CN107420033A - 一种水力冲击器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水力冲击器，属石油、天然气开采钻井工具技术领域。它由外壳体、上接头、下接头、涡轮轴、上锤体和下锤体构成；外壳体内装有涡轮轴；涡轮轴的一端装有定位套，涡轮轴的另一端螺纹安装有转阀；下接头内侧的外壳体内装有下锤体，下锤体与转阀之间的外壳体内滑动安装有上锤体，上锤体与下锤体间歇接触连接。该水力冲击器通过使过流面积周期性改变，从而产生压力脉冲并推动上锤体冲撞下锤体，产生轴向冲击。由此实现高频轴向冲击，从而提高钻井速度，降低钻井成本，解决了现有在钻至深部硬质地层时钻进速度慢，钻井周期变长，钻井成本高的问题，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
本发明涉及一种水力冲击器，属石油、天然气开采钻井工具技术领域。
背景技术
目前，随着石油资源的不断开发，石油资源的勘探开发朝着更深更硬的地层发展。随着井深的不断增加，沿程的水力损失增大，岩层也越来越硬，导致钻井速度下降，从而使钻井周期变长，钻井成本增高。因此，如何提高钻井破岩效率，提高钻井速度，从而降低钻井成本，是目前钻井行业迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种在钻井过程中利用水力使钻头在旋转工作的同时产生轴向振动冲击，以提高破岩效率、缩短钻井周期，进而降低钻井成本；解决现有在钻至深部硬质地层时钻进速度慢问题的水力冲击器。
本发明的技术方案是：
一种水力冲击器，它由外壳体、上接头、下接头、涡轮轴、上锤体和下锤体构成，其特征在于：外壳体的一端螺纹安装有上接头，外壳体的另一端螺纹安装有下接头；上接头内侧的外壳体内通过涡轮定子和涡轮转子安装有涡轮轴；涡轮轴的一端螺纹安装有定位套，涡轮轴的另一端螺纹安装有转阀；下接头内侧的外壳体内装有下锤体，下锤体与转阀之间的外壳体内滑动安装有上锤体，上锤体与下锤体间歇接触连接。
所述的转阀上均布有多个过流孔。
所述的上锤体和下锤体上分别设置有与过流孔数量对应的液流孔。
所述的上锤体圆周上均布有滑键，与滑键对应的外壳体内壁上设置有键槽，上锤体与外壳体之间通过滑键和键槽的配合滑动连接。
所述的上锤体与转阀对应的端头装有限位套。
所述的外壳体内设置有台肩，台肩一侧的上锤体上套装有复位弹簧。
所述的下锤体与下接头螺纹连接。
所述的下锤体与下接头之间设置有挡环。
所述的下锤体与挡环之间设置有密封圈。
所述的涡轮定子和涡轮转子一端的涡轮轴上装有上扶正轴承，涡轮定子和涡轮转子另一端的涡轮轴上装有下扶正轴承。
本发明的有益效果在于：
该水力冲击器工作过程中，钻井液驱动涡轮带动涡轮轴转动，涡轮轴上阀盘与上锤体的液流孔形成动定阀，随着涡轮轴的转动，使过流面积周期性改变，从而产生压力脉冲并推动上锤体下行，上锤体与下锤体的冲击面相冲撞，产生轴向冲击。由此实现高频轴向冲击，从而提高了钻井速度，降低了钻井成本，解决了现有在钻至深部硬质地层时钻进速度慢，钻井周期变长，钻井成本高的问题，该水力冲击器结构简单，设计新颖，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为本发明的转阀的截面结构示意图。
图中：1、外壳体，2、上接头，3、下接头，4、涡轮轴，5、上锤体，6、下锤体，7、定位套，8、上扶正轴承，9、下扶正轴承，10、转阀，11、过流孔，12、挡环，13、复位弹簧，14、限位套，15、液流孔。
具体实施方式
该水力冲击器由外壳体1、上接头2、下接头3、涡轮轴4、上锤体5和下锤体6构成。外壳体1的一端螺纹安装有上接头2，外壳体1的另一端螺纹安装有下接头3；上接头2内侧的外壳体1内通过涡轮定子和涡轮转子安装有涡轮轴4；涡轮定子和涡轮转子一端的涡轮轴4上装有上扶正轴承8，涡轮定子和涡轮转子另一端的涡轮轴4上装有下扶正轴承9，以保证涡轮轴4居中。
涡轮轴4的一端螺纹安装有定位套7，定位套7以对涡轮轴4起到轴向定位作用。涡轮轴4的一端螺纹安装有转阀10；转阀10的阀盘上均布有多个过流孔11。
