CN111749619B - 一种吸震式脉冲提速器及钻具系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸震式脉冲提速器，包括壳体总成、轴承总成、压力脉冲机构和吸震稳压机构，其特征是压力脉冲机构中的上传动轴旋转，而壳体总成固定调节盘不动，上过流道和下过流道之间过流截面积发生周期性变化，使得流入上腔的钻井液出现压力能变化，从而产生周期性轴向脉动冲击力，提高钻头脉冲破岩能量；当钻压过大或不足时，通过吸震稳压机构中的弹性元件存储和释放作用，吸收钻头的轴向震动，维持钻压稳定。本发明提供的吸震式脉冲提速器通过与螺杆钻具或涡轮钻具动力端相连，既能够实现吸震稳压功能，又能产生轴向高频脉动冲击能量，从而达到改善钻头工作环境和提高钻头破岩能量的目的。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探、地质勘探、地热井开发技术领域，特别涉及一种吸震式脉冲提速器。
背景技术
随着油气勘探开发向着深部和山前构造带拓展，时常会遇到火成岩或砂砾岩地层，而在这类抗压强度高、非均质地层钻进时，突出表现为平均机械钻速慢、钻头消耗量大，并且井下钻具系统往往会出现憋跳钻现象，轻则造成钻头崩齿、掉齿，重则出现钻杆折断等问题。
现如今螺杆和涡轮等动力钻具以大扭矩、高转速等优点，被行业内广泛用于提速作业。但与此同时，一方面螺杆和涡轮等动力钻具内部没有吸震机构来稳定钻头破岩过程中产生的钻压波动，无法有效减轻钻进火成岩或砂砾岩地层时钻头产生的恶性震动现象；另一方面螺杆和涡轮等动力钻具单纯依靠输出大扭矩、高转速来辅助钻头实现破岩的方式，破岩能量有限，无法有效提高抗压强度高、非均质地层的机械钻速。
因此，迫切需要研发一种既能产生轴向脉动冲击作用提高破岩能量又能实现吸震功能保护钻头的多功能复合钻井提速工具，以满足火成岩、砂砾岩等非均质地层的提高机械钻速、延长钻头使用寿命的需要。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种吸震式脉冲提速器，该一种吸震式脉冲提速器通过与螺杆钻具或涡轮钻具动力端相连，既能够实现吸震稳压功能，又能产生轴向高频脉动冲击能量，从而达到改善钻头工作环境和提高钻头破岩能量的目的。
本发明还提供了一种应用上述吸震式脉冲提速器的钻具系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种吸震式脉冲提速器，包括：壳体总成、压力脉冲机构和吸震稳压机构；
所述压力脉冲机构包括：可转动安装于所述壳体总成内的上传动轴；
所述吸震稳压机构包括：弹性元件、滑套、连接轴和下传动轴；
所述连接轴的两端分别与所述上传动轴和所述下传动轴传动配合，且所述下传动轴可沿所述连接轴轴向运动；所述滑套固定套设于所述下传动轴，且外壁与所述壳体总成内壁接触配合；
所述压力脉冲机构下端、所述连接轴外壁、所述下传动轴上端、所述滑套上端和所述壳体总成内壁之间形成上腔；所述弹性元件设置于所述上腔内，且一端用于同所述压力脉冲机构下端配合，另一端用于同所述下传动上端和/或所述滑套上端配合；
所述连接轴的侧壁设置有连通于所述上腔的下径向过流孔，内部设置有连通于所述下径向过流孔的中心排液道；
所述压力脉冲机构下端能够产生的周期性轴向脉动冲击压力作用于所述下传动轴上端和所述滑套上端，使得所述下传动轴和所述滑套沿着所述连接轴轴向运动；
所述壳体总成内壁、所述滑套下端和所述下传动轴外壁之间形成下腔，所述壳体总成外壁设置有连通于所述下腔的呼吸孔。
优选地，所述压力脉冲机构还包括固定于所述壳体总成，位于所述上传动轴下端的调节盘，所述调节盘设置有下过流道；所述上传动轴设置有进液通道，所述上传动轴转动时其所述进液通道能够与下过流道之间的过流截面积发生周期性变化。
