CN106812463A - 一种超高频扭转和轴向复合冲击器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超高频扭转和轴向复合冲击器，属于石油勘探开发技术领域。该复合冲击器包括壳体、旁通阀、万向联轴器、扶正轴承、传动轴和连接头，壳体的一端螺纹安装有连接头，壳体的另一端通过端盖活动安装有下压体，下压体一侧的壳体内通过扶正轴承装有传动轴，传动轴上装有上压体，上压体与下压体接触连接。该复合冲击器既能提高钻头的钻进以及吃入岩石深度，又能减少甚至消除粘滑振动等不利损害；解决了现有轴向冲击器单一的轴向冲击虽能提高钻头吃入岩石深度和破岩效率，但不能减少钻头的粘滑振动，甚至加大了钻头波动的问题；对提高钻井效率，降低钻井成本具有积极的意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种超高频扭转和轴向复合冲击器，属于石油勘探开发技术领域。
背景技术
在当前国际形势下，油价走低的情况不容忽视，同时随着油气资源勘探开发不断深入，钻遇“三高”（岩石硬度高、岩石可钻性级值高、岩石研磨性高）的可能性越来越大，这两者都考验着石油行业的兴衰，因此，如何提高钻井效率，降低成本，是石油行业需要解决的重要问题。利用液动冲击器已经有多年历史，按冲击形式可分为：轴向冲击器和扭转冲击器。轴向冲击器可大幅提高钻速以及钻头吃入岩石深度，来提高破岩效率；扭转冲击器产生的辅助扭转和钻井旋转系统产生的稳态转矩共同作用，可以使钻头平稳钻进，有效的减少甚至消除粘滑振动对钻头的损害，保护钻头，延长使用寿命，同时提高钻进速度。因此，有必要研发一种不仅结合两种单一提高破岩效率的方法，同时具有两者优势，以进一步提高冲击频率的复合冲击器。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种能有效提高钻头的钻进速度和吃入岩石深度，又能减少甚至消除粘滑振动等不利损害，以保护钻头；同时在超高频率的复合冲击下进一步提高破岩效率，降低开采成本的超高频扭转和轴向复合冲击器。
本发明的技术方案：
一种超高频扭转和轴向复合冲击器；包括壳体、旁通阀、万向联轴器、扶正轴承、传动轴和连接头，其特征在于：壳体的一端螺纹安装有连接头，连接头内侧的壳体内通过防掉块装有旁通阀，壳体的另一端通过端盖活动安装有下压体，下压体一侧的壳体内通过扶正轴承装有传动轴，防掉块一侧的壳体内壁固装有马达定子；与马达定子对应的壳体内装有马达转子；马达转子的一端通过承拉接头与防掉块连接，马达转子的另一端通过万向联轴器与传动轴连接，传动轴上装有上压体，上压体与下压体接触连接。
所述的下压体上设置有凸起，下压体与壳体之间通过花键连接，下压体一端延伸至壳体外端；延伸至壳体外端的下压体端口设置有锥螺纹。
所述的凸起与端盖之间的下压体上装有弹簧A。
所述的上压体与传动轴通过花键连接，上压体上通过固定盘装有弹簧B。
所述的防掉块与旁通阀之间为螺纹连接。
所述的万向联轴器一端与马达转子螺纹连接，万向联轴器另一端与传动轴平键连接。
所述的上压体与下压体的圆周接触端面上分别设置有台阶状的咬合撞击齿，上压体与下压体之间通过咬合撞击齿的相互配合啮合连接。所述的咬合撞击齿的顶部为坡面。
本发明的优点在于：
该超高频扭转和轴向复合冲击器工作过程中，既能提高钻头的钻进以及吃入岩石深度，又能减少甚至消除粘滑振动等不利损害；同时在超高频率复合冲击作用下有效提高了破岩效率，降低了成本；解决了现有轴向冲击器单一的轴向冲击能提高钻头吃入岩石深度，提高破岩效率，但不能减少钻头的粘滑振动，甚至加大了钻头波动的问题；该超复合冲击器具有结构简单，设计新颖和实用性好的特点，对提高钻井效率，降低钻井成本具有积极的意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的上压体的结构示意图；
图3为本发明的上压体和下压体的啮合示意图。
图中：1、壳体，2、旁通阀，3、防掉块，4、，5、，6、万向联轴器，7、扶正轴承，8、传动轴，9、固定盘，10、弹簧B，11、上压体，12、下压体，13、端盖，14、连接头；15、凸起；16、弹簧A，17、咬合撞击齿。
具体实施方式
该超高频扭转和轴向复合冲击器包括壳体1、旁通阀2、万向联轴器6、扶正轴承7、传动轴8和连接头14。壳体1的一端螺纹安装有连接头14，连接头14内侧的壳体1内通过防掉块3装有旁通阀2，防掉块3与旁通阀2之间为螺纹连接。
