CN102817554A - 具有泥浆分流和侧壁密封功能的液动锤 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有泥浆分流和侧壁密封功能的钻井井下工具液动锤，在外管内壁和活塞缸体外壁之间的径向上设有凸台和活塞缸体支撑圈，活塞缸体支撑圈紧密套于活塞缸体外，活塞缸体支撑圈和外管之间固定连接四个凸台，这四个凸台沿活塞缸体支撑圈的圆周方向均匀分布，在四个凸台、外管和活塞缸体支撑圈之间形成四个扇形排空区；在射流元件的侧壁上设有与所述四个扇形排空区相通的分流孔；凸台间扇形区域作为排空道，能分流泥浆；活塞缸体与活塞缸体支撑圈采用过盈配合，避免了采用密封圈，消除了采用密封圈密封产生的密封圈失效现象，减小了活塞缸体变形；结构简单，易于装配和拆卸维修。

Description

具有泥浆分流和侧壁密封功能的液动锤
技术领域
本发明涉及一种钻井井下工具液动锤，应用于石油天然气钻井中。
背景技术
面对目前石油天然气勘探技术的发展，射流式液动锤是应对复杂井段钻井相对合适的设备，射流式液动锤具有钻速高、钻井时间短、降低井斜、保障钻进效果、延长钻头使用寿命等特点。   
活塞缸是射流式液动锤的核心部件，活塞缸体侧壁与液动锤外管之间需要密封，活塞缸体的侧壁密封的好坏直接影响了射流式液动锤的正常工作。目前，活塞缸体的侧壁密封方式主要有两种：1、活塞缸体采用单道O型密封，在实际使用中，有效密封时间短，容易造成密封失效，液动锤不工作。2、活塞缸体采用双道O型密封，相对单道密封，密封时间有所延长，但密封圈会有刺漏现象，而且密封圈装配困难，密封圈容易移位、损伤。
由于液动锤的活塞缸体与液动锤外管内壁间的配合间隙要小，同轴度要高，这样才能保证液动锤工作正常。而上述两种密封方式均采用了密封圈密封，即使密封圈没有失效，出露很小，也难以保证其具有很高的同轴度。另外，在液动锤冲击过程中，产生剧烈振动，活塞缸体处于受径向冲击状态，活塞缸体会产生局部形变，再加上活塞缸体原有的不对称性，造成活塞缸体两侧形变不均匀，密封失效，上下漏通，严重时造成活塞无法正常工作。
发明内容
本发明的目的主要是针对上述现有技术的不足，提供一种同时具有泥浆分流功能和侧壁密封功能的液动锤，不采用密封圈，减小活塞缸体在冲锤振动时的变形，同时能起到分流泥浆的作用，减小了泥浆对活塞缸的冲蚀，保证液动锤工作更加稳定。
本发明通过以下技术方案实现：具有液动锤外管、活塞杆、活塞缸体、射流元件，在外管内腔中且沿外管的轴向上依次是射流元件、活塞缸体、活塞杆；射流元件外壁与外管内壁之间过盈配合，射流元件的射流孔连通活塞缸的内腔，在外管内壁和活塞缸体外壁之间的径向上设有凸台和活塞缸体支撑圈，活塞缸体支撑圈紧密套于活塞缸体外，活塞缸体支撑圈和外管之间固定连接四个凸台，这四个凸台沿活塞缸体支撑圈的圆周方向均匀分布，在四个凸台、外管和活塞缸体支撑圈之间形成四个扇形排空区；在射流元件的侧壁上设有与所述四个扇形排空区相通的分流孔。
本发明的有益效果是：本发明在不改变活塞缸体现有结构的情况下，活塞缸体上下腔的实际作用面积不变，活塞缸体内径不变，排空道截面积不变，缸体出水口面积不变或增加。凸台间扇形区域作为排空道，能分流泥浆；活塞缸体与活塞缸体支撑圈采用过盈配合，避免了采用密封圈，消除了采用密封圈密封产生的密封圈失效现象，减小了活塞缸体变形。结构简单，易于装配和拆卸维修。
附图说明
图1为本发明液动锤的结构图；
图2为图1中A-A位置的剖视放大图；