优选地，当所述进液通道的横截面与下过流道的横截面重合时，所述过流截面积达到最大；当所述进液通道的横截面与下过流道的横截面相互形成九十度夹角时，所述过流截面积达到最小。
优选地，所述进液通道包括：中心进液通道、环形凹槽、上径向过液孔和上过流道；
所述中心进液通道设置于所述上传动轴内部；所述环形凹槽设置于所述上传动轴外壁，所述上径向过液孔连通于所述环形凹槽和所述中心进液通道之间；所述上过流道连通于所述环形凹槽和所述上传动轴下端面之间；
所述下过流道连通于所述上过流道和所述上腔之间；
所述压力脉冲机构还包括与所述环形凹槽接触配合的衬套，所述衬套内壁和所述环形凹槽外壁之间形成环形过流道，所述环形过流道连通于所述上径向过液孔和所述上过流道之间。
优选地，所述壳体总成包括依次连接的上壳体、下壳体和下接头；所述上传动轴可转动安装于所述上壳体内；所述下接头内壁与所述下传动轴外壁接触配合。
优选地，所述吸震稳压机构还包括第一密封圈和第二密封圈；所述第一密封圈设置于所述滑套外壁与所述下壳体内壁之间；所述第二密封圈设置于所述下接头内壁与所述下传动轴外壁之间。
优选地，还包括：设置于所述上传动轴与所述上壳体之间的轴承总成，所述轴承总成包括径向轴承动圈、径向轴承静圈、串轴承组和隔套；
所述径向轴承动圈内侧固定套接于所述上传动轴上部，所述径向轴承静圈套设于所述径向轴承动圈外侧；
所述压力脉冲机构还包括固定套接于所述上传动轴下部，用于限位所述串轴承组的螺母；
所述隔套套设于所述螺母外侧，所述串轴承组设置于所述隔套上端面与所述径向轴承静圈下端面之间。
优选地，所述下传动轴与所述连接轴的传动配合面的截面为多边形，所述多边形为正六边形或正八边形。
优选地，所述弹性元件为圆柱螺旋弹簧或碟形弹簧。
一种钻具系统，包括脉冲提速器，其特征在于，所述脉冲提速器为如上述的吸震式脉冲提速器。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的吸震式脉冲提速器，能够解决以下四个问题：
1、本发明能够与螺杆或涡轮等动力钻具配合使用，将动力钻具产生的大扭矩、高转速传递给钻头，实现钻头高速切削破岩；
2、本发明内部的压力脉冲机构可以产生轴向高频压力脉动冲击能量，实现钻头轴向脉动冲击破岩，提高破岩能量；
3、本发明内部的吸震稳压机构可以实现钻压的存储和释放，实现钻压的“削峰填谷”，维持钻头在钻井过程中钻压的稳定，改善钻头的工作环境，减少钻头及其上部钻具系统的恶性震动；
4、本发明内部的压力脉冲机构和吸震稳压机构二者相互独立，且无干涉现象，从而确保工具轴向脉动冲击和吸震稳压功能的同时实现。
本发明还提供了一种钻具系统，由于采用了上述的吸震式脉冲提速器，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的吸震式脉冲提速器伸展状态的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的吸震式脉冲提速器压缩状态的结构示意图；
图3为沿图1中A-A截面的剖视结构示意图；
图4为沿图1中B-B截面的剖视结构示意图；
图5为沿图1中C-C截面的剖视结构示意图；
图6为沿图1中D-D截面的剖视结构示意图；
图7为沿图1中E-E截面的剖视结构示意图；
图8为沿图1中F-F截面的剖视结构示意图。
其中，1为径向轴承动圈，2为径向轴承静圈，3为上壳体，4为上传动轴，5为串轴承组，6为螺母，7为隔套，8为衬套，9为下壳体，10为调节盘，11为弹性元件，12为滑套，13为连接轴，14为下接头，15为下传动轴，16为螺栓，17为第一密封圈，18为第二密封圈，19为传动面，20为中心进液道，21为上径向过流孔，22为环形过流道，23为上过流道，24为下过流道，25为上腔，26为下径向过流孔，27为中心排液道，28为下腔，29为呼吸孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1所示，本发明实施例提供的吸震式脉冲提速器，包括：壳体总成、压力脉冲机构和吸震稳压机构；
