CN202706904U

CN202706904U - 一种液力脉动冲击器

Info

Publication number: CN202706904U
Application number: CN 201220413953
Authority: CN
Inventors: 董学成; 熊继有; 魏小梅; 王国华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2022-08-21

Abstract

本实用新型公开了一种液力脉动冲击器，属于钻井技术，解决了目前冲击钻具瞬间产生冲击力导致阀系统过早失效引起钻具寿命低的问题。本实用新型包括主要由定子壳体和转子构成的马达总成和主要由万向轴壳体和万向轴构成的万向轴总成，其中，马达总成下端与万向轴总成上端连接；所述万向轴总成下端连接有用于提供脉冲钻压的轴阀总成。本实用新型利用钻井时使用的钻井液，通过轴阀总成控制流量使其产生柔和的脉动冲击力，提高了与之连接的钻头的破岩效率和机械钻速，并极大地提高了使用寿命。

Description

一种液力脉动冲击器

技术领域

本实用新型涉及钻井工程液动冲击领域，具体地讲，涉及的是一种液力脉动冲击器。

背景技术

在钻井过程中，随着井深的增加，水力沿程损耗增大，井底钻头可用水能急剧下降，水力破岩和清岩能力减弱，导致深井钻速低、钻头磨损快、粘卡严重等问题。另外，为了提高采油效率，水平井、分支井、大位移井、丛式井等越来越受重视，从而使井眼越来越不规则，摩阻和扭矩大，滑动钻井困难，井眼延伸范围小。

实践证明，冲击器和扭力冲击器能够大幅度提高钻井速度，其钻进速度比普通旋转钻进速度提高30%以上，井斜明显减小，钻具损坏减小。冲击器钻井技术不能广泛推广的重要原因之一是冲击器质量不过关，因而其寿命达不到所需要的时间，满足不了实际钻井的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液力脉动冲击器，解决目前冲击钻具瞬间产生冲击力导致阀系统过早失效引起钻具寿命低的问题，为钻头提供连续柔和脉动冲击钻压，实现显著提高钻具的机械钻速的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种液力脉动冲击器，包括主要由定子壳体和转子构成的马达总成和主要由万向轴壳体和万向轴构成的万向轴总成，其中，马达总成下端与万向轴总成上端连接；所述万向轴总成下端连接有用于提供脉冲钻压的轴阀总成。

具体来讲，所述轴阀总成包括与万向轴壳体连接的轴阀外壳，位于轴阀外壳内并与万向轴连接的流量调节阀，位于轴阀外壳内并与流量调节阀连接的空心轴；空心轴通过止推轴承组与轴阀外壳连接。

进一步地，所述流量调节阀主要由与万向轴连接的导流水帽和与轴阀外壳固定连接的流量调节筒组成，其中，导流水帽位于流量调节筒内并与之活动连接；该导流水帽还与空心轴连通。

为了实现脉动冲击的效果，所述导流水帽上设有导流孔，所述流量调节筒上端面为凹凸端面，该凹凸端面的最低处低于或齐平于导流孔的最低处，该凹凸端面的最高处低于导流孔的最高处，两者之间存在一定间距，使导流孔有效流通面积最小值不为零，通过导流孔的钻井液流量最小值不为零。

所述凹凸端面的投影为呈周期性变化的曲线形状，如正弦曲线或拟正弦曲线，其中拟正弦曲线指形状类似于正弦曲线的曲线，作为一种优选结构，所述流量调节筒的凹凸端面为正弦端面，即流量调节筒展开后该凹凸端面的投影呈正弦曲线状。

为了保证足够的冲击力，所述空心轴的下端悬空且位于轴阀外壳内部。

为了使连接更加稳固，所述马达总成上部还设有防掉总成，该防掉总成主要由下端与转子连接的防掉杆、通过防掉螺母与防掉杆上端连接并与定子壳体上部活动连接的防掉圈组成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型结构简单，设计巧妙，实现方便，适合推广应用。

