CN217841508U - 一种冲击回转钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种冲击回转钻具，包括连续管，所述连续管下端设置有一级壳体，所述一级壳体的下端连接有密封轴承，所述密封轴承的下端连接有二级驱动组件，所述二级驱动组件的下端连接有冲击器，所述一级壳体内设置有驱动所述冲击器往复转动的回转组件，所述回转组件通过高压流体进行驱动。本实用新型通过设置的回转组件可以通过带动二级驱动组件往复转动，二级驱动组件往复转动可以带动冲击器往复转动，从而实现回转操作，不需要通过钻杆实现回转，减小了钻进过程的能量消耗，通过连续管下入冲击回转钻具，可减小拧卸钻杆的时间，有效提高了钻进效率。

Description

一种冲击回转钻具

技术领域

本实用新型属于钻探工具技术领域，具体涉及一种冲击回转钻具。

背景技术

冲击器作为碎岩辅助工具，广泛应用于矿产资源勘探开发和大型基础设施建设等领域。在硬岩钻进时，冲击回转钻具能有效的提高钻进效率、提高岩心采取率。常用的冲击回转钻具有风动潜孔锤和液动冲击器，与风动潜孔锤相比，液动冲击器具有低能耗和清洁的优点。但现有的风动潜孔锤和液动冲击器普遍仅仅具有冲击功能，其回转功能是通过钻杆的回转实现，实现回转钻进消耗的能量较大。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有回转功能、钻进效率高的冲击回转钻具。

为达上述目的，本实用新型提供了一种冲击回转钻具，包括连续管，所述连续管下端设置有一级壳体，所述一级壳体的下端连接有密封轴承，所述密封轴承的下端连接有二级驱动组件，所述二级驱动组件的下端连接有冲击器，所述一级壳体内设置有驱动所述冲击器往复转动的回转组件，所述回转组件通过高压流体进行驱动。

进一步的，所述一级壳体的上端与所述连续管通过一级上连接头连接，所述一级壳体的下端与所述密封轴承通过一级下连接头连接。

进一步的，所述回转组件包括一级驱动轴，所述一级驱动轴在轴向设有流体通道，所述一级驱动轴的上部穿过所述一级上连接头并与其贴合设置，且所述一级驱动轴与一级上连接头之间为滑动副，所述一级驱动轴的下部穿过所述一级下连接头，所述一级驱动轴的中部下端面与所述一级下连接头之间设置有第一弹性件，所述一级驱动轴中部侧壁与所述一级壳体内壁贴合，所述一级驱动轴上部侧壁的下方设有配流孔，所述一级壳体侧壁设有泄压孔，所述一级壳体侧壁在泄压孔的下方开设有溢流孔，所述一级驱动轴下端的侧壁设有螺旋驱动槽，所述密封轴承内侧连接有驱动柱，所述驱动柱一端位于所述螺旋驱动槽内。

进一步的，所述二级驱动组件包括二级壳体，所述二级壳体的上端与所述密封轴承下端通过二级上连接头连接，所述二级壳体的下端与所述冲击器通过二级下连接头连接，所述二级上连接头在轴向开设有若干流体流动通道，所述二级壳体内设有二级驱动轴，所述二级驱动轴的下端设有泄流通道，所述二级驱动轴的上部穿过所述二级上连接头并与其贴合设置，所述二级驱动轴的下部穿过所述二级下连接头，所述二级驱动轴中部的侧壁与所述二级壳体贴合设置，所述二级驱动轴中部的下端与所述二级下连接头之间设置有第二弹性件。

进一步的，所述冲击器包括冲击壳体，所述冲击壳体的上端与所述二级下连接头连接，所述冲击壳体下端连接有冲击支座，所述冲击支座下端插接有钻头，所述钻头轴向设有液流通道，所述钻头的上端设有冲击压盖，所述冲击压盖与冲击支座之间为滑动副，所述冲击压盖与所述冲击支座之间设有第三弹性件。

进一步的，所述密封轴承包括上支座与下支座，所述上支座与所述一级下连接头连接，所述上支座内侧的下端设有内凸台，所述下支座上部位于所述上支座内部，所述下支座上部套设有上压盖，所述上压盖的下端与所述内凸台之间设有若干上滚珠，所述上支座的下端与所述下支座之间设有若干下滚珠，所述下支座侧壁开设有安装驱动柱的安装孔，所述驱动柱插设于所述安装孔。