压力脉冲机构包括：可转动安装于壳体总成内的上传动轴4；
吸震稳压机构包括：弹性元件11、滑套12、连接轴13和下传动轴15；
连接轴13的两端分别与上传动轴4和下传动轴15传动配合，且下传动轴15可沿连接轴13轴向运动；滑套12固定套设于下传动轴15，且外壁与壳体总成内壁接触配合；
压力脉冲机构下端、连接轴13外壁、下传动轴15上端、滑套12上端和壳体总成内壁之间形成上腔25；弹性元件11设置于上腔25内，且一端用于同压力脉冲机构下端配合，另一端用于同下传动轴15上端和/或滑套12上端配合；
请参见图6所示，连接轴13的侧壁设置有连通于上腔25的下径向过流孔26，内部设置有连通于下径向过流孔26的中心排液道27；
压力脉冲机构下端能够产生的周期性轴向脉动冲击压力作用于下传动轴15上端和滑套12上端，使得下传动轴15和滑套12沿着连接轴13轴向运动；
请参见图8所示，壳体总成内壁、滑套12下端和下传动轴15外壁之间形成下腔28，壳体总成外壁设置有连通于下腔28的呼吸孔29。
本方案的脉动冲击工作原理：钻进过程中，一方面，上传动轴4转动，并带动连接轴13和下传动轴15转动，从而将转速和扭矩传递给下部钻头，实现高速切削破岩；另一方面，压力脉冲机构使得钻井液的压力能量产生周期性变化，而变化着的钻井液压力能作用在下传动轴15和滑套12上端面，产生周期性轴向脉动冲击能量并向下传递给钻头，提高钻头脉冲破岩能量，上腔25内的钻井液在完成脉动冲击作用后，从下径向过流孔26流入中心排液道27内并向下排出。
本方案的吸震稳压工作原理：钻进过程中，钻压先后经由壳体总成、弹性元件11、压力脉冲机构和滑套12，传至下传动轴15，并最终传递给底部钻头。当钻压超过一定值时，钻头将带动下传动轴15向上缩入工具内部，其中，下传动轴15沿连接轴13向上滑动，下传动轴15上端外侧带动滑套12沿着壳体总成内侧向上滑动，共同压缩弹性元件11，将超出设定值的那部分钻压载荷存储在弹性元件11内部，直至钻压恢复至设定值以内，避免了由于钻压过大造成钻头恶性震动现象，从而起到“吸震”的作用；当钻压减小时，原本存储在弹性元件11内部的钻压载荷将推动滑套12和下传动轴向下滑动，将钻压释放给底部钻头，弥补钻压的不足，维持钻压的稳定。滑套12和下传动轴15上下滑动过程中造成上腔25和下腔28的空间变化，上腔25内的流体通过下径向过流孔26流入中心排液道27内并向下排出，下腔28内的流体通过呼吸孔29排至工具外部。
从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的吸震式脉冲提速器，能够与螺杆或涡轮等动力钻具配合使用，将动力钻具产生的大扭矩、高转速传递给钻头，实现钻头高速切削破岩；其中，压力脉冲机构可以产生轴向高频压力脉动冲击能量，实现钻头轴向脉动冲击破岩，提高破岩能量；另外，吸震稳压机构可以实现钻压的存储和释放，实现钻压的“削峰填谷”，维持钻头在钻井过程中钻压的稳定，改善钻头的工作环境，减少钻头及其上部钻具系统的恶性震动；与此同时，压力脉冲机构和吸震稳压机构二者相互独立，且无干涉现象，从而确保工具轴向脉动冲击和吸震稳压功能的同时实现。
在本实施例中，请参见图1至图8所示，压力脉冲机构还包括固定于壳体总成，位于上传动轴4下端的调节盘10，调节盘10设置有下过流道24；上传动轴4设置有进液通道，上传动轴4转动时其进液通道能够与下过流道24之间的过流截面积发生周期性变化。压力脉冲机构在钻进过程中，上传动轴4相对于调节盘10转动，使得设置于上传动轴4上的进液通道与设置于调节盘10上的下过流道24之间产生周期性通流，即为进液通道与下过流道24之间的过流截面积发生周期性变化，使得钻井液的压力能量产生周期性变化，从而产生轴向脉动冲击能量，并向下传递给钻头，提高钻头脉冲破岩能量。
