腔上端花鍵，防掉帽和下接頭上端絲扣連接。

本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明的上擺錘撥叉和下擺錘撥叉可往復(fù)交替擺動，使下接頭高頻往復(fù)擺動，有效幫助卡鉆管柱解卡；(2)本發(fā)明由鉆井液驅(qū)動，動力可靠；(3)本發(fā)明在鉆井液驅(qū)動下持續(xù)高頻往復(fù)擺動，有效防止卡鉆及粘滑現(xiàn)象發(fā)生；(4)純機械結(jié)構(gòu)，井下惡劣工況下性能可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種高頻擺動式解卡工具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1a-a截面剖視圖；

圖3是圖1b-b截面剖視圖；

圖4是圖1c-c截面剖視圖；

圖5是圖1d-d截面剖視圖；

圖6是凸輪軸、上擺錘撥叉和下擺錘撥叉的三維裝配示意圖；

圖7是凸輪軸的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是上擺錘撥叉的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是下擺錘撥叉的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1.上接頭、2.壓緊螺帽、3.渦輪定子葉片盤、4.渦輪轉(zhuǎn)子葉片盤、5.定子殼體、6.旋轉(zhuǎn)軸、61.上斜孔、62.下斜孔、7.推力軸承、8.凸輪軸、81.上偏心凸輪、82.下偏心凸輪、9.筒體、10.上擺錘撥叉、11.下擺錘撥叉、12.銷軸、13.防掉帽、14.下接頭。

具體實施方式

如圖1所示，一種高頻擺動式解卡工具，是由上接頭1、壓緊螺帽2、渦輪定子葉片盤3、渦輪轉(zhuǎn)子葉片盤4、定子殼體5、旋轉(zhuǎn)軸6、推力軸承7、凸輪軸8、筒體9、上擺錘撥叉10、下擺錘撥叉11、銷軸12、防掉帽13和下接頭14構(gòu)成；其結(jié)構(gòu)特征是：上接頭1上端和上部鉆柱絲扣連接，下接頭14下端和下部鉆柱絲扣連接；旋轉(zhuǎn)軸6上端設(shè)置為公螺紋，旋轉(zhuǎn)軸6上部設(shè)置為臺階軸，旋轉(zhuǎn)軸6下部外圓設(shè)置一圈凸起臺階，旋轉(zhuǎn)軸6下端設(shè)置為母螺紋，旋轉(zhuǎn)軸6下部設(shè)置一盲孔，旋轉(zhuǎn)軸6中部周向均勻設(shè)置兩個上斜孔61連通旋轉(zhuǎn)軸6內(nèi)外空間，旋轉(zhuǎn)軸6下部周向均勻設(shè)置兩個下斜孔62連通旋轉(zhuǎn)軸6內(nèi)外空間；渦輪定子葉片盤3和渦輪轉(zhuǎn)子葉片盤4套在一起組成渦輪組件，三套渦輪組件依次套入旋轉(zhuǎn)軸6上部臺階軸上；壓緊螺帽2和旋轉(zhuǎn)軸6上端絲扣連接，壓緊螺帽2壓緊渦輪轉(zhuǎn)子葉片盤4，使渦輪轉(zhuǎn)子葉片盤4和旋轉(zhuǎn)軸6相對固定；定子殼體5內(nèi)腔上部設(shè)置為臺階孔，定子殼體5內(nèi)腔下部設(shè)置一圈凸起臺階；推力軸承7安裝在定子殼體5內(nèi)腔下部凸起臺階上，旋轉(zhuǎn)軸6、渦輪轉(zhuǎn)子葉片盤4和渦輪定子葉片盤3置入定子殼體5內(nèi)腔；上接頭1下端和定子殼體5上端絲扣連接，上接頭1壓緊渦輪定子葉片盤3，使渦輪定子葉片盤3和定子殼體5相對固定；如圖7所示，凸輪軸8上部設(shè)置為公螺紋，凸輪軸8中部設(shè)置一上偏心凸輪81，凸輪軸8下部設(shè)置一下偏心凸輪82，上偏心凸輪81和下偏心凸輪82的偏心距相同，偏心相位周向上相差180°；凸輪軸8上部和旋轉(zhuǎn)軸6下部絲扣連接；如圖8所示，上擺錘撥叉10上端設(shè)置一u形撥叉，中部設(shè)置一銷軸孔，下端設(shè)置一擺錘；如圖9所示，下擺錘撥叉11上端設(shè)置一u形撥叉，中部設(shè)置一銷軸孔，下端設(shè)置一擺錘；筒體9上端設(shè)置為母螺紋，筒體9下部徑向設(shè)置一銷軸孔，筒體9下端設(shè)置為花鍵；如圖4所示，下接頭14內(nèi)腔上端設(shè)置為花鍵，下接頭14花鍵槽寬度大于筒體9下端花鍵齒寬度，如圖5所示，下接頭14內(nèi)腔設(shè)置為有兩相對平面的腰型孔，下接頭14上端設(shè)置有公螺紋；如圖6所示，上擺錘撥叉10和下擺錘撥叉11安裝在筒體9內(nèi)腔，銷軸12穿過上擺錘撥叉10中部銷軸孔和下擺錘撥叉11中部銷軸孔，銷軸12固定在筒體9下部銷軸孔內(nèi)；如圖2和圖6所示，上擺錘撥叉10上端的u形撥叉套住凸輪軸8中部的上偏心凸輪81，如圖3和圖6所示，下擺錘撥叉11上端的u形撥叉套住凸輪軸8下部的下偏心凸輪82；筒體9下端花鍵插入下接頭14內(nèi)腔上端花鍵，防掉帽13和下接頭14上端絲扣連接。

本發(fā)明本發(fā)明一種高頻擺動式解卡工具的工作原理是：開泵循環(huán)鉆井液，渦輪轉(zhuǎn)子葉片盤4帶動旋轉(zhuǎn)軸6旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸6帶動凸輪軸8旋轉(zhuǎn)；凸輪軸8的上偏心凸輪81和下偏心凸輪82分別撥動上擺錘撥叉10和下擺錘撥叉11高頻往復(fù)擺動，于是上擺錘撥叉10下端擺錘和下擺錘撥叉11下端擺錘高頻往復(fù)撞擊下接頭14內(nèi)腔平面，上擺錘撥叉10下端擺錘和下擺錘撥叉11下端擺錘對下接頭14的錘擊作用使下接頭14做高頻往復(fù)擺動，從而幫助下部卡鉆鉆柱解卡，也可以預(yù)防卡鉆和粘滑現(xiàn)象發(fā)生。