进一步的，所述连续管与所述一级壳体之间设有一级定位器，所述一级定位器包括固定支座，所述固定支座套设于所述一级上连接头，所述固定支座的侧壁圆周分布有若干定位杆，所述定位杆一端与所述固定支座连接，所述定位杆另一端通过连接块连接有定位板。

进一步的，所述一级壳体与所述密封轴承之间设有二级定位器，所述二级定位器与所述一级定位器结构相同。

进一步的，所述定位杆的数量为四，且所述一级定位器和二级定位器两相邻定位杆中线的夹角为45°。

进一步的，所述定位杆与所述固定支座螺纹连接。

本实用新型的优点是：本实用新型提供的这种冲击回转钻具，通过设置的回转组件可以通过带动二级驱动组件往复转动，二级驱动组件往复转动可以带动冲击器往复转动，从而实现回转操作，与现有技术相比，不需要通过钻杆实现回转，减小了钻进过程的能量消耗，通过连续管下入冲击回转钻具，可减小拧卸钻杆的时间，有效提高了钻进效率。

下面结合附图和实施例对本实用新型做详细说明。

附图说明

图1是本实用新型一级驱动轴下行至最下端、钻头冲击做功时的内部结构示意图。

图2是本实用新型一级驱动轴、钻头处于初始状态时的内部结构示意图。

图3是本实用新型的俯视图。

图4是一级驱动轴的结构示意图。

图5是二级驱动轴的结构示意图。

图6是钻头的结构示意图。

图7是图1中A处的放大示意图。

图8是图1中B处的放大示意图。

图9是图2中A-A处的剖视图。

附图标记说明：1、连续管；2、一级壳体；3、密封轴承；301、上支座；302、下支座；303、内凸台；304、上压盖；305、上滚珠；306、下滚珠；307、轴承密封环；308、上滚珠限位架；309、下滚珠限位架；4、二级驱动组件；401、二级壳体；402、二级上连接头；403、二级下连接头；404、流体流动通道；405、二级驱动轴；406、泄流通道；407、第二弹性件；408、二级上密封环；409、二级中密封环；5、冲击器；501、冲击壳体；502、冲击支座；503、钻头；504、液流通道；505、冲击压盖；506、第三弹性件；507、冲击密封环；508、第二导向凸台；509、第二导向槽；6、回转组件；601、一级驱动轴；602、流体通道；603、第一弹性件；604、配流孔；605、泄压孔；606、溢流孔；607、螺旋驱动槽；608、驱动柱；609、一级上密封环；610、一级中密封环；611、一级下密封环；612、第一导向凸台；613、第一导向槽；7、一级上连接头；8、一级下连接头；9、一级定位器；901、固定支座；902、定位杆；903、连接块；904、定位板；10、二级定位器。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“对齐”、“重叠”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

本实施例提供了一种如图1～图3所示的一种冲击回转钻具，包括连续管1，使用时，连续管1通过LG360/60T型连续管作业机下放，通过连续管作业机的收放调整连续管1的上行和下行，进而调整该钻具的工作高度。在连续管作业机的另一端，连续管1与高压流体发生装置连接，具体的，高压流体发生装置可为F1300型泥浆泵或者RM75ie型空压机。连续管1下端设置有一级壳体2，一级壳体2的下端连接有密封轴承3，密封轴承3的下端连接有二级驱动组件4，二级驱动组件4的下端连接有冲击器5，一级壳体2内设置有驱动冲击器5往复转动的回转组件6，回转组件6通过高压流体进行驱动，流体可为水、钻井液和压缩空气等。

进一步的，如图1和图2所示，一级壳体2的上端与连续管1通过一级上连接头7连接，此处的连接优选为螺纹连接，一级壳体2的下端与密封轴承3通过一级下连接头8连接，此处的连接优选为螺纹连接，从而便于拆装。

