CN103883247B - 一种高频往复扭转发生器 - Google Patents

Abstract

一种用于石油天然气钻井的高频往复扭转发生器。它能够将泥浆的压力能转换为液压锤的周向往复冲击。其技术方案是：主要是由上接头、连接头上、中心管、拨叉开关、液压锤、阀体、下接头组成;上接头与下接头以间隙配合,用挡圈定位,固定后内部形成空腔,空腔由上到下依次是连接头上、中心管、拨叉开关、锁紧螺母、上端盖、密封环、液压锤、阀体、定位挡圈;中心管、拨叉开关、液压锤和阀体形成转动配合;中心管、拨叉开关、液压锤、阀体周向都有通孔。该工具通过泥浆压力带动液压锤转动产生周期的周向振动冲击，提高钻头的破岩效率和机械钻速,同时可以有效的避免卡钻现象导致的钻头切削齿崩坏，从而延长钻头寿命。

Description

一种高频往复扭转发生器

技术领域

本发明涉及一种用于石油天然气钻井的高频往复扭转发生器。

背景技术

在岩石的破碎过程中，主要受到压、剪形式的作用力，其中，岩石的抗压强度最大。现有的钻头技术，主要以纵向振动为主，包括水力加压器、空气锤、冲击钻头等等，但是由于钻头的抗压强度较高，其效果并不是很明显。根据岩石破碎性能特点，进行剪切方向的振动工具设计，对破岩具有更明显效果，提高钻头破岩性能。

基于此，本发明提出一种振动工具，将泥浆压力能转化成为冲击锤的周向往复冲击，使钻头破岩过程切削齿产生周向方面振动，以振动剪切方式破岩，提高机械钻速。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种为了将泥浆的压力转化为周向的振动，进而提高钻头的破岩效率，缩短钻井周期，特提供一种高频往复扭转发生器。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高频往复扭转发生器，主要是由上接头、连接头上、中心管、拨叉开关、液压锤、阀体、下接头组成，其特征在于，上接头在上,下接头在下，两者以间隙配合，用定位挡圈定位，固定后内部形成空腔，空腔内由上到下依次是连接头上、中心管、拨叉开关、锁紧螺母、上端盖、密封环、液压锤、阀体、定位挡圈；连接头上轴向有通孔，下端与中心管通过螺纹连接；中心管上端设有螺纹，周向有对称分布的排水孔，中间有螺旋形流水通孔，下端与阀体相连接；上端盖紧贴上接头内壁，以锁紧螺母定位；所述密封环位于上端盖和液压锤之间；中心管、拨叉开关、液压锤和阀体形成转动配合，其中阀体整体成圆柱状，其外壁设有对称分布的四个进水通道，内壁设置有两个对称的冲击仓，冲击仓与冲击仓之间设置有两组对称的导向通道；所述的液压锤外表面对称设有横截面为扇形的扇形块，两个扇形块放置于冲击仓内，且扇形块的外表面贴在冲击仓的内壁上；所述液压锤内表面设有两个长方形凸出块，放置于换向通道内；所述的拨叉开关下端外表面设有两个对称的换向通道，每个换向通道两侧均设有拨叉导流道，与拨叉导流道和螺旋形流水通孔相贯通，上端设有换流通孔，与中心管上端排水孔相通；阀体下端有外表面设有螺纹，与下接头相连，内表面设有螺纹与中心管相连。

本发明具有以下优点：（1）提高破岩效率：通过泥浆压力带动液压锤转动产生周期性的周向振动冲击，提高钻头的破岩效率和机械钻速；（2）延长钻头寿命：产生稳定的周向振动，可以有效的避免卡钻现象导致的钻头切削齿崩坏，从而延长钻头寿命。