壳体1的另一端通过端盖13活动安装有下压体12，下压体12上设置有凸起15，凸起15与端盖13之间的下压体12上装有弹簧A16；用于下压体12的复位和缓冲。下压体12与壳体1之间通过花键连接，下压体12可沿壳体1轴向滑动。下压体12一端延伸至壳体1外端；延伸至壳体1外端的下压体12端口设置有锥螺纹。
下压体12一侧的壳体1内通过扶正轴承7装有传动轴8，传动轴8上装有上压体11，上压体11与传动轴8通过花键连接，用来传递扭矩，上压体11可随传动轴8转动，并可在传动轴8上轴向滑动；上压体11上通过固定盘9装有弹簧B10；用于上压体11的蓄能，以增加上压体11的轴向冲击力，固定盘9与壳体1内壁固定连接。上压体11与下压体12的圆周接触端面上分别设置有台阶状的咬合撞击齿17，上压体11与下压体12之间通过咬合撞击齿17的相互配合啮合连接；咬合撞击齿17的顶部为坡面，上压体11与下压体12之间在扭矩作用下可相对滑动。
防掉块3一侧的壳体1内壁固装有马达定子4；与马达定子4对应的壳体1内装有马达转子5；马达转子5的一端通过承拉接头与防掉块3连接，马达转子5的另一端设置有万向联轴器6；万向联轴器6一端与马达转子5螺纹连接，万向联轴器6另一端与传动轴8平键连接；万向联轴器8的目的将做星形运动的马达转子5和做定轴转动的传动轴8连接起来，并将机械能传递给传动轴8，由此通过传动轴8带动上压体11旋转。
该超高频扭转和轴向复合冲击器工作时，下压体12用于连接钻头，连接头14用于连接钻柱、传递扭矩和提供支撑。工作过程中钻井液通过旁通阀2进入螺杆马达，并通过压差带动马达转子5转动，从而通过传动轴8带动上压体11旋转；使上压体11与下压体12之间之间产生一个现对的转动。由于上压体11与下压体12的圆周接触端面上分别设置有台阶状的咬合撞击齿17，且咬合撞击齿17的顶部为坡面，上压体11与下压体12之间在扭矩作用下可相对滑动。因此，上压体11与下压体12之间在扭矩作用下可相对转动的过程中，上压体11和下压体12轨迹面的最高点接触后下落产生一个轴向冲击并作用至钻头上，然后沿咬合撞击齿17的坡面上升至最高点，再次下落产生冲击，如此反复。
该复合冲击器既能提高钻头的钻进速度和吃入岩石深度，又能减少甚至消除粘滑振动等不利损害，保护钻头；同时在超高频率的复合冲击下进一步提高破岩效率和钻进速度，降低了钻井成本。
Claims (8)
1.一种超高频扭转和轴向复合冲击器；包括壳体（1）、旁通阀（2）、万向联轴器（6）、扶正轴承（7）、传动轴（8）和连接头（14），其特征在于：壳体（1）的一端螺纹安装有连接头（14），连接头（14）内侧的壳体（1）内通过防掉块（3）装有旁通阀（2），壳体（1）的另一端通过端盖（13）活动安装有下压体（12），下压体（12）一侧的壳体（1）内通过扶正轴承（7）装有传动轴（8），防掉块（3）一侧的壳体（1）内壁上固装有马达定子（4）；与马达定子（4）对应的壳体内装有马达转子（5）；马达转子（5）的一端通过承拉接头与防掉块（3）连接，马达转子（5）的另一端通过万向联轴器（6）与传动轴（8）连接，传动轴（8）上装有上压体（11），上压体（11）与下压体（12）接触连接。
2.根据权利要求1所述的一种超高频扭转和轴向复合冲击器；其特征在于：所述的下压体（12）上设置有凸起（15），下压体（12）与壳体（1）之间通过花键连接，下压体（12）一端延伸至壳体（1）外端；延伸至壳体（1）外端的下压体（12）端口设置有锥螺纹。
3.根据权利要求2所述的一种超高频扭转和轴向复合冲击器；其特征在于：所述的凸起（15）与端盖（13）之间的下压体（12）上装有弹簧A（16）。
4.根据权利要求1所述的一种超高频扭转和轴向复合冲击器；其特征在于：所述的上压体（11）与传动轴（8）之间通过花键连接，上压体（11）上通过固定盘（9）装有弹簧B（10）。
5.根据权利要求1所述的一种超高频扭转和轴向复合冲击器；其特征在于：所述的防掉块（3）与旁通阀（2）之间为螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的一种超高频扭转和轴向复合冲击器；其特征在于：所述的万向联轴器（6）一端与马达转子（5）螺纹连接，万向联轴器（6）另一端与传动轴（8）平键连接。
7.根据权利要求1所述的一种超高频扭转和轴向复合冲击器；其特征在于：所述的上压体（11）与下压体（12）的圆周接触端面上分别设置有台阶状的咬合撞击齿（17），上压体（11）与下压体（12）之间通过咬合撞击齿（17）的相互配合啮合连接。
8.根据权利要求7所述的一种超高频扭转和轴向复合冲击器；其特征在于：所述的咬合撞击齿（17）的顶部为坡面。
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