进一步的，如图1～图4所示，回转组件6包括一级驱动轴601，具体的，一级驱动轴601为十字形结构，一级驱动轴601在轴向设有流体通道602，一级驱动轴601的上部穿过一级上连接头7并与其贴合设置，具体的，一级驱动轴601的上部侧壁上设置有一组一级上密封槽，一级上密封槽内设置有一级上密封环609，通过一级上密封环609可以增加连接处的密封性；且一级驱动轴601与一级上连接头7之间为滑动副，具体的，一级驱动轴601在顶部侧壁设有第一导向凸台612，一级上连接头7内侧设有第一导向槽613，设置的第一导向凸台612与第一导向槽613配合限制一级驱动轴601自转，保证一级驱动轴601在轴向运动；一级驱动轴601的下部穿过一级下连接头8并与其贴合设置，具体的，一级驱动轴601下部的侧壁设有一组一级下密封槽，一级下密封槽内设置有一级下密封环611，一级驱动轴601中部侧壁与一级壳体2内壁贴合，具体的，一级驱动轴601的中部侧壁设有一组一级中密封槽，一级中密封槽内设有一级中密封环610，从而可以提高连接处的气密性；一级驱动轴601的中部下端面与一级下连接头8之间设置有第一弹性件603，具体的，第一弹性件603为弹簧，一级驱动轴601的中部下端面开设有安装槽，从而限制弹簧的径向位移，弹簧的上端与安装槽连接，弹簧下端与一级下连接头8连接。

如图1和图4所示，一级驱动轴601上部侧壁的下方设有配流孔604，用于将高压流体分配给一级驱动轴601，驱动一级驱动轴601运动，一级壳体2侧壁设有泄压孔605，一级壳体2侧壁在泄压孔605的下方开设有溢流孔606，泄压孔605和溢流孔606用于连通一级壳体2内部和外部空间，当一级中密封环610下行至泄压孔605下部时，一级壳体2上部的流体排出至一级壳体2外部，此时上部流体产生的作用力小于第一弹性件603弹力，第一弹性件603提供向上的动力，驱动一级驱动轴601上行，一级壳体2上部的流体排出至一级壳体2外部，当一级驱动轴601向上运动时，流体通过溢流孔606流入一级壳体2内，当一级驱动轴601向下运动时，流体通过溢流孔606流出一级壳体2内部。

如图1和图4所示，一级驱动轴601下端的侧壁设有螺旋驱动槽607，密封轴承3内侧连接有驱动柱608，驱动柱608一端位于螺旋驱动槽607内，螺旋驱动槽607与驱动柱608配合，在一级驱动轴601上下运动时可以驱动密封轴承3的下部转动。

进一步的，如图1和图7所示，密封轴承3包括上支座301与下支座302，上支座301与一级下连接头8连接，优选的，此处的连接为螺纹连接，从而便于拆装，上支座301内侧的下端设有内凸台303，下支座302下部侧壁开设有安装驱动柱608的安装孔，驱动柱608插设于安装孔，具体的，安装孔的数量为两个，两个安装孔位于下支座302的左右两侧，驱动柱608一端固定在安装孔内。

如图1和图7所示，下支座302上部穿过上支座301中心通孔后置于上支座301内部，下支座302上部的侧壁设有一组密封槽，密封槽内设有轴承密封环307，下支座302上部套设有上压盖304，具体的，下支座302与上压盖304为螺纹连接，上压盖304的下端与内凸台303之间设有上滚珠限位架308与若干上滚珠305，内凸台303上部设置有环形凹槽，上压盖304下部设置有环形凹槽，上滚珠305穿过上滚珠限位架308，上滚珠305的上部与上压盖304下部的环形凹槽接触，中部与上滚珠限位架308接触，下部与内凸台303上部的环形凹槽接触，确保下支座302做回转运动，设置的上滚珠限位架308可以限制相邻两个上滚珠305之间的相对位置，使上滚珠305在圆周上均匀分布；上支座301的下端与下支座302之间设有下滚珠限位架309与若干下滚珠306，内凸台303下部设置有环形凹槽，下支座302上部设有环形凹槽，下滚珠306的上部与上支座301内凸台303下部的环形凹槽接触，中部与下滚珠限位架309接触，下部与下支座302上部的环形凹槽接触，确保下支座302做回转运动。

进一步的，如图1和图2所示，二级驱动组件4包括二级壳体401，二级壳体401的上端与密封轴承3下端通过二级上连接头402连接，具体的，此处连接为螺纹连接，二级壳体401的下端与冲击器5通过二级下连接头403连接，具体的，此处连接为螺纹连接，从而便于拆装。二级上连接头402在轴向开设有若干流体流动通道404，优选的，流体流动通道404的数量为6个且呈圆周阵列分布，二级壳体401内设有二级驱动轴405，具体的，如图5所示，二级驱动轴405整体为十字形，二级驱动轴405的下端设有泄流通道406，具体的，泄流通道406为T形通道，T形通道的横向通道位于二级驱动轴405的上部。

