CN204920776U - 一种钻头液力脉冲冲击器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种钻头液力脉冲冲击器，该冲击器由上接头、阻尼叶片、马达静圈、马达动圈、阀芯、密封盖、芯轴、转锤、锤砧、卡环、本体、下接头、限位块、第一轴承、弹性橡胶和第二轴承组成；阻尼叶片、马达静圈和马达动圈通过第二轴承安装在阀芯上，组成阀芯组件；下接头和锤砧连接，下接头通过卡环固定在本体上；转锤通过第一轴承支撑在锤砧上，转锤、密封盖、芯轴和本体内孔间隙配合；芯轴固定在密封盖上，密封盖固定于本体上；阀芯组件固定在密封盖上，阀芯可以自由旋转；上接头和本体连接。本实用新型能够解决钻井过程中存在的PDC钻头“卡-滑-粘”现象，使钻压、转速能最大限度作用在PDC钻头上，提高钻井效率、延长钻头使用寿命。

Description

一种钻头液力脉冲冲击器

技术领域：

本实用新型涉及石油钻井工程技术领域，特别涉及PDC钻头钻进硬地层的一种液力脉冲冲击工具，具体的说，是一种钻头液力脉冲冲击器。

背景技术：

当前，石油钻井过程中钻遇硬地层时，会频繁的出现PDC钻头的“卡-滑-粘”现象，严重影响钻井效率，并对PDC钻头造成不正常早期破坏。

因此亟需一种能够提高钻井效率、延长钻头使用寿命的钻井工具。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种钻头液力脉冲冲击器，能够解决钻井过程中存在的PDC钻头“卡-滑-粘”现象，使钻压、转速能最大限度作用在PDC钻头上，提高钻井效率、延长钻头使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种钻头液力脉冲冲击器，该冲击器包括上接头、阻尼叶片、马达静圈、马达动圈、阀芯、密封盖、芯轴、转锤、锤砧、卡环、本体、下接头、限位块、第一轴承、弹性橡胶和第二轴承；上接头通过螺纹和本体连接，并压紧密封盖和马达静圈；阻尼叶片、马达静圈和马达动圈通过第二轴承安装在阀芯上，组成阀芯组件；下接头和锤砧通过螺纹连接，下接头通过卡环固定在本体上；转锤通过第一轴承支撑在锤砧上，转锤、密封盖、芯轴和本体内孔间隙配合；芯轴固定在密封盖上，密封盖固定于本体上；阀芯组件定位在密封盖上，并与芯轴内孔间隙配合，阀芯可以自由旋转。

该钻头液力脉冲冲击器的转锤采用浮动方式定位，通过弹性橡胶控制压力腔形成。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型类似汽车ABS装置，主动给PDC钻头提供一个频率较高、振幅小的轴向、径向冲击震动力，防止PDC钻头“卡-滑-粘”造成的扭矩能量聚集，并将剪切、扭转冲击和水力切削3种破岩方式集中作用的复合钻井方式。由于该运动方式最大限度减少了井壁与钻具的磨阻和托压，有利于定向控制，减少了钻头在井底工作时的反冲扭矩，减小了钻柱上的扭力振荡，钻头工作状态更加稳定，使钻机提供的转速有效作用于PDC钻头上，并提供额外的高频冲击力，帮助提高PDC钻头剪切硬岩层，可有效消除PDC钻头在硬地层中的“卡-滑-粘”现象，提高钻井效率，延长了钻头寿命，从而实现了“恒速-恒压”，最大限度提高了PDC钻头的切削效率、降低钻井成本。

附图说明：

图1是本实用新型剖面结构示意图。

图中附图标记：

1-上接头；2-阻尼叶片；3-马达静圈；4-马达动圈；5-阀芯；6-密封盖；7-芯轴；8-转锤；9-锤砧；10-卡环；11-本体；12-下接头；13-限位块；14-第一轴承；15-弹性橡胶；16-第二轴承。

