CN108166922A - 一种旋转冲击器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋转冲击器，属石油天然气井下工具技术领域。壳体内的一端通过上轴承座安装有上推力轴承，壳体内的另一端通过下轴承座安装有下轴承，上推力轴承与下轴承之间安装有转轴，转轴上对称设置有转轴叶片，与转轴叶片对应的壳体内壁上固装有定子，定子与转轴叶片活动接触连接。该旋转冲击器结构简单、实用性好，通过转轴叶片推动转轴转动并撞击定子形成扭转冲击力，由此通过冲击扭矩减轻PDC钻头在钻进过程中的粘滑卡滞现象，增大机械转速，并提高钻井效率；该旋转冲击器工作可靠，易损零件少，工作寿命长，对降低钻井成本具有积极的意义。

Description

一种旋转冲击器
技术领域
本发明涉及一种旋转冲击器，属石油天然气井下工具技术领域。
背景技术
在石油天然气勘探开发领域领域，随着深井和超深井应用的日益广泛，深部钻井遇到的诸如深部地层岩石硬度大，应用PDC钻头钻井时钻头易出现粘滑卡滞现象，以及钻井机械钻速低等问题已成为限制深部钻井技术发展的关键问题。为解决上述问题，有必要研发一种在正常钻井过程中能产生扭转冲击力，利用该扭转冲击力进行辅助破岩，并缓解PDC钻头钻井过程中的粘滑卡滞现象，从而提高机械钻速，节约钻井成本的井下工具。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种能在正常钻井过程中能产生扭转冲击力，从而有效解决现有深井钻井中PDC钻头粘滑卡滞现象，进而提高深井和超深井的钻井效率、降低钻井成本的旋转冲击器。
本发明的技术方案是：
一种旋转冲击器，包括上接头、壳体、下接头，壳体的一端螺纹安装有上接头，壳体的另一端螺纹安装有下接头，其特征在于：壳体内的一端通过上轴承座安装有上推力轴承，壳体内的另一端通过下轴承座安装有下轴承，上推力轴承与下轴承之间安装有转轴，转轴上对称设置有转轴叶片，与转轴叶片对应的壳体内壁上固装有定子，定子与转轴叶片活动接触连接。
所述的上轴承座和下轴承座上分别设置有轴承座过流孔，定子上轴向设置有导流槽。
所述的上轴承座下方的转轴上装有上盖板，上盖板上设置有盖板过流孔，盖板过流孔之间的上盖板上设置有安装孔，上盖板通过安装孔与定子固定连接。
所述的上盖板与上轴承座之间的壳体内壁上设置有挡环A，挡环A分别与上盖板和上轴承座接触连接。
所述的挡环A内的转轴上设置有扭簧，扭簧的一端与转轴卡接，扭簧的另一端与上盖板卡接。
所述的下轴承座上方的转轴上呈上下状设置有定阀片和动阀片；动阀片与下轴承座之间的转轴设置有挡环B，挡环B分别与动阀片和下轴承座接触连接。
所述的下轴承座下方的壳体内壁上设置有挡环C，挡环C分别与下轴承座和下接头接触连接。
所述的定阀片和动阀片滑动贴合连接，定阀片和动阀片上分别分别设置有中心孔，中心孔外围的定阀片和动阀片上分别呈对称状设置有阀孔。
所述的定阀片的阀孔之间设置有螺孔，定阀片通过螺孔由螺栓与定子固定连接。
所述的动阀片的中心孔上设置有键槽，动阀片通过键槽与转轴键连接。
本发明的有益效果在于：
该旋转冲击器结构简单、实用性好，工作时钻井液由上接头进入，并通过上盖板上设置的盖板过流孔进入至定子上轴向设置的导流槽内，从而通过转轴叶片推动转轴转动并撞击定子，形成扭转冲击力，转轴转动过程中同时带动扭簧蓄能，当转轴转动到极限位置后，定阀片和动阀片上分别设置的阀孔相互连通，导流槽内的钻井液快速泄出，转轴叶片与定子间的压力消失，在扭簧作用下转轴快速复位，并通过转轴叶片再次撞击定子，再次形成扭转冲击力，由此通过冲击扭矩减轻PDC钻头在钻进过程中的粘滑卡滞现象，增大机械转速，并提高钻井效率；该旋转冲击器工作可靠，易损零件少，工作寿命长，对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为本发明的轴承座的结构示意图；
