CN203488089U - 一种液力冲击装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于石油天然气勘探开发领域的液力冲击装置，该装置包括上接头、中间管、花键套、冲锤和下砧子，上接头的上端的内部连接有喷嘴，上接头的内孔装有滑套，滑套的内孔装有活塞，活塞的底部设有活塞泄水孔，通过活塞带动冲锤给下砧子冲击力，使得石油天然气钻探钻头破碎岩石的效率提高，钻孔速度提高，适用于排量大、泥浆密度高、泥浆粘度高的工况。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种钻井装置，更具体地涉及一种用于石油天然气勘探开发领域的钻井液力冲击装置。
背景技术：
勘探开发石油天然气的钻井经常遇到非常坚硬的岩石，传统的旋转钻井及高压水力喷射钻井的钻进速度比较低。为了提高坚硬地层的钻井速度，根据岩石在三轴静载及动载条件下的机械性质，现有技术提出了改变该液力冲击装置的载荷性质和破岩方式来提高破岩效率，并将该液力冲击装置与旋转钻孔方式结合起来实现既旋转又冲击，从而实现提高钻头破碎岩石的效率，提高钻孔速度。专利号为CN94221342.4的实用新型专利公开了一种液力冲击器，由上接头、中间管、花键套、下接头、限位块、冲锤和弹簧组成，此种液力冲击器目的是提供一种从结构上加以改进的液力冲击器，它不影响高压喷射钻井技术的发挥，不需要呼吸孔，能提高钻井速度，工作寿命长。该冲击器的不足之处在于，活塞下端部的泄流孔垂直于活塞的轴向方向，不适用于排量大、泥浆密度高、泥浆粘度高的工况。专利号为CN201020669038.5的实用新型专利公开的液力冲击装置克服了上述不足之处，减少了容易损坏的弹簧装置，但能实现同样的功能。
经长期观察、研究、分析发现现有技术中的液力冲击装置流道不够畅通、摩组较大、冲锤行程仍有待改进。针对这些不足，本申请的目的是提供一种改进的液力冲击装置，具体涉及了三个部位的改进：（1）在冲锤底部约1/3处增加了3个角度30°的泄水孔，使流道更加顺畅，减小了摩阻；（2）将冲锤下段起导向作用的扶正块改为扶正套；（3）在砧子上部增加了调整垫来改变冲锤的行程，实现了冲击频率的改变。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种力冲击装置，用于提高石油天然气钻探钻头破碎岩石的效率，提高钻孔速度，适用于排量大、泥浆密度高、泥浆粘度高的工况。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种液力冲击装置，该装置包括沿其轴线方向从上至下依次设有上接头（1）、中间管（6）、花键套（12）和下砧子（8）；所述中间管（6）内部设有冲锤（7），所述上接头（1）的内孔装有滑套（3），所述滑套（3）的内孔装有同轴向的活塞（4），所述下砧子（8）顶端设有调整垫（15）；所述冲锤（7）上部和下部分别设有与冲锤（7）轴向成30°夹角的冲锤泄水孔（13）和扶正套（14）。
本实用新型提供的一种液力冲击装置，所述活塞（4）的底部设有与活塞（4）的轴向成30°-60°夹角的活塞泄水孔（5）。
本实用新型提供的一种液力冲击装置，所述下砧子（8）上端的侧面开有与下砧子（8）的轴向成30°-60°夹角的下砧子泄水孔（9）。
本实用新型提供的另一优选的一种液力冲击装置，所述活塞泄水孔（5）与活塞（4）的轴向成40°-50°夹角。
本实用新型提供的再一优选的一种液力冲击装置，所述下砧子泄水孔（9）与下砧子（8）的轴向成40°-50°夹角。
本实用新型提供的又一优选的一种液力冲击装置，所述上接头（1）的上端的内部连接有喷嘴（2）。
本实用新型提供的又一优选的一种液力冲击装置，所述上接头（1）下端与中间管（6）上端连接，所述中间管（6）下端与花键套（12）上端连接，所述花键套（12）下端与下砧子（8）上端连接，所述冲锤（7）的高度小于所述活塞（4）底部到下砧子（8）上端端面的距离。