下接头3内侧的外壳体1内螺纹安装有下锤体6；下锤体6与下接头3之间设置有挡环12；下锤体6与挡环12之间设置有密封圈；用于密封。
下锤体6与转阀10之间的外壳体1内设置有上锤体5，上锤体5圆周上均布有滑键，与滑键对应的外壳体1内壁上设置有键槽，上锤体5与外壳体1之间通过滑键和键槽的配合滑动连接；上锤体5与下锤体6间歇接触连接；外壳体1内设置有台肩，台肩一侧的上锤体5上套装有复位弹簧13。上锤体5与外壳体1通过花键配合，即刻使上锤体5沿轴向上下移动，又能防止上锤体5与外壳体1产生相对转动；工作时冲击过程结束后，外壳体1上的弹簧13可推动上锤体5复位。上锤体5与转阀10对应的端头装有限位套14，限位套14对上锤体5复位起限位作用，防止上锤体5回弹时与转阀10相撞。
该水力冲击器的上锤体5和下锤体6上分别设置有与过流孔11数量对应的液流孔15。工作时，钻井液通过涡轮定子和涡轮转子驱动涡轮轴4转动，从而带动转阀10转动，这一过程中，当转阀10上的过流孔11与上锤体5上的液流孔15形成错位时，由过流孔11射出的钻井液对上锤体5形成高压冲击，从而迫使上锤体5下行并撞击下锤体6，产生轴向冲击力，该冲击力由下接头3传递至钻头；从而提高钻头破岩效率。
在上锤体5下行撞击下锤体6的过程中，上锤体5同时压缩复位弹簧13，当转阀10上的过流孔11与上锤体5上的液流孔15形成重叠吻合时，钻井液对上锤体5形成的高压冲击力消失，在复位弹簧13的作用下上锤体5上行复位，如此反复，可使过流面积周期性改变，从而实现高频轴向冲击，进而提高了钻井速度，降低了钻井成本，解决了现有在钻至深部硬质地层时钻进速度慢，从而使钻井周期变长，钻井成本增高的问题，该水力冲击器结构简单，设计新颖，对提高钻井效率、降低钻井成本具有积极的意义。
Claims (10)
1.一种水力冲击器，它由外壳体（1）、上接头（2）、下接头（3）、涡轮轴（4）、上锤体（5）和下锤体（6）构成，其特征在于：外壳体（1）的一端螺纹安装有上接头（2），外壳体（1）的另一端螺纹安装有下接头（3）；上接头（2）内侧的外壳体（1）内通过涡轮定子和涡轮转子安装有涡轮轴（4）；涡轮轴（4）的一端螺纹安装有定位套（7），涡轮轴（4）的另一端螺纹安装有转阀（10）；下接头（3）内侧的外壳体（1）内装有下锤体（6），下锤体（6）与转阀（10）之间的外壳体（1）内滑动安装有上锤体（5），上锤体（5）与下锤体（6）间歇接触连接。
2.根据权利要求1所述的一种水力冲击器，其特征在于：所述的转阀（10）上均布有多个过流孔（11）。
3.根据权利要求1所述的一种水力冲击器，其特征在于：所述的上锤体（5）和下锤体（6）上分别设置有与过流孔（11）数量对应的液流孔（15）。
4.根据权利要求1所述的一种水力冲击器，其特征在于：所述的上锤体（5）圆周上均布有滑键，与滑键对应的外壳体（1）内壁上设置有键槽，上锤体（5）与外壳体（1）之间通过滑键和键槽的配合滑动连接。
5.根据权利要求1所述的一种水力冲击器，其特征在于：所述的上锤体（5）与转阀（10）对应的端头装有限位套（14）。
6.根据权利要求1所述的一种水力冲击器，其特征在于：所述的外壳体（1）内设置有台肩，台肩一侧的上锤体（5）上套装有复位弹簧（13）。
7.根据权利要求1所述的一种水力冲击器，其特征在于：所述的下锤体（6）与下接头（3）螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的一种水力冲击器，其特征在于：所述的下锤体（6）与下接头（3）之间设置有挡环（12）。
9.根据权利要求8所述的一种水力冲击器，其特征在于：所述的下锤体（6）与挡环（12）之间设置有密封圈。
10.根据权利要求所述的一种水力冲击器，其特征在于：所述的涡轮定子和涡轮转子一端的涡轮轴（4）上装有上扶正轴承（8），涡轮定子和涡轮转子另一端的涡轮轴（4）上装有下扶正轴承（9）。
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