如图1、图2和图8所示，二级驱动轴405的上部穿过二级上连接头402并与其贴合设置，具体的，二级驱动轴405上部的侧壁开设有两组二级上密封槽，两组二级上密封槽分别位于横向通道的上下两侧，二级上密封槽内设有二级上密封环408；二级驱动轴405的下部穿过二级下连接头403，二级驱动轴405中部的侧壁与二级壳体401贴合设置，具体的，二级驱动轴405中部的侧壁开设有一组二级中密封槽，二级中密封槽内设有二级中密封环409，从而提高气密效果；二级驱动轴405中部的下端与二级下连接头403之间设置有第二弹性件407，具体的，第二弹性件407为弹簧，二级驱动轴405中部的下端设有安装槽，弹簧的上部与安装槽连接，弹簧下部与二级下连接头403连接。

当冲击回转钻具未执行冲击功能时，第二弹性件407支撑二级驱动轴405，使二级驱动轴405保持在初始位置。当冲击回转钻具执行冲击功能时，高压流体经过二级上连接头402的流体流动通道404输送至二级壳体401内部，由于暂无流体的流动通道，此时二级驱动轴405的上部会产生巨大的水锤压力，驱动二级驱动轴405下行。二级驱动轴405下行时，二级驱动轴405与冲击器5的钻头503接触，使冲击器5的钻头503下行。当二级驱动轴405运动至最低位置时，T形泄流通道406运动至二级上连接头402下部，二级壳体401内的高压流体通过T形泄流通道406输送至振动装置外部，此时，第二弹性件407产生的向上作用力大于二级驱动轴405上部流体产生的向下作用力，驱动二级驱动轴405上行。二级驱动轴405周期性的上行与下行，对冲击器5的钻头503产生周期性冲击，使冲击器5的钻头503进行冲击碎岩。

进一步的，如图1、图6和图9所示，冲击器5包括冲击壳体501，冲击壳体501的上端与二级下连接头403连接，具体的，此处连接为螺纹连接，冲击壳体501下端连接有冲击支座502，此处可以是螺纹连接也可以采用焊接的方式，冲击支座502下端插接有钻头503，具体的，钻头503的中部设有一组冲击密封环507，冲击密封环507的外侧与冲击支座502贴合设置，从而提高密闭性，将钻具的内部与外部钻井液隔开。钻头503轴向设有液流通道504，液流通道504不仅起到泄压的效果，还对钻头503起到冷却的效果，具体的，液流通道504为支形通道，钻头503的上端设有冲击压盖505，具体的，冲击压盖505与钻头503螺纹连接；冲击压盖505与冲击支座502之间为滑动副，具体的，冲击压盖505侧壁设有第二导向凸台508，冲击支座502的内壁设有第二导向槽509，第二导向凸台508与第二导向槽509相配合对冲击压盖505在竖直方向提供导向，可避免在使用时钻头503自身出现打滑的问题；冲击压盖505与冲击支座502之间还设有第三弹性件506，第三弹性件506用于提供冲击器5钻头503复位的弹性力，具体的，第三弹性件506为弹簧，弹簧的上下两端分别与冲击压盖505和冲击支座502连接。

进一步的，为了限制冲击回转钻具的摆动，连续管1与一级壳体2之间设有一级定位器9，一级定位器9包括固定支座901，固定支座901套设于一级上连接头7，具体的，固定支座901与一级上连接头7螺纹连接，固定支座901的侧壁圆周分布有若干定位杆902，定位杆902一端与固定支座901连接，优选的，定位杆902与固定支座901螺纹连接，从而便于拆卸更换，定位杆902另一端通过连接块903固定连接有定位板904，定位板904为圆环形钢板，其外径根据钻孔直径确定。

进一步的，一级壳体2与密封轴承3之间设有二级定位器10，二级定位器10与一级定位器9结构相同，从而可以提高限制效果。更为具体的，一级定位器9与二级定位器10上定位杆902的数量均为四，且一级定位器9和二级定位器10两相邻定位杆902中线的夹角为45°。从而可以确保一级定位器9与二级定位器10的定位效果。