图3为本发明的上盖板的结构示意图；
图4为本发明的定阀片的结构示意图；
图5为本发明的动阀片的结构示意图；
图6为本发明的初始状态的截面工作示意图；
图7为本发明的的工作状态截面示意图。
图中：1、上接头，2、壳体，3、下接头，4、上轴承座，5、上推力轴承，6、下轴承座，7、下轴承，8、轴承座过流孔，9、转轴，10、转轴叶片，11、定子，12、导流槽，13、上盖板，14、盖板过流孔，15、挡环A，16、扭簧，17、定阀片，18、动阀片，19、阀孔，20、挡环B，21、挡环C。
具体实施方式
该旋转冲击器包括上接头1、壳体2、下接头3，壳体2的一端螺纹安装有上接头1，壳体2的另一端螺纹安装有下接头3，壳体2内的一端通过上轴承座4安装有上推力轴承5，壳体2内的另一端通过下轴承座6安装有下轴承7，上轴承座4和下轴承座6上分别设置有轴承座过流孔8，上推力轴承5与下轴承7之间安装有转轴9，转轴9上对称设置有转轴叶片10，与转轴叶片10对应的壳体2内壁上固装有定子11，定子11上轴向设置有导流槽12，定子11与转轴叶片10活动接触连接。
该旋转冲击器的上轴承座4下方的转轴9上装有上盖板13，上盖板上设置有盖板过流孔14，盖板过流孔14之间的上盖板13上设置有安装孔，上盖板13通过安装孔与定子11固定连接。上盖板13的作用是在工作过程中限定钻进液只能从盖板过流孔14中进入至定子11的导流槽12内。
上盖板13与上轴承座4之间的壳体2内壁上设置有挡环A15，挡环A15内的转轴9上设置有扭簧16，扭簧16的一端与转轴9卡接，扭簧16的另一端与上盖板13卡接。挡环A15分别与上盖板13和上轴承座4接触连接。挡环A15的作用一是对上轴承座4起一个支撑作用，二是对扭簧16起一个防护作用。
下轴承座6上方的转轴9上呈上下状设置有定阀片17和动阀片18；定阀片17和动阀片18之间滑动贴合连接，定阀片17和动阀片18上分别分别设置有中心孔，中心孔外围的定阀片17和动阀片18上分别呈对称状设置有阀孔19；定阀片17的阀孔19之间设置有螺孔，定阀片17通过螺孔由螺栓与定子11固定连接。动阀片18的中心孔上设置有键槽，动阀片18通过键槽与转轴9键连接。
动阀片18与下轴承座6之间的转轴9上设置有挡环B20，挡环B20分别与动阀片18和下轴承座6接触连接，挡环B20的目的以在动阀片18与下轴承座6之间起一个间隔限位作用。
下轴承座6下方的壳体2内壁上设置有挡环C21，以对下轴承座6形成支撑，挡环C21分别与下轴承座6和下接头3接触连接（参见附图1—5）。
该旋转冲击器在工作时，通过钻进液带动转轴9转动，并通过转轴叶片10撞击定子11，形成扭转冲击力，由此通过冲击扭矩实现减轻PDC钻头在钻进过程中的粘滑卡滞现象，增大机械转速，并提高钻井效率的目的；具体为：
高压钻井液由上接头1进入，经过上轴承座的轴承座过流孔8、上盖板13上的盖板过流孔14后进入至导流槽12内，此时定阀片17和动阀片18的阀孔19互呈错位状，即转轴9的底部呈封堵状，高压钻井液进入至导流槽12内后形成憋压（参见附图6）。随着钻井液进入至导流槽12内，高压钻井液推动转轴叶片10带动转轴9反时针转动，转轴9转动的同时带动扭簧16扭转蓄能，并同时带动动阀片18转动，从而使定阀片17和动阀片18上的阀孔19逐步趋向吻合；随着钻井液进入至导流槽12内；转轴叶片10与钻井液的接触面积不断增大，当导流槽12内的高压钻井液达到一定量压力，即可推动转轴叶片10快速转动而产生冲击力，并对定子11进行撞击，形成扭转撞击，该撞击力通过壳体2传递到钻头上，即可实现减轻PDC钻头在钻进过程中的粘滑卡滞现象，增大机械转速，并提高钻井效率的目的。