附图说明

图1为本发明一种高频往复扭转发生器的结构示意图；

图2为图1中的A-A截面图；

图3为图1中B-B截面图；

图4-图7为图1中的A-A截面的运动图；

图中：1-上接头，2-连接头上，3-中心管，4-换流通孔，5-排水孔，6-拨叉开关，7-锁紧螺母，8-上端盖，9-密封环，10-液压锤，11-螺旋形流水通孔，12-阀体，13-定位挡圈，14-下接头，15-扇形块，16-进水通道，17-拨叉导流道，18-导向通道，19-冲击仓，20-凸出块，21-流水通道，22-换向通道，23-液压锤导流道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1-图7所示，一种高频往复扭转发生器，主要是由上接头1、连接头上2、中心管3、拨叉开关6、液压锤10、阀体12、下接头14组成，其特征在于，上接头1在上，下接头14在下，两者以间隙配合，用定位挡圈13定位，固定后内部形成空腔，空腔内由上到下依次是连接头上2、中心管3、拨叉开关6、锁紧螺母7、上端盖8、密封环9、液压锤10、阀体12、定位挡圈13；连接头上2轴向有通孔，下端与中心管3通过螺纹连接；中心管3上端设有螺纹，周向有对称分布的排水孔5，中间有螺旋形流水通孔11，下端与阀体12相连接；上端盖8紧贴上接头内壁，以锁紧螺母7定位；所述密封环9位于上端盖8和液压锤10之间；中心管3、拨叉开关6、液压锤10和阀体12形成转动配合，其中阀体12整体成圆柱状，其外壁设有对称分布的四个进水通道16，内壁设置有两个对称的冲击仓19，冲击仓19与冲击仓19之间设置有两组对称的导向通道18；所述的液压锤10外表面对称设有横截面为扇形的扇形块15，两个扇形块15放置于冲击仓19内，且扇形块15的外表面贴在冲击仓19的内壁上；所述液压锤10内表面设有两个长方形凸出块20，放置于换向通道22内；所述的拨叉开关6下端外表面设有两个对称的换向通道22，每个换向通道22两侧均设有拨叉导流道17，拨叉导流道17和螺旋形流水通孔11相贯通，上端设有换流通孔4，与中心管上端排水孔5相通；阀体12下端外表面设有螺纹，与下接头14相连，内表面设有螺纹与中心管3相连。

工作时，旋转钻柱带动上接头1旋转，泥浆进入上接头1后，泥浆分为三部分：一部分通过中心管3作用于钻头；一部分流入中心管3后，流入换流通孔4；一部分流入中心管3后，流入拨叉导流道17。当泥浆进入拨叉导流道17后，推动拨叉开关6和液压锤10向冲击仓19的低压区逆时针旋转，此时，换流通孔4和排水孔5相通，进水通道16关闭；当液压锤10紧贴冲击仓19的低压区内壁时，泥浆通过换流通孔4，进入进水通道16，进而进入冲击仓19内，推动拨叉开关6逆时针旋转，直到凸起块20紧贴换向通道22内壁，拨叉开关6换向结束；拨叉开关6上端的换流通孔4与中心管的排水孔5错开，泥浆从中心管3内流入拨叉导流道17，进而流入冲击仓19内，推动拨叉开关6和液压锤10绕中心管顺时针运动；当液压锤10紧贴冲击仓内壁时，换流通孔4和排水孔5相通，泥浆从换流通孔4进入到冲击仓19内，推到拨叉开关6顺时针运动，直到凸起块20贴着换向通道22内壁。这样就可以实现液压锤10顺时针冲击过程和逆时针冲击过程往复进行。

Claims (1)

1.一种高频往复扭转发生器，主要是由上接头、连接头上、中心管、拨叉开关、液压锤、阀体、下接头组成，其特征在于，上接头（1）在上，下接头（14）在下，两者以间隙配合，用定位挡圈（13）定位，固定后内部形成空腔，空腔内由上到下依次是连接头上（2）、中心管（3）、拨叉开关（6）、锁紧螺母（7）、上端盖（8）、密封环（9）、液压锤（10）、阀体（12）、定位挡圈（13）；连接头上（2）轴向有通孔，下端与中心管（3）通过螺纹连接；中心管（3）上端设有螺纹，周向有对称分布的排水孔（5），中间有螺旋形流水通孔（11），下端与阀体（12）相连接；上端盖（8）紧贴上接头（1）内壁，以锁紧螺母（7）定位；所述密封环（9）位于上端盖（8）和液压锤（10）之间；中心管（3）、拨叉开关（6）、液压锤（10）和阀体（12）形成转动配合，其中阀体（12）整体成圆柱状，其外壁设有对称分布的四个进水通道（16），内壁设置有两个对称的冲击仓（19），冲击仓（19）与冲击仓（19）之间设置有两组对称的导向通道（18）；所述的液压锤（10）外表面对称设有横截面为扇形的扇形块（15），两个扇形块（15）放置于冲击仓（19）内，且扇形块（15）的外表面贴在冲击仓（19）的内壁上；所述液压锤（10）内表面设有两个长方形凸出块（20），放置于换向通道（22）内；所述的拨叉开关（6）下端外表面设有两个对称的换向通道（22），每个换向通道（22）两侧均设有拨叉导流道（17），拨叉导流道（17）和螺旋形流水通孔（11）相贯通，上端设有换流通孔（4），与中心管上端排水孔（5）相通；阀体（12）下端外表面设有螺纹，与下接头（14）相连，内表面设有螺纹与中心管（3）相连。