具体实施方式：

结合附图和实施例，进一步说明本实用新型的具体结构。

参照图1，本实用新型提供一种钻头液力脉冲冲击器，该冲击器包括上接头1、阻尼叶片2、马达静圈3、马达动圈4、阀芯5、密封盖6、芯轴7、转锤8、锤砧9、卡环10、本体11、下接头12、限位块13、第一轴承14、弹性橡胶15和第二轴承16等组件。阻尼叶片2、马达静圈3和马达动圈4通过第二轴承16安装在阀芯5上，组成阀芯组件。阀芯5上设置有泥浆孔。下接头12和锤砧9通过螺纹连接，下接头12通过卡环10固定在本体11上，下接头12可以上下活动；限位块13固定在本体11上，通过限位块13可以限制下接头12的摆动范围和传递扭矩。转锤8通过第一轴承14支撑在锤砧9上，转锤8、密封盖6、芯轴7和本体11内孔间隙配合，形成压力腔，保证转锤8自由转动。芯轴7上设置有通道。转锤8采用浮动方式定位，通过弹性橡胶15控制压力腔形成。弹性橡胶15还可以缓冲PDC钻头轴向冲击力。芯轴7固定在密封盖6上，密封盖6固定于本体11上。阀芯组件定位在密封盖6上，并与芯轴7内孔间隙配合，阀芯5可以自由旋转，阻尼叶片2可以限制阀芯组件旋转失速。上接头1通过螺纹和本体11连接，并压紧密封盖6和马达静圈3。

该钻头液力脉冲冲击器工作时，其上接头1通过螺纹连接上部钻具，下接头12连接螺纹PDC钻头。钻具带动该钻头液力脉冲冲击器旋转和传递钻压，上接头1进入的泥浆驱动该钻头液力脉冲冲击器震动，从而驱动PDC钻头切削地层。泥浆从上接头1的中心孔流入，通过马达静圈3将泥浆导流推动马达动圈4旋转，从而带动阀芯5旋动，当阀芯5泥浆孔与芯轴7上的通道连通时，形成高压腔体区，推动转锤8转动；当阀芯5旋转180°时阀芯5与芯轴7相对通道连通，形成反向高压区，推动转锤8反方向转动；阀芯5连续旋转，通道周期性打开关闭，高压区周期性产生，形成脉冲式冲击震动；然后转锤8机械冲击锤砧9，冲击力传递给下接头12，集中均匀地传递到PDC钻头上。持续稳定的高频脉冲扭力可达到每分钟600-1300次。由于产生周期性稳定的高频低幅的扭转冲击，因此，冲击扭矩能够消除PDC钻头粘滑和间歇性卡钻现象，保证钻头稳定破岩，提高机械钻速。

Claims (4)

1.一种钻头液力脉冲冲击器，该冲击器包括上接头(1)、密封盖(6)、本体(11)、下接头(12)，其特征是：该冲击器还包括阻尼叶片(2)、马达静圈(3)、马达动圈(4)、阀芯(5)、芯轴(7)、转锤(8)、锤砧(9)、卡环(10)、限位块(13)、第一轴承(14)、弹性橡胶(15)和第二轴承(16)；上接头(1)通过螺纹和本体(11)连接，并压紧密封盖(6)和马达静圈(3)；阻尼叶片(2)、马达静圈(3)和马达动圈(4)通过第二轴承(16)安装在阀芯(5)上，组成阀芯组件；锤砧(9)通过螺纹和下接头(12)连接，下接头(12)通过卡环(10)固定在本体(11)上；限位块(13)固定在本体(11)上；转锤(8)通过第一轴承(14)支撑在锤砧(9)上，转锤(8)、密封盖(6)、芯轴(7)和本体(11)内孔间隙配合；芯轴(7)固定在密封盖(6)上，密封盖(6)固定于本体(11)上；阀芯组件定位在密封盖(6)上，并与芯轴(7)内孔间隙配合，阀芯(5)可以自由旋转。

2.根据权利要求1所述的一种钻头液力脉冲冲击器，其特征是：所述的转锤(8)采用浮动方式定位，通过弹性橡胶(15)控制压力腔形成。

3.根据权利要求1所述的一种钻头液力脉冲冲击器，其特征是：所述的阀芯(5)上设置有泥浆孔。

4.根据权利要求1所述的一种钻头液力脉冲冲击器，其特征是：所述的芯轴(7)上设置有通道。