具体地，当进液通道的横截面与下过流道24的横截面重合时，过流截面积达到最大；当进液通道的横截面与下过流道24的横截面相互形成九十度夹角时，过流截面积达到最小，以形成有力的脉动冲击。其结构可以参照图4和图5所示，调节盘10的下过流道24为沿周向均布的多段弧形通孔，上传动轴4的进液通道结构与下过流道24相对应。
作为优选，请参见图1至图5所示，进液通道包括：中心进液通道20、环形凹槽、上径向过液孔21和上过流道23；
中心进液通道20设置于上传动轴4内部，连通于上传动轴上端头至其下部；上径向过液孔21连通于中心进液通道20，且设置于上传动轴4下部；环形凹槽连通于上径向过液孔21，且沿上传动轴4外壁周向设置；压力脉冲机构还包括与环形凹槽接触配合的衬套8，衬套8内壁和环形凹槽外壁之间形成环形过流道22，环形过流道22连通于上径向过液孔21和上过流道23之间；上过流道23一端连通于环形凹槽，另一端连通于上传动轴4下端；下过流道24一端连通于上过流道23，另一端连通于上腔25。本方案充分利用部件的结构配合和内部空间，紧凑合理。
具体地，请参见图1所示，壳体总成包括依次连接的上壳体3、下壳体9和下接头14；上传动轴4可转动安装于上壳体3内；上壳体3下端与下壳体9上端为螺栓连接，有利于壳体总成与内部器件实现分段式装配。调节盘10通过螺栓16固定安装于下壳体9上端内壁，使得上转动轴4与其发生相对转动，进而实现钻井液的周期性流通。为了支撑下传动轴15中部运动，下接头14内壁与下传动轴15外壁接触配合，使得下传动轴15可转动安装于下接头14内。
为了进一步优化上述的技术方案，请参见图1所示，吸震稳压机构还包括第一密封圈17和第二密封圈18；第一密封圈17设置于滑套12外壁与下壳体9内壁之间，确保上腔为密闭的腔室，避免影响钻井液液压的周期性变化，保证压力脉冲的可靠性；第二密封圈18设置于下接头14内壁与下传动轴15外壁之间，用于隔绝壳体总成下端与外部环境的流通，防止下传动轴15在减震向上压缩弹性元件11时抽入空气，避免产生外部干扰，确保减震的稳定性。
具体地，请参见图1所示，还包括：设置于上传动轴4与上壳体3之间的轴承总成，该轴承总成包括径向轴承动圈1、径向轴承静圈2、串轴承组5和隔套7；
径向轴承动圈1内侧固定套接于上传动轴4上部，防止上传动轴4在径向轴承动圈1内发生打滑转动，保证同步转动；径向轴承动圈1外侧套设有径向轴承静圈2，实现径向轴承动圈1联合径向轴承静圈2一起作为上传动轴4的上部轴承；此外，压力脉冲机构还包括固定套接于上传动轴4下部的螺母6。螺母6与上传动轴4下部为螺栓连接，用于限位串轴承组5；串轴承组5设置于隔套7上端面与径向轴承静圈2下端面之间，实现串轴承组作为上传动轴4的中下部轴承；另外，螺母6外侧套设有隔套7，一方面，用于隔离螺母6外侧与上壳体3内壁的转动接触，防止螺母6发生转动划伤上壳体3；另一方面，在螺母6外侧与上壳体3内壁之间增设隔套7，可使结构更加紧凑和稳定。
在本实施例中，请参见图1和图7所示，下传动轴15与连接轴13的传动配合面的截面为多边形，采用两者型面的配合实现传递扭矩，结构吻合性较好，而且转动可靠。为了增强转动的可靠性，该传动型面设置为多边形。优选地，多边形为正六边形或正八边形，具有方便制造，转动强度良好的特点。