本实用新型提供的又一优选的一种液力冲击装置，所述下砧子（8）上端与所述花键套（12）之间的空隙处设有悬挂套（10），所述悬挂套（10）底部还设有密封圈（11）。
本实用新型提供的又一优选的一种液力冲击装置，所述活塞泄水孔（5）与活塞（4）的轴向成45°夹角。
本实用新型提供的又一优选的一种液力冲击装置，所述下砧子泄水孔（9）与下砧子（8）的轴向成45°夹角。
由于采用了上述技术方案，本实用新型得到的有益效果是：
1、该冲击装置不影响高压喷射钻井技术的发挥，实现边旋转、边冲击钻头工作，提高钻井速度，其结构简单，便于现场维护和维修，易损件少；
2、液力冲击装置所产生的冲击力就等于是加给钻头的动载冲击，这个动载使钻头上的比载荷增加，有利于岩石的破碎；
3、液力冲击装置所产生的冲击力就等于是加给钻头的动载冲击，提高了加载速度，使岩石产生形变所需时间缩短；
4、冲锤底部的泄水孔与冲锤的轴向成30°夹角，可大大减少局部阻力，降低系统压力损失，更适应于排量大、泥浆密度高、泥浆粘度高的工况；
5、冲锤下段起导向作用的扶正块改为扶正套，可使导向的稳定性大大增加，减少了易损件；
6、砧子上部增加了调整垫，改变冲锤的行程，实现了冲击频率的改变。
附图说明
图1为一种液力冲击装置的结构示意图；
其中，1-上接头，2-喷嘴，3-滑套，4-活塞，5-活塞泄水孔，6-中间管，7-冲锤，8-下砧子，9-下砧子泄水孔，10-悬挂套，11-密封圈，12-花键套，13-冲锤泄水孔，14-扶正套，15-调整垫。
具体实施方式
下面结合实施例对实用新型作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，本例的实用新型一种液力冲击装置，包括沿其轴线方向从上至下依次设有上接头1、中间管6、花键套12、冲锤7和下砧子8，上接头1上端的内部连接有喷嘴2，上接头1的内孔装有滑套3，滑套3的内孔装有同轴向的活塞4；上接头1下端与中间管6上端连接，中间管6下端与花键套12上端连接，花键套12下端与下砧子8上端连接，冲锤7设置在中间管6内部，冲锤7的外径小于中间管6的内径，冲锤7的高度小于所述活塞4底部到下砧子8上端端面的距离。
下砧子8上端的外径小于中间管6与花键套12的内径，下砧子8上端与花键套12之间的空隙处设有悬挂套10，悬挂套10底部还设有密封圈11；另外活塞4的底部设有活塞泄水孔5，活塞泄水孔5与活塞4的轴向成30°-60°夹角，最优是45°，冲锤7上端设有冲锤泄水孔13，冲锤泄水孔13与冲锤7的轴向成30°，冲锤（7）下部设有冲扶正套（14），下砧子8上端的侧面开有下砧子泄水孔9，所述下砧子泄水孔9与下砧子8的轴向成30°-60°夹角，最优是45°，可大大减少局部阻力，降低系统压力损失，更适应于排量大、泥浆密度高、泥浆粘度高的工况。下砧子（8）顶端设有调整垫（15）。
本液力冲击装置上接头1上端与钻具连接，采用了同轴径向设计的滑套3和活塞4结构以及活塞4下部开有泄流孔5，滑套3在液流作用下，轴向往复运动，打开、关闭活塞下部的泄流孔6，使得活塞4也随之轴向往复运动而带动其下方的冲锤7给下砧子8冲击力，下砧子8将冲击力传递给钻头，下砧子8的下部被设计成与钻头直接连接的石油钻井行业专用的螺纹，接在钻头上的液力冲击装置产生的冲击力加给钻头，实现边旋转边冲击的钻井过程，提高钻井速度。其结构简单，便于现场维护和维修，易损件少。
液力冲击装置的启动动力由钻井液泵提供，该液力装置的工作不影响钻井过程中的正常的钻井液循环，液力冲击装置所产生的冲击力（50-80KN）就等于是加给钻头的动载冲击，这个动载冲击使钻头上的比载荷增加，有利于岩石的体积破碎。另外，这个动载冲击还提高了加载速度，使岩石脆性增加、塑性下降，使岩石产生形变所需时间缩短。尽量保证钻头齿每次从接触井底到离开井底这段时间内，都完成对岩石的完全加载过程（即岩石形变全过程），而脆性岩体对冲击载荷很敏感，有利于岩石的破碎，因此，旋冲钻井可以提高钻井速度。
