叶轮式差速扭力冲击器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108049803A(43)申请公布日2018.05.18(21)申请号201810129890.4(22)申请日2018.02.08(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人田家林张堂佳杨琳林晓月杨毅朱志李居瑞(51)Int.Cl.E21B4/16(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图7页(54)发明名称叶轮式差速扭力冲击器(57)摘要本发明提供了一种叶轮式差速扭力冲击器，解决了钻井过程中钻头产生的粘滑振动现象。其技术方案为：由上接头、动力总成、冲击总成、和下接头组成，上接头上部与钻杆连接，下部与动力总成连接，动力总成在钻井液的冲击作用下产生高速旋转运动，进而带动法兰传动轴旋转；一方面法兰传动轴通过传动轴、传动销带动偏心冲击锤高速旋转；另一方面带动外齿轮转动，与内齿轮壳体啮合，将一个较低的转速传递给内齿轮壳体，进而带动冲击传动轴以一个较低的转速转动；从而与偏心冲击块形成转速差，产生冲击作用，并将碰撞产生的扭转振动通过冲击传动轴传递到下接头。本发明可以持续产生扭转冲击振动，提高钻头破岩效率，有效避免卡钻和粘滑现象产生。CN108049803ACN108049803A权利要求书1/2页1.叶轮式差速扭力冲击器，由上接头（1）、动力总成、冲击总成、和下接头（35）组成，其特征在于：所述上接头（1）上部与钻杆连接；所述动力总成包括叶轮壳体（2）、锁母（3）、叶轮（4）、叶轮轴（5）、轴承端盖（6）、锁紧螺钉（7）、串轴承（8）和固定导流筒（9）；所述叶轮壳体（2）上部通过螺纹与上接头（1）连接；叶轮（4）通过花键连接的方式安装在叶轮轴（5）上，并利用锁母（3）轴向固定，串轴承（8）安装叶轮轴（5）的前段，并一起安装固定固定导流筒（9）内，并利用轴承端盖（6）通过螺纹连接安装在固定导流筒（9）端面，在固定导流筒（9）的端面为对称十字辐条形流道；在固定导流筒圆周方向均布开有3个螺纹盲孔，在叶轮壳体（2）安装固定导流筒（9）处圆周方向面开有3个均匀分布的螺纹孔，利用锁紧螺钉（7）将导流筒（9）固定在叶轮壳体（2）上；所述冲击总成包括法兰传动轴（11），螺钉（12），外齿轮（13），螺母（14），下壳体（15），O型密封圈A（16），内齿轮壳体（17），组合轴承A（18），花键传动轴（19），径向轴承（20），花键传动块（21），冲击传动轴（22），偏心冲击锤（23），传动销A（24），传动销B（25），传动轴（26），组合轴承B（27），组合轴承C（28），冲击外筒（29），导流轴承组（30），导流套（31），O型密封圈B（32），止推轴承（33），O型密封圈C（34）；法兰传动轴（11）上部开有螺纹孔，与叶轮轴（5）下端通过螺纹连接，法兰传动轴（11）下端端面沿圆周方向开有3个均布的通孔；所述传动轴（26）上端设置有与法兰传动轴下端端面相同的3个均布通孔，传动轴（26）中部轴肩开有两个密封圈槽，传动轴下段在180°方向铣为平面，在另外180°方向上开有供传动销安装的槽；所述外齿轮（13）中心沿轴线方向开有通孔，通孔内安装固定有滑动轴承，外齿轮安装于法兰传动轴（11）和传动轴（26）之间，通过螺钉（12）和螺母（14）固定；所述内齿轮壳体（17）上端有与外齿轮（13）啮合的齿，内齿轮壳体中部设置有轴肩，内部在180°方向上开有两个扇形流道，内齿轮壳体（17）下部在180°方向上设置有两个相对槽；所述冲击外筒（29）上端圆周方向开有8个径向通孔，下端外圆周方向设置有两个在180°方向相对的突出传动块，与内齿轮壳体（17）下部的两个槽相配合，冲击外筒（29）内部中上段设置有内花键结构；所述花键传动轴（19）沿轴向方向开有与传动轴（26）相配合的通孔，上端开有与冲击外筒（29）相配合的外花键结构，下端同样设置为外花键结构；所述花键传动块（21）内部设置有与花键传动轴（19）下端相配合的内花建结构，外圆周方向上设置有周向台阶；所述冲击传动轴（22）内部为腔室结构，在上端周向方向上设置有与花键传动块（21）配合的台阶，中部设置有作为冲击座的周向台阶，冲击传动轴（22）下端设置有直螺纹，下端端面设置为内六角结构；所述偏心冲击锤（23）为空心结构，在外圆周方向上设置有与冲击传动轴配套的作为冲击锤的周向台阶，内部设置有传动销槽，在与之相对的180°方向上设置有滑动传动销槽；所述O型密封圈A（16）安装于传动轴（26）的密封圈槽内，组合轴承A（18）安装在传动轴（26）上中段，组合轴承B（27）安装在传动轴下端，花键传动轴（19）套在传动轴（26）上，花键传动块（21）内部与花键传动轴（19）配合，外部与冲击传动轴（22）配合；