为了进一步优化上述的技术方案，请参见图2所示，弹性元件11为圆柱螺旋弹簧或碟形弹簧。当钻压过大时，下转动轴15沿着连接轴13向上运动压缩弹性元件11。将超出设定值的那部分钻压载荷存储在弹性元件11内部，直至钻压恢复至设定值以内，避免了由于钻压过大造成钻头恶性震动现象，从而起到“吸震”的作用；当钻压减小时，原本存储在弹性元件11内部的钻压载荷将推动滑套12和下传动轴15向下滑动，将钻压释放给底部钻头，弥补钻压的不足，维持钻压的稳定。选用圆柱螺旋弹簧或碟形弹簧作为弹性元件11，方便其套设于连接轴外壁，防止其在上腔内发生径向位移。此外，圆柱螺旋弹簧或碟形弹簧具有良好的减震稳压性能，而且其使用寿命长。
本发明实施例还提供了一种钻具系统，包括动力钻具和脉冲提速器，动力钻具为如螺杆和涡轮等，该脉冲提速器为如上述的吸震式脉冲提速器。由于采用了上述的吸震式脉冲提速器，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。
下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：
实施例一：
本发明实施例提供的吸震式脉冲提速器是由壳体总成、轴承总成、压力脉冲机构和吸震稳压机构组成。其中，壳体总成包括上壳体3、下壳体9和下接头15；轴承总成包括径向轴承动圈1、径向轴承静圈2、串轴承组5和隔套7；压力脉冲机构包括上传动轴4、螺母6、隔套7、衬套8、调节盘10和螺栓16；吸震稳压机构包括弹性元件11、滑套12、连接轴13、下传动轴15、第一密封圈17和第二密封圈18。
如图1～图8所示，上壳体3内部安装有径向轴承动圈1、径向轴承静圈2和串轴承组5，上壳体3下端通过螺纹与下壳体9上端连接；径向轴承动圈1内侧上端通过螺纹与上传动轴4连接，径向轴承动圈1外侧套有径向轴承静圈2；上传动轴4中部外侧通过螺纹与螺母6连接，上传动轴4下端外侧与衬套8内侧接触配合，上传动轴4下端内侧通过螺纹与连接轴13上端连接，上传动轴4下端面与调节盘10上端面接触；螺母6外侧套有隔套7，隔套7与径向轴承静圈2之间装有串轴承组5；调节盘10外侧通过螺栓与下壳体9连接固定，调节盘10内侧通孔套在连接轴13外侧，调节盘10下端面与由弹性元件11上端面接触；连接轴13下端外侧通过传动面与下传动轴15上端内侧连接；下传动轴15上端外侧通过螺纹与滑套12连接，下传动轴15中部外侧与下接头14内侧通孔接触配合；滑套12外侧设有第一密封圈17；下接头14内侧设有第二密封圈18。
上传动轴4内部设有中心进液道20和上径向过流孔21，上传动轴4下端外侧与衬套8内侧接触配合后形成环形过流道22，中心进液道20与环形过流道22之间通过上径向过流孔21连通，上传动轴4下端圆周均布有上过流道23，上过流道23与环形过流道22连通；调节盘10圆周均布有下过流道24，调节盘10、下壳体9、连接轴13、下传动轴15和滑套12之间形成上腔25，下过流道24与上腔25连通；连接轴13内侧设有中心排液道27，连接轴13中部设有下径向过流孔26，通过下径向过流孔26将上腔25与中心排液道27连通；下壳体9、滑套12、下传动轴15和下接头14之间形成下腔28，下壳体9中部设有呼吸孔29，呼吸孔29将下腔28与工具外部空间连通。
实施例二：
如图1所示，实施例一中，弹性元件11为圆柱螺旋弹簧、传动面19为正六边形。实施例二与实施例一的区别在于，弹性元件11和传动面19类型不同，在实施例二中，弹性元件11为碟形弹簧，传动面19为正八边形。
根据上述技术方案可知，本发明提供的一种吸震式脉冲提速器的脉动冲击工作原理：在钻进过程中，一方面，上传动轴4转动，并带动连接轴13和下传动轴15转动，从而将转速和扭矩传递给下部钻头，实现高速切削破岩；另一方面，壳体总成不动，下壳体9通过螺栓16固定调节盘10静止不动，从而使得上传动轴4的上过流道23与调节盘10的下过流道24之间的过流截面积发生周期性变化，其中当上过流道23与下过流道24横截面重合时，过流截面积最大，当上过流道23与下过流道24横截面互相成九十度夹角时，过流截面积最小，从而使得钻井液先后经由中心进液道20、上径向过流孔21、环形过流道22、上过流道23和下过流道24流入上腔25的压力能量产生周期性变化，而变化着的钻井液压力能作用在下传动轴15和滑套12上端面，产生周期性轴向脉动冲击能量并向下传递给钻头，提高钻头脉冲破岩能量，上腔25内的钻井液在完成脉动冲击作用后，从下径向过流孔26流入中心排液道27内并向下排出。