（2）根据水力学计算得知，在一定钻井深度，近钻头附近安装一个阀门，以一定速度关闭时，由于钻井液的惯性作用，阀门以上的钻具内液压会逐渐增加，能够产生相当于数吨重物压力的水压冲击力，故本实用新型在万向轴总成下端设计轴阀总成，用于控制冲击器内部的钻井液流量，利用液力产生的压力对其下端连接的钻具或者钻头提供了冲击力，从而提高了钻井破岩的效率。

（3）本实用新型的流量调节阀中无需使用密封件，通过流量调节筒与导流水帽的相对运动来控制流量，保证了运动动作的连续性，从而增加了冲击器的整体可靠性，进而提高了冲击器的使用寿命，解决了现有冲击器使用寿命短的难题。

（4）本实用新型利用流量调节筒与导流水帽相对运动控制流量，而流量调节筒的凹凸不平端面采用正弦端面形状或者拟正弦端面形状，当其与导流水帽的导流孔相对运动时，通过导流孔处的流量沿正弦曲线状或拟正弦曲线状的周期性变化，将冲击器内的流量改变为沿正弦曲线状或拟正弦曲线状的周期性变化，从而产生沿正弦曲线状或拟正弦曲线变化的柔和的冲击力，避免了现有的冲击器产生瞬间冲击力降低阀系统寿命的问题，提高了本实用新型的使用寿命。

（5）本实用新型的上端和下端均可以连接其他钻具，串联在钻柱的任意部位工作，极大地提高了本实用新型的应用范围。

（6）本实用新型的空心轴悬空安装，当轴阀总成下部连接其他钻具或钻头时，在轴阀总成下部形成液压腔，工作时内部填充满的钻井液有效地传递并增加液压力，为其下部连接其他钻具或钻头提供了有效的冲击力，显著地提高了破岩效率。

（7）本实用新型通过设置防掉总成，与下部的轴阀总成中的止推轴承组共同作用，防止了转子及空心轴脱落，进一步提高了整体结构的稳固性，进而增加了本实用新型及其应用的钻具的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型-实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型中流量调节筒的展开示意图。

图3为本实用新型中流量调节阀的展开示意图。

图4为本实用新型-实施例2的结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-马达总成，2-万向轴总成，3-轴阀总成，4-防掉总成；

31-导流水帽，32-轴阀外壳，33-流量调节筒，34-凹凸端面，35-导流孔，36-空心轴；

41-防掉杆，42-防掉圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

如图1～图3所示，该液力脉动冲击器，包括主要由定子壳体和转子构成的马达总成1和主要由万向轴壳体和万向轴构成的万向轴总成2，其中，马达总成下端与万向轴总成上端连接，万向轴总成下端还连接有用于提供脉冲钻压的轴阀总成3，马达总成上端和轴阀总成下端均设有用于连接其他钻具的螺纹。该轴阀总成包括导流水帽31，轴阀外壳32，流量调节筒33，以及空心轴36；其中，轴阀外壳与万向轴壳体螺纹连接，流量调节筒固定连接与轴阀外壳内部，导流水帽位于流量调节筒内部并与之配合且活动连接，导流水帽上端与万向轴螺纹连接，下端与空心轴螺纹连接并连通，空心轴通过止推轴承组与轴阀外壳连接。为了使液压冲击力呈柔和的周期性变化，实现脉动冲击的效果，导流水帽31上设有导流孔35，并且流量调节筒33上端面为凹凸端面34，该凹凸不平端面的最低处不高于导流孔的最低处，该凹凸不平端面的最高处低于导流孔的最高处，保证两者之间存在一定间距，使导流孔有效流通面积最小值不为零，通过导流孔的钻井液流量最小值不为零，从而保证了钻井工程所需的最小钻井液流量。其中，为了保证钻井液产生脉动冲击里，该流量调节筒的凹凸端面的投影为呈周期性变化的曲线形状，如正弦曲线或拟正弦曲线，其中拟正弦曲线指形状类似于正弦曲线的曲线，作为一种优选结构，该流量调节筒的凹凸端面为正弦端面，即流量调节筒展开后该凹凸端面的投影呈正弦曲线状。为了保证足够的冲击力，空心轴的下端悬空且位于轴阀外壳内部而不延伸出轴阀外壳，如此在工作时轴阀总成的下部形成液压腔，能够更好地传递和增强脉动冲击力，从而显著提高破岩效率。