图中：1,上接头；2,分流孔；3,射流元件；4,活塞缸体；5,凸台；6,活塞杆；7,冲锤；8,外管；9,砧子；10.八方套；11.下接头；12.扇形排空区；13.活塞缸体支撑圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式进一步描述本说明。
图1中，液动锤具有液动锤外管8、上接头1、下接头11、活塞杆6、活塞缸体4、射流元件3等，外管8的一端通过螺纹连接上接头1，外管8的另一端通过螺纹连接八方套10。在外管8内腔中，且沿外管8的轴向上依次安装射流元件3、活塞缸体4、活塞杆6、冲锤7、砧子9。射流元件3外壁与外管8内壁之间采用过盈配合。沿外管8的轴向上，射流元件3上表面与上接头1下表面紧密接触，射流元件3下表面与活塞缸体4上表面紧密接触，且射流元件3的射流孔连通活塞缸的内腔，活塞杆6与冲锤7采用销钉连接，活塞杆6的活塞与活塞缸体4内壁接触，砧子9外壁与八方套10内壁过盈配合，砧子9与下接头11采用螺纹连接。
图2中，在外管8内壁和活塞缸体4外壁之间的径向上设有凸台5和活塞缸体支撑圈13，活塞缸体支撑圈13紧密套在活塞缸体4外，活塞缸体4与活塞缸体支撑圈13配合形式为过盈配合，在活塞缸体支撑圈13和外管8之间固定连接凸台5，本发明共有四个凸台5，这四个凸台5沿活塞缸体支撑圈13的圆周方向均匀分布，可保证液动锤在井底旋转时的稳定性。这样在四个凸台5、外管8和活塞缸体支撑圈13之间形成就四个扇形排空区12。
如图1和图2所示，在射流元件3的侧壁上钻分流孔2，分流孔2用于分流泥浆，使分流孔2与四个扇形排空区12相通。 
本发明的活塞缸体4与外管8不直接接触，只与活塞缸体支撑圈13过盈紧密配合，少量高压泥浆经分流孔2流入扇形排空区12，绝大部分高压泥浆进入射流元件3，产生附壁效应，再进入活塞缸体4产生压差，推动活塞杆6做往复运动，带动冲锤7冲击砧子9，产生应力波，传递到与下接头11连接的钻头，辅助破岩石。由于活塞缸体4不与外管8直接接触，在液动锤工作时外管8所受的振动不会直接作用到活塞缸体4，而主要由凸台5承受，减小了活塞缸体4所受振动。活塞缸体4与活塞缸体支撑圈13采用过盈配合，液动锤工作时，活塞缸体4受振动易局部变形，而活塞缸体支撑圈13则限制了活塞缸体4局部周向形变，保护了活塞缸体4，延长了使用寿命。射流元件3流出的泥浆并不全部进入活塞缸内部，通过分流孔2连通四个扇形排空区12，分流了部分泥浆，从而减小了高压泥浆对活塞缸体4内壁的冲蚀，同时缓解了因泥浆中夹带的泥砂在活塞杆6上活塞表面的大量堆积而导致活塞杆6不工作，进一步保护了活塞缸体4，提高了液动锤工作的稳定性、可靠性。采用等离子体表面渗氮处理技术对四个扇形排空区12表面和凸台5的表面进行材质处理，以提高其机械性能和使用寿命。

Claims (1)

1.一种具有泥浆分流和侧壁密封功能的液动锤，具有液动锤外管（8）、活塞杆（6）、活塞缸体（4）、射流元件（3），在外管（8）内腔中且沿外管（8）的轴向上依次是射流元件（3）、活塞缸体（4）、活塞杆（6）；射流元件（3）外壁与外管（8）内壁之间过盈配合，射流元件（3）的射流孔连通活塞缸的内腔，其特征是：在外管（8）内壁和活塞缸体（4）外壁之间的径向上设有凸台（5）和活塞缸体支撑圈（13），活塞缸体支撑圈（13）紧密套于活塞缸体（4）外，活塞缸体支撑圈（13）和外管（8）之间固定连接四个凸台（5），这四个凸台（5）沿活塞缸体支撑圈（13）的圆周方向均匀分布，在四个凸台（5）、外管（8）和活塞缸体支撑圈（13）之间形成四个扇形排空区（12）；在射流元件（3）的侧壁上设有与所述四个扇形排空区（12）相通的分流孔（2）。
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