CN213478219U - 径向冲击器 - Google Patents

Abstract

本实用新型径向冲击器，通过高压液流冲击叶轮来获取旋转动力、通过节流阀形成压差、通过通道往复切换，来实现反复换向和锤击冲击动作，提供有效的高频脉冲，增加钻头的破岩效率，回转部件中设置PDC复合片，能够减缓部件磨损，延长使用寿命。

Description

径向冲击器

技术领域

本实用新型属于凿岩作业领域，具体涉及一种径向冲击器。

背景技术

目前油田深部地层岩石坚硬、研磨极值高，应用常规牙轮钻头钻进，单只钻头进尺少，需要多次起下钻且机械钻速较低；应用螺杆进行复合钻进时，由于深井中温度较高，螺杆寿命低、使用效果不理想。此外采用气体钻井技术钻进可较大提高机械钻速，但还存在地层出水易引起的泥包卡钻和气液转换后井壁稳定问题等，且气体钻井设备复杂，成本相对较高。

径向冲击器能够通过钻井液提供的动力，在径向产生高频冲击，在径向形成回转形成脉冲，使钻头的破岩方式由普通的刮削转变为机械冲击与水力脉冲相结合的破岩方式，有效提高PDC钻头在深井硬地层中的剪切岩层效率。但现有技术中的径向冲击器采用连续钻进，过程较为缓和，容易形成泥包卡钻，且破岩效果不理想，效率低，钻头磨损严重，使用寿命短。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可提高破岩效率、延长使用寿命的径向冲击器。

本实用新型径向冲击器，包括上下开口的中空筒体、在筒体内自上而下设置的缓冲座和换向冲击组件、位于缓冲座上方的上接头体、位于换向冲击组件下方的下接头体、设置在上接头体与缓冲座之间的碟簧组，上接头体的下端通过特种螺纹扣与筒体固定连接，筒体的下端内部具有一圈花键齿，下接头体的外表面设置有一圈与花键齿配合的花键槽与筒体通过花键齿连接，下接头体为中空圆环状，下接头体的内壁和外壁均具有台阶，下接头体的上部具有两个延伸部，锤头为环状，锤头的侧壁对称开设有两个开口，锤头的底面镶嵌有多个PDC 复合片，锤头套在两个延伸部外且与两个延伸部间隙配合，击锤护板为弧形板，击锤护板的内径、外径与锤头的内径、外径相同，击锤护板的沿弧形面的长度小于开口的长度，两个击锤护板分别位于两个延伸部的外侧且均通过连接螺钉与接头体的延伸部固定，换向冲击组件包括衬套、固定连接于衬套上下两端的上磨座和下磨座、位于衬套内的换向阀、位于换向阀内的节流阀、在换向阀内上下固定连接的两个叶轮、两块击锤护板、多个PDC复合片，衬套采用上端具有连接盘的中空柱状结构，衬套的上端面与缓冲座的底面抵接，下磨座卡接于下接头体的内壁的台阶上，换向阀位于上磨座和下磨座之间，上磨座与换向阀之间、下磨座与换向阀之间均设置有所述PDC复合片，节流阀设置在换向阀内的中部，节流阀的中心通孔的孔径上大下小，换向阀的侧壁上、位于节流阀的上下两侧各设置有2个通道，4个通道两两上下对称且左右对称设置，位于节流阀上侧的两个通道呈90度设置，位于节流阀下侧的两个通道呈90度设置，衬套上沿圆周分布有8个通道一，分上下两层，每层4个通道一，上层的通道一高度与换向阀侧壁上的位于节流阀上侧的通道高度相同，下层的通道一高度与换向阀侧壁上的位于节流阀下侧的通道高度相同，衬套内换向阀与衬套同轴配合，换向阀旋转时与衬套形成相互开关、换向的动作。

本实用新型径向冲击器，其中，节流阀的上侧与下侧的压力差为2Mpa。

本实用新型径向冲击器，其中，所述碟簧组的上端与上接头体之间、碟簧组的下端与缓冲座之间均设置有碟簧垫圈。

本实用新型径向冲击器，其中，所述节流阀的中心通孔包括上大下小的锥形孔和与锥形孔的小径端连接的圆柱孔。

本实用新型径向冲击器，其中，所述筒体的下端内部还设置有防落台阶。

本实用新型径向冲击器，通过高压液流冲击叶轮来获取旋转动力，通过节流阀形成压差，通过通道往复切换，来实现反复换向和锤击冲击动作，能够提供有效的高频脉冲，增加钻头的破岩效率；回转部件中设置PDC复合片，来减缓部件磨损，使用寿命延长。

本实用新型径向冲击器中，通过花键齿和防落台阶来限制内部结构的跌落，可靠性高。

本实用新型径向冲击器对动力液体的颗粒接受度较高，通道可通过较大颗粒物，对泥浆的适应性提高，适应范围广。

下面结合附图对本实用新型径向冲击器作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型径向冲击器的主剖视图；