一般情况下，提高钻头比载荷的主要手段是提高钻压，但是钻压不能够无限制提高，受工艺、钻具尺寸的大小等因素的制约，所以液力冲击装置是增加钻头比载荷行之有效的方法之一。
最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种液力冲击装置，该装置包括沿其轴线方向从上至下依次设有上接头（1）、中间管（6）、花键套（12）和下砧子（8）；所述中间管（6）内部设有冲锤（7），其特征在于：所述上接头（1）的内孔装有滑套（3），所述滑套（3）的内孔装有同轴向的活塞（4），所述下砧子（8）顶端设有调整垫（15）；所述冲锤（7）上部和下部分别设有与冲锤（7）轴向成30°夹角的冲锤泄水孔（13）和扶正套（14）；
所述活塞（4）的底部设有与活塞（4）的轴向成30°-60°夹角的活塞泄水孔（5）；
所述下砧子（8）上端的侧面开有与下砧子（8）的轴向成30°-60°夹角的下砧子泄水孔（9）。
2.如权利要求1所述的一种液力冲击装置，其特征在于：所述活塞泄水孔（5）与活塞（4）的轴向成40°-50°夹角。
3.如权利要求1所述的一种液力冲击装置，其特征在于：所述下砧子泄水孔（9）与下砧子（8）的轴向成40°-50°夹角。
4.如权利要求1所述的一种液力冲击装置，其特征在于：所述上接头（1）的上端的内部连接有喷嘴（2）。
5.如权利要求1所述的一种液力冲击装置，其特征在于：所述上接头（1）下端与中间管（6）上端连接，所述中间管（6）下端与花键套（12）上端连接，所述花键套（12）下端与下砧子（8）上端连接，所述冲锤（7）的高度小于所述活塞（4）底部到下砧子（8）上端端面的距离。
6.如权利要求5所述的一种液力冲击装置，其特征在于：所述下砧子（8）上端与所述花键套（12）之间的空隙处设有悬挂套（10），所述悬挂套（10）底部还设有密封圈（11）。
7.如权利要求2所述的一种液力冲击装置，其特征在于：所述活塞泄水孔（5）与活塞（4）的轴向成45°夹角。
8.如权利要求3所述的一种液力冲击装置，其特征在于：所述下砧子泄水孔（9）与下砧子（8）的轴向成45°夹角。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104329019A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-02-04 | 徐梓辰 | 一种高频钻井冲击器 |
| CN105756597A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-07-13 | 中国地质大学（武汉） | 一种震击器 |
| CN108150097A (zh) * | 2018-01-06 | 2018-06-12 | 东北石油大学 | 活塞调控的液动冲击器 |
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2013
- 2013-04-24 CN CN201320214511.4U patent/CN203488089U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN105756597B (zh) * | 2016-04-07 | 2018-08-10 | 中国地质大学（武汉） | 一种震击器 |
| CN108150097A (zh) * | 2018-01-06 | 2018-06-12 | 东北石油大学 | 活塞调控的液动冲击器 |
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