转轴叶片10快速转动并对定子11进行撞击时，即表明转轴9转动至极限位置，此时定阀片17和动阀片18的阀孔19互呈吻合状，即转轴9的底部封堵状消除呈开启状态，此时导流槽12内的高压钻井液瞬间泄压，在扭簧16的作用下，转轴9带动转轴叶片10快速复位，并带动动阀片18转动，从而使定阀片17和动阀片18上的阀孔19再次呈错位封堵状恢复至初始状态，转轴叶片10快速复位的过程中再次对定子11进行撞击，该撞击力通过壳体2再次传递到钻头上，实现减轻PDC钻头在钻进过程中的粘滑卡滞现象，增大机械转速，并提高钻井效率的目的，由此完成一个工作循环。
该旋转冲击器结构简单、实用性好，通过转轴叶片10推动转轴9转动并撞击定子11形成扭转冲击力，由此通过冲击扭矩减轻PDC钻头在钻进过程中的粘滑卡滞现象，增大机械转速，并提高钻井效率；该旋转冲击器工作可靠，易损零件少，工作寿命长，对降低钻井成本具有积极的意义。

Claims (10)

1.一种旋转冲击器，包括上接头（1）、壳体（2）、下接头（3），壳体（2）的一端螺纹安装有上接头（1），壳体（2）的另一端螺纹安装有下接头（3），其特征在于：壳体（2）内的一端通过上轴承座（4）安装有上推力轴承（5），壳体（2）内的另一端通过下轴承座（6）安装有下轴承（7），上推力轴承（5）与下轴承（7）之间安装有转轴（9），转轴（9）上对称设置有转轴叶片（10），与转轴叶片（10）对应的壳体（2）内壁上固装有定子（11），定子（11）与转轴叶片（10）活动接触连接。
2.根据权利要求1所述的一种旋转冲击器，其特征在于：所述的上轴承座（4）和下轴承座（6）上分别设置有轴承座过流孔（8），定子（11）上轴向设置有导流槽（12）。
3.根据权利要求2所述的一种旋转冲击器，其特征在于：所述的上轴承座（4）下方的转轴（9）上装有上盖板（13），上盖板（13）上设置有盖板过流孔（14），盖板过流孔（14）之间的上盖板（13）上设置有安装孔，上盖板（13）通过安装孔与定子（11）固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种旋转冲击器，其特征在于：所述的上盖板（13）与上轴承座（4）之间的壳体（2）内壁上设置有挡环A（15），挡环A（15）分别与上盖板（13）和上轴承座（4）接触连接。
5.根据权利要求4所述的一种旋转冲击器，其特征在于：所述的挡环A（15）内的转轴（9）上设置有扭簧（16），扭簧（16）的一端与转轴（9）卡接，扭簧（16）的另一端与上盖板（13）卡接。
6.根据权利要求2所述的一种旋转冲击器，其特征在于：所述的下轴承座（6）上方的转轴（9）上呈上下状设置有定阀片（17）和动阀片（18）；动阀片（18）与下轴承座（6）之间的转轴（9）上设置有挡环B（20），挡环B（20）分别与动阀片（18）和下轴承座（6）接触连接。
7.根据权利要求6所述的一种旋转冲击器，其特征在于：所述的下轴承座（6）下方的壳体（2）内壁上设置有挡环C（21），挡环C（21）分别与下轴承座（6）和下接头（3）接触连接。
8.根据权利要求6所述的一种旋转冲击器，其特征在于：所述的定阀片（17）和动阀片（18）之间滑动贴合连接，定阀片（17）和动阀片（18）上分别分别设置有中心孔，中心孔外围的定阀片（17）和动阀片（18）上分别呈对称状设置有阀孔（19）。
9.根据权利要求8所述的一种旋转冲击器，其特征在于：所述的定阀片（17）的阀孔（19）之间设置有螺孔，定阀片（17）通过螺孔由螺栓与定子（11）固定连接。
10.根据权利要求8所述的一种旋转冲击器，其特征在于：所述的动阀片（18）的中心孔上设置有键槽，动阀片（18）通过键槽与转轴（9）键连接。
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