往复式液动冲击器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103291214A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103291214103291214A(43)申请公布日2013.09.11(21)申请号201310242299.7(22)申请日2013.06.19(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市经济技术开发区长江西路66号(72)发明人张彦廷朱文涛邓荣方敏孟德超(51)Int.Cl.E21B4/16(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称往复式液动冲击器(57)摘要本发明公开了一种采用涡轮和旋转头组合作为液动脉冲的控制结构的新型硬地层钻井提速液动冲击装置。钻井液经涡轮组对动力轴产生扭矩作用，通过动力轴和旋转头的连接带动旋转头旋转运动，旋转头和冲击筒端面的接触并产生周期性的流道通流与闭合，使作用在冲击筒上的压力产生变化，在弹簧力的复合作用下冲击筒作轴向往复震击运动，并通过连接机构将轴向的往复振动作用在下接头上，在连接机构的控制下产生一定频率的脉冲冲击，振动作用传递到钻头上，产生轴向冲击力；钻头与冲击器的外壳相互作用，传递钻井设备提供的扭矩，驱动钻头完成钻井作业，同时，配合冲击器对钻头的冲击，提高破岩效率，完成钻井提速。CN103291214ACN103294ACN103291214A权利要求书1/1页1.一种适用于硬地层钻井的往复式液动冲击器，包括：上接头（1）、导流套（2）、涡轮定子（3）、密封圈（4）、涡轮转子（5）、动力轴（6）、挡环（7）、挡圈（8）、上弹簧（9）、旋转头（10）、滑动键（11）、外壳上（12）、冲击头（13）、卡环（14）、内套（15）、下弹簧（16）、密封圈（17）、外壳下（18）、下接头（19）；其特征在于：导流套（2）安装于上接头（1）内，上街头（1）与外壳上（12）通过螺纹相连；动力轴（6）与涡轮转子（5）键相连并置于外壳上（12）内；动力轴（6）下端与挡圈（8）端面接触；旋转头（10）与动力轴（5）相连压缩上弹簧（9）；旋转头（10）与外壳上（12）同心；冲击头（13）与外壳上（12）通过滑动键相连，产生轴向运动，上下分别与旋转头（10）、卡环（14）端面接触；内套（15）和下接头（19）通过螺纹连接压缩弹簧，置于外壳下（18）内；外壳下（19）与外壳上（12）螺纹连接。2.根据权利要求1所述的往复式液动冲击器，其特征在于：涡轮定子（3）、涡轮转子（5）可采用不同组数的配合方式，多组涡轮组轴向依次安装、共同作用，满足冲击器不同冲击频率的需求。涡轮转子与动力轴通过定位销安装连接，传递扭矩。3.根据权利要求1所述的往复式液动冲击器，其特征在于：上弹簧（9）套装在截面为六边形的动力轴（6）上，一端与挡圈（8）端面接触，另一端与旋转头（10）端面接触，且始终处于压缩状态，用以提高旋转头（10）和冲击头（13）间的密封效果。4.根据权利要求3所述的往复式液动冲击器，其特征在于：冲击头（13）位于旋转头（10）的正下方，且两者的端面均为扇形截面且平面配合；冲击头（13）上下端均中间有截面为圆形的中心孔，中心孔即是流道也可作安全孔；旋转头（10）一端开有六边形安装孔，动力轴（6）插装在六边形孔内，接受动力轴传递的动力，带动自身运动，并输出扭矩；旋转头（10）距另一端一定位置的筒壁上开有圆形阻尼孔，允许液流通过。5.根据权利要求1所述的往复式液动冲击器，其特征在于：下弹簧（16）套装在下接头（19）与外壳下（18）形成的的环形空间内，一端与卡环（14）端面为活动接触，另一端与外壳下（18）接触；下弹簧（16）和卡环（14）被同时压缩至内套（15）最大端面时，压差力直接作用在内套（15），下弹簧（16）完成受力零件的转换；同时，下弹簧（16）用于平衡冲击器运动部件的自重和液力在轴向的作用。6.根据权利要求1所述的往复式液动冲击器，其特征在于：卡环（14）为内部有一定宽度凸台，内套（15）为阶梯轴件，内套（15）套装在卡环（14）内部，卡环（14）一端靠冲击头（13）限位，另一端依靠内套（15）内的凸台限制其轴向位移；内套（15）与下接头（19）为螺纹固定连接。2CN103291214A说明书1/3页往复式液动冲击器[0001]技术领域：本发明涉及一种新型的深井硬地层钻井提速装置，是一种完全依靠液力来提供所需动力的液压装置。[0002]背景技术：伴随石油工业实施油气勘探开发，以稳定东部，发展西部，储备南方海相沉积构造，今后石油行业所钻井愈来愈深，地层年代愈来愈久远，岩石愈来愈硬，古老的钻井方法已经不能满足生产和工程的需要。当钻进遇硬地层时，钻井效率低，钻头寿命短，钻井周期长，成本高。提高深井钻井速度的问题成为钻