本发明提供的一种吸震式脉冲提速器的吸震稳压工作原理：钻进过程中，钻压先后经由上壳体3、下壳体9、调节盘10、弹性元件11和滑套12，传至下传动轴15，并最终传递给底部钻头。当钻压超过一定值时，钻头将带动下传动轴15向上缩入工具内部，其中，下传动轴15上端内侧沿着正六边形的传动面向上滑动，下传动轴15上端外侧带动滑套12沿着下壳体9内侧向上滑动，共同压缩弹性元件11，将超出设定值的那部分钻压载荷存储在弹性元件11内部，直至钻压恢复至设定值以内，避免了由于钻压过大造成钻头恶性震动现象，从而起到“吸震”的作用；当钻压减小时，原本存储在弹性元件11内部的钻压载荷将推动滑套12和下传动轴15向下滑动，将钻压释放给底部钻头，弥补钻压的不足，维持钻压的稳定。滑套12和下传动轴15上下滑动过程中造成上腔25和下腔28的空间变化，上腔25内的流体通过下径向过流孔26流入中心排液道27内并向下排出，下腔28内的流体通过呼吸孔29排至工具外部。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明能够与螺杆或涡轮等动力钻具配合使用，将动力钻具产生的大扭矩、高转速传递给钻头，实现钻头高速切削破岩。
2、本发明内部的压力脉冲机构可以产生轴向高频压力脉动冲击能量，实现钻头轴向脉动冲击破岩，提高破岩能量。
3、本发明内部的吸震稳压机构可以实现钻压的存储和释放，实现钻压的“削峰填谷”，维持钻头在钻井过程中钻压的稳定，改善钻头的工作环境，减少钻头及其上部钻具系统的恶性震动。
4、本发明内部的压力脉冲机构和吸震稳压机构二者相互独立，且无干涉现象，从而确保工具轴向脉动冲击和吸震稳压功能的同时实现。
综上所述，本发明实施例公开了一种吸震式脉冲提速器，包括壳体总成、轴承总成、压力脉冲机构和吸震稳压机构，其特征是压力脉冲机构中的上传动轴旋转，而壳体总成固定调节盘不动，上过流道和下过流道之间过流截面积发生周期性变化，使得流入上腔的钻井液出现压力能变化，从而产生周期性轴向脉动冲击力，提高钻头脉冲破岩能量；当钻压过大或不足时，通过吸震稳压机构中的弹性元件存储和释放作用，吸收钻头的轴向震动，维持钻压稳定。本发明提供的一种吸震式脉冲提速器通过与螺杆钻具或涡轮钻具动力端相连，既能够实现吸震稳压功能，又能产生轴向高频脉动冲击能量，从而达到改善钻头工作环境和提高钻头破岩能量的目的。本发明实施例还公开了一种应用上述吸震式脉冲提速器的钻具系统。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种吸震式脉冲提速器，其特征在于，包括：壳体总成、压力脉冲机构和吸震稳压机构；
所述压力脉冲机构包括：可转动安装于所述壳体总成内的上传动轴(4)；
所述吸震稳压机构包括：弹性元件(11)、滑套(12)、连接轴(13)和下传动轴(15)；
所述连接轴(13)的两端分别与所述上传动轴(4)和所述下传动轴(15)传动配合，且所述下传动轴(15)可沿所述连接轴(13)轴向运动；所述滑套(12)固定套设于所述下传动轴(15)，且外壁与所述壳体总成内壁接触配合；
所述压力脉冲机构下端、所述连接轴(13)外壁、所述下传动轴(15)上端、所述滑套(12)上端和所述壳体总成内壁之间形成上腔(25)；所述弹性元件(11)设置于所述上腔(25)内，且一端用于同所述压力脉冲机构下端配合，另一端用于同所述下传动轴(15)上端和/或所述滑套(12)上端配合；