图2为沿图1中A-A的剖视图；

图3为沿图1中B-B的剖视图；

图4为沿图1中C-C的剖视图；

图5为筒体的立体剖视图；

图6为换向冲击组件的立体剖视图；

图7为换向阀的立体图；

图8为衬套的立体图；

图9为锤头与下接头体的连接示意图；

图10为锤头的立体图；

图11为下接头体的立体图；

图12为工作状态图。

具体实施方式

如图1-4所示，本实用新型径向冲击器，包括上下开口的中空筒体3、在筒体3内自上而下设置的缓冲座2和换向冲击组件、位于缓冲座2上方的上接头体1、位于换向冲击组件下方的下接头体5、设置在上接头体1与缓冲座2之间的碟簧组7，上接头体1的下端通过特种螺纹扣与筒体3固定连接，筒体3的下端内部具有一圈花键齿31，下接头体5的外表面设置有一圈与花键齿31配合的花键槽51与筒体3通过花键齿连接，筒体3下端内部设有防落台阶32，见图5，用以悬挂内部下接头体5等零件，筒体3的花键齿31的上边缘也可防落。

如图2所示，碟簧组7的上端与上接头体1之间、碟簧组7的下端与缓冲座2之间均设置有碟簧垫圈6。

如图9-11所示，下接头体5为中空圆环状，下接头体5的内壁和外壁均具有台阶，下接头体5的上部具有两个延伸部53，锤头4为环状，锤头4的侧壁对称开设有两个开口41，锤头4的底面镶嵌有多个PDC复合片9，锤头4套在两个延伸部53外且与两个延伸部间隙配合，击锤护板17为弧形板，击锤护板17的内径、外径与锤头4的内径、外径相同，击锤护板17 的沿弧形面的长度小于开口41的长度，两个击锤护板17分别位于两个延伸部53的外侧且均通过连接螺钉19与接头体5的延伸部53固定。

如图6所示，换向冲击组件包括衬套18、固定连接于衬套18上下两端的上磨座8和下磨座13、位于衬套18内的换向阀11、位于换向阀11内的节流阀12、在换向阀11内上下固定连接的两个叶轮15、两块击锤护板17、多个PDC复合片9，衬套18采用上端具有连接盘 181的中空柱状结构，衬套18的上端面与缓冲座2的底面抵接，下磨座13卡接于下接头体5 的内壁的台阶上。

如图1、6所示，换向阀11位于上磨座8和下磨座13之间，上磨座8与换向阀11之间、下磨座13与换向阀11之间均设置有PDC复合片9，用以减少相对间的摩擦力和磨损。PDC复合片即聚晶金刚石复合片，其中PDC为poly-crystalline diamond compact的缩写。换向阀11内的中部设置的节流阀12的孔径可以根据环境调整大小，使其正常工作时，节流阀12上下两侧形成约为2Mpa的工作压差。如图7所示，换向阀11的侧壁上、位于节流阀12的上下两侧各设置有2个通道122，4个通道122两两上下对称且左右对称设置，位于节流阀12上侧的两个通道呈90度设置，位于节流阀12下侧的两个通道呈90度设置。节流阀12设置在换向阀11内的中部，节流阀12的中心通孔121的孔径上大下小，节流阀12的中心通孔121 包括上大下小的锥形孔1211和与锥形孔1211的小径端连接的圆柱孔1222。

如图3、8所示，衬套18上沿圆周分布有8个通道一182，分上下两层，每层4个通道一，上层的通道一高度与换向阀11侧壁上的位于节流阀12上侧的通道高度相同，下层的通道一高度与换向阀11侧壁上的位于节流阀12下侧的通道高度相同，衬套18内换向阀11与衬套18同轴配合，换向阀11旋转时与衬套18形成相互开关、换向的动作。节流阀12的上侧与下侧的压力差为2Mpa。

如图1所示，换向阀11内上下各设置一个叶轮15，通过设备的液流冲击叶轮15形成高速转动，叶轮15固定在换向阀11内部，带动换向阀11同步高速转动。

如图9所示，锤头4套在下接头体5上，击锤护板17通过多个螺钉19固定在下接头体5上，起到对锤头4限位的作用。

如图10所示，锤头4两侧的两个开口41，用以回转时进行锤击，锤头4底面镶嵌有PDC 复合片，增加耐磨性。

如图11所示，下接头体5伸出的两个延伸部51，插入锤头4内部，锤击时，下接头体5与锤头4相互撞击，将冲击力向钻头传递。延伸部51的侧面为锤击面53。

如图12所示，本实用新型径向冲击器的具体动作过程如下：

高压液流冲击15叶轮带动换向阀11进行连续旋转，因换向阀11之间设置有节流阀12，所以节流阀节流前后在A-A剖面和B-B剖面之间形成2Mpa的压差，高压侧在A-A剖面。