本实用新型工作时，内部有钻井液流过，马达总成转动工作，带动相应部件使导流水帽转动，引起流量调节筒与导流水帽相对运动，使流量调节筒的凹凸端面与导流水帽的导流孔相对运动，从而使导流孔的过流面积发生连续的周期性变化，钻井液通过导流孔时流量发生连续的呈拟正弦曲线状的周期性变化，最终导致本实用新型内产生连续的柔和的呈拟正弦曲线状的周期性变化的水击，造成冲击器对钻柱产生相应的呈拟正弦曲线状的周期变化的冲击力，这种呈拟正弦曲线变化的冲击力变化柔和，避免了冲击力瞬间变化对冲击器本身和连接于其上端或下端的其他钻具的损坏，进而延长了本实用新型和钻柱上其它井下工具的使用寿命。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于所述马达总成1上部还设有防掉总成4，该防掉总成主要由下端与转子连接的防掉杆41、通过防掉螺母与防掉杆上端连接并与定子壳体上部活动连接的防掉圈42组成，该结构与轴阀总成中的止推轴承组共同作用，防止了转子及空心轴脱落，进一步提高了整体结构的稳固性，进而增加了本实用新型及其应用的钻具的使用寿命。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型，但是仅是本实用新型的两种实施方式，通过调节钻井工具内的钻井液流量，使其内部产生水击增压和水击降压，并导致其钻压呈柔和的周期性变化的结构均在本实用新型保护的范围之内。

Claims

1.一种液力脉动冲击器，包括主要由定子壳体和转子构成的马达总成（1）和主要由万向轴壳体和万向轴构成的万向轴总成（2），其中，马达总成（1）下端与万向轴总成（2）上端连接，其特征在于，所述万向轴总成（2）下端连接有用于提供脉冲钻压的轴阀总成（3）。

2.根据权利要求1所述的一种液力脉动冲击器，其特征在于，所述轴阀总成（3）包括与万向轴壳体连接的轴阀外壳（32），位于轴阀外壳（32）内并与万向轴连接的流量调节阀，位于轴阀外壳（32）内并与流量调节阀连接的空心轴（36）；空心轴（36）通过止推轴承组与轴阀外壳（32）连接。

3.根据权利要求2所述的一种液力脉动冲击器，其特征在于，所述流量调节阀主要由与万向轴连接的导流水帽（31）和与轴阀外壳（32）固定连接的流量调节筒（33）组成，其中，导流水帽（31）位于流量调节筒（33）内并与之活动连接；该导流水帽（31）还与空心轴（36）连通。

4.根据权利要求3所述的一种液力脉动冲击器，其特征在于，所述导流水帽（31）上设有导流孔（35）；所述流量调节筒（33）上端面为凹凸端面（34），该凹凸端面（34）的最低处低于或齐平于导流孔（35）的最低处，该凹凸端面（34）的最高处低于导流孔（35）的最高处。

5.根据权利要求4所述的一种液力脉动冲击器，其特征在于，所述流量调节筒（33）的凹凸端面（34）为正弦端面。

6.根据权利要求4所述的一种液力脉动冲击器，其特征在于，所述空心轴（36）的下端悬空且位于轴阀外壳（32）内部。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的一种液力脉动冲击器，其特征在于，所述马达总成（1）上部还设有防掉总成（4）。

8.根据权利要求7所述的一种液力脉动冲击器，其特征在于，所述防掉总成（4）主要由下端与转子连接的防掉杆（41）、通过防掉螺母与防掉杆（41）上端连接并与定子壳体上部活动连接的防掉圈（42）组成。