所述连接轴(13)的侧壁设置有连通于所述上腔(25)的下径向过流孔(26)，内部设置有连通于所述下径向过流孔(26)的中心排液道(27)；
所述压力脉冲机构下端能够产生的周期性轴向脉动冲击压力作用于所述下传动轴(15)上端和所述滑套(12)上端，使得所述下传动轴(15)和所述滑套(12)沿着所述连接轴(13)轴向运动；
所述壳体总成内壁、所述滑套(12)下端和所述下传动轴(15)外壁之间形成下腔(28)，所述壳体总成外壁设置有连通于所述下腔(28)的呼吸孔(29)。
2.根据权利要求1所述的吸震式脉冲提速器，其特征在于，所述压力脉冲机构还包括固定于所述壳体总成，位于所述上传动轴(4)下端的调节盘(10)，所述调节盘(10)设置有下过流道(24)；所述上传动轴(4)设置有进液通道，所述上传动轴(4)转动时其所述进液通道能够与下过流道(24)之间的过流截面积发生周期性变化。
3.根据权利要求2所述的吸震式脉冲提速器，其特征在于，当所述进液通道的横截面与下过流道(24)的横截面重合时，所述过流截面积达到最大；当所述进液通道的横截面与下过流道(24)的横截面相互形成九十度夹角时，所述过流截面积达到最小。
4.根据权利要求2所述的吸震式脉冲提速器，其特征在于，所述进液通道包括：中心进液通道(20)、环形凹槽、上径向过液孔(21)和上过流道(23)；
所述中心进液通道(20)设置于所述上传动轴(4)内部；所述环形凹槽设置于所述上传动轴(4)外壁，所述上径向过液孔(21)连通于所述环形凹槽和所述中心进液通道(20)之间；所述上过流道(23)连通于所述环形凹槽和所述上传动轴(4)下端面之间；
所述下过流道(24)连通于所述上过流道(23)和所述上腔(25)之间；
所述压力脉冲机构还包括与所述环形凹槽接触配合的衬套(8)，所述衬套(8)内壁和所述环形凹槽外壁之间形成环形过流道(22)，所述环形过流道(22)连通于所述上径向过液孔(21)和所述上过流道(23)之间。
5.根据权利要求1所述的吸震式脉冲提速器，其特征在于，所述壳体总成包括依次连接的上壳体(3)、下壳体(9)和下接头(14)；所述上传动轴(4)可转动安装于所述上壳体(3)内；所述下接头(14)内壁与所述下传动轴(15)外壁接触配合。
6.根据权利要求5所述的吸震式脉冲提速器，其特征在于，所述吸震稳压机构还包括第一密封圈(17)和第二密封圈(18)；所述第一密封圈(17)设置于所述滑套(12)外壁与所述下壳体(9)内壁之间；所述第二密封圈(18)设置于所述下接头(14)内壁与所述下传动轴(15)外壁之间。
7.根据权利要求5所述的吸震式脉冲提速器，其特征在于，还包括：设置于所述上传动轴(4)与所述上壳体(3)之间的轴承总成，所述轴承总成包括径向轴承动圈(1)、径向轴承静圈(2)、串轴承组(5)和隔套(7)；
所述径向轴承动圈(1)内侧固定套接于所述上传动轴(4)上部，所述径向轴承静圈(2)套设于所述径向轴承动圈(1)外侧；
所述压力脉冲机构还包括固定套接于所述上传动轴(4)下部，用于限位所述串轴承组(5)的螺母(6)；
所述隔套(7)套设于所述螺母(6)外侧，所述串轴承组(5)设置于所述隔套(7)上端面与所述径向轴承静圈(2)下端面之间。
8.根据权利要求1所述的吸震式脉冲提速器，其特征在于，所述下传动轴(15)与所述连接轴(13)的传动配合面的截面为多边形，所述多边形为正六边形或正八边形。
9.根据权利要求1所述的吸震式脉冲提速器，其特征在于，所述弹性元件(11)为圆柱螺旋弹簧或碟形弹簧。
10.一种钻具系统，包括动力钻具和脉冲提速器，其特征在于，所述脉冲提速器为如权利要求1-9任意一项所述的吸震式脉冲提速器。
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