换向阀11旋转过程中，换向阀11与衬套18上的通道不断切换，每切换一次旋转90度。下接头体5和击锤护板17与锤头4环空圆周方向每隔180度之间存在一定空间，该空间与衬套18圆周上的4组孔相互对应。

换向阀11连续旋转时，衬套18相对的两组通道，高低压腔循环切换，下接头体5和击锤护板17圆周方向与锤头4之间的间隙，高低压也在循环切换，这就给下接头体5和击锤护板17形成了每隔90度一次的冲程切换。也就是每一圈，下接头体5和击锤护板17向锤头4顺时针冲击2次，逆时针冲击2次。

本实用新型径向冲击器，通过高压液流冲击叶轮来获取旋转动力，通过节流阀形成压差，通过通道往复切换，来实现反复换向和锤击冲击动作；提供有效的高频脉冲，增加钻头的破岩效率。回转部件中设置PDC复合片，来减缓部件磨损，使用寿命延长。

本实用新型径向冲击器中，通过花键齿和防落台阶来限制内部结构的跌落，可靠性高。

本实用新型径向冲击器对动力液体的颗粒接受度较高，通道可通过较大颗粒物，增加了对泥浆的适应性，适应范围广。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种径向冲击器，其特征在于：包括上下开口的中空筒体(3)、在筒体(3)内自上而下设置的缓冲座(2)和换向冲击组件、位于缓冲座(2)上方的上接头体(1)、位于换向冲击组件下方的下接头体(5)、设置在上接头体(1)与缓冲座(2)之间的碟簧组(7)，

上接头体(1)的下端通过特种螺纹扣与筒体(3)固定连接，筒体(3)的下端内部具有一圈花键齿(31)，下接头体(5)的外表面设置有一圈与花键齿(31)配合的花键槽(51)与筒体(3)通过花键齿连接，

下接头体(5)为中空圆环状，下接头体(5)的内壁和外壁均具有台阶，下接头体(5)的上部具有两个延伸部(53)，锤头(4)为环状，锤头(4)的侧壁对称开设有两个开口(41)，锤头(4)的底面镶嵌有多个PDC复合片(9)，

锤头(4)套在两个延伸部(53)外且与两个延伸部间隙配合，击锤护板(17)为弧形板，击锤护板(17)的内径、外径与锤头(4)的内径、外径相同，击锤护板(17)的沿弧形面的长度小于开口(41)的长度，两个击锤护板(17)分别位于两个延伸部(53)的外侧且均通过连接螺钉(19)与接头体(5)的延伸部(53)固定，

换向冲击组件包括衬套(18)、固定连接于衬套(18)上下两端的上磨座(8)和下磨座(13)、位于衬套(18)内的换向阀(11)、位于换向阀(11)内的节流阀(12)、在换向阀(11)内上下固定连接的两个叶轮(15)、两块击锤护板(17)、多个PDC复合片(9)，衬套(18)采用上端具有连接盘(181)的中空柱状结构，衬套(18)的上端面与缓冲座(2)的底面抵接，下磨座(13)卡接于下接头体(5)的内壁的台阶上，

换向阀(11)位于上磨座(8)和下磨座(13)之间，上磨座(8)与换向阀(11)之间、下磨座(13)与换向阀(11)之间均设置有所述PDC复合片(9)，节流阀(12)设置在换向阀(11)内的中部，节流阀(12)的中心通孔(121)的孔径上大下小，换向阀(11)的侧壁上、位于节流阀(12)的上下两侧各设置有2个通道(122)，4个通道(122)两两上下对称且左右对称设置，位于节流阀(12)上侧的两个通道呈90度设置，位于节流阀(12)下侧的两个通道呈90度设置，

衬套(18)上沿圆周分布有8个通道一(182)，分上下两层，每层4个通道一，上层的通道一高度与换向阀(11)侧壁上的位于节流阀(12)上侧的通道高度相同，下层的通道一高度与换向阀(11)侧壁上的位于节流阀(12)下侧的通道高度相同，衬套(18)内换向阀(11)与衬套(18)同轴配合，换向阀(11)旋转时与衬套(18)形成相互开关、换向的动作。

2.根据权利要求1所述的径向冲击器，其特征在于：节流阀(12)的上侧与下侧的压力差为2Mpa。

3.根据权利要求2所述的径向冲击器，其特征在于：所述碟簧组(7)的上端与上接头体(1)之间、碟簧组(7)的下端与缓冲座(2)之间均设置有碟簧垫圈(6)。

4.根据权利要求3所述的径向冲击器，其特征在于：所述节流阀(12)的中心通孔(121)包括上大下小的锥形孔(1211)和与锥形孔(1211)的小径端连接的圆柱孔(1222)。

5.根据权利要求4所述的径向冲击器，其特征在于：所述筒体(3)的下端内部还设置有防落台阶(32)。

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