进一步的，定位杆902与固定支座901螺纹连接，具体的，定位杆902垂直于固定支座901，通过调节定位杆902伸出的长度可以使得该装置适用于不同的钻孔直径。

上述提到的密封环为橡胶环，且每组密封环的数量至少为两个，以确保密封效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种冲击回转钻具，包括连续管(1)，其特征在于：所述连续管(1)下端设置有一级壳体(2)，所述一级壳体(2)的下端连接有密封轴承(3)，所述密封轴承(3)的下端连接有二级驱动组件(4)，所述二级驱动组件(4)的下端连接有冲击器(5)，所述一级壳体(2)内设置有驱动所述冲击器(5)往复转动的回转组件(6)，所述回转组件(6)通过高压流体进行驱动；

所述一级壳体(2)的上端与所述连续管(1)通过一级上连接头(7)连接，所述一级壳体(2)的下端与所述密封轴承(3)通过一级下连接头(8)连接；

所述回转组件(6)包括一级驱动轴(601)，所述一级驱动轴(601)在轴向设有流体通道(602)，所述一级驱动轴(601)的上部穿过所述一级上连接头(7)并与其贴合设置，且所述一级驱动轴(601)与一级上连接头(7)之间为滑动副，所述一级驱动轴(601)的下部穿过所述一级下连接头(8)，所述一级驱动轴(601)的中部下端面与所述一级下连接头(8)之间设置有第一弹性件(603)，所述一级驱动轴(601)中部侧壁与所述一级壳体(2)内壁贴合，所述一级驱动轴(601)上部侧壁的下方设有配流孔(604)，所述一级壳体(2)侧壁设有泄压孔(605)，所述一级壳体(2)侧壁在泄压孔(605)的下方开设有溢流孔(606)，所述一级驱动轴(601)下端的侧壁设有螺旋驱动槽(607)，所述密封轴承(3)内侧连接有驱动柱(608)，所述驱动柱(608)一端位于所述螺旋驱动槽(607)内。

2.如权利要求1所述的一种冲击回转钻具，其特征在于：所述二级驱动组件(4)包括二级壳体(401)，所述二级壳体(401)的上端与所述密封轴承(3)下端通过二级上连接头(402)连接，所述二级壳体(401)的下端与所述冲击器(5)通过二级下连接头(403)连接，所述二级上连接头(402)在轴向开设有若干流体流动通道(404)，所述二级壳体(401)内设有二级驱动轴(405)，所述二级驱动轴(405)的下端设有泄流通道(406)，所述二级驱动轴(405)的上部穿过所述二级上连接头(402)并与其贴合设置，所述二级驱动轴(405)的下部穿过所述二级下连接头(403)，所述二级驱动轴(405)中部的侧壁与所述二级壳体(401)贴合设置，所述二级驱动轴(405)中部的下端与所述二级下连接头(403)之间设置有第二弹性件(407)。

3.如权利要求2所述的一种冲击回转钻具，其特征在于：所述冲击器(5)包括冲击壳体(501)，所述冲击壳体(501)的上端与所述二级下连接头(403)连接，所述冲击壳体(501)下端连接有冲击支座(502)，所述冲击支座(502)下端插接有钻头(503)，所述钻头(503)轴向设有液流通道(504)所述钻头(503)的上端设有冲击压盖(505)，所述冲击压盖(505)与冲击支座(502)之间为滑动副，所述冲击压盖(505)与所述冲击支座(502)之间设有第三弹性件(506)。

4.如权利要求1所述的一种冲击回转钻具，其特征在于：所述密封轴承(3)包括上支座(301)与下支座(302)，所述上支座(301)与所述一级下连接头(8)连接，所述上支座(301)内侧的下端设有内凸台(303)，所述下支座(302)上部位于所述上支座(301)内部，所述下支座(302)上部套设有上压盖(304)，所述上压盖(304)的下端与所述内凸台(303)之间设有若干上滚珠(305)，所述上支座(301)的下端与所述下支座(302)之间设有若干下滚珠(306)，所述下支座(302)侧壁开设有安装驱动柱(608)的安装孔，所述驱动柱(608)插设于所述安装孔。

5.如权利要求1所述的一种冲击回转钻具，其特征在于：所述连续管(1)与所述一级壳体(2)之间设有一级定位器(9)，所述一级定位器(9)包括固定支座(901)，所述固定支座(901)套设于所述一级上连接头(7)，所述固定支座(901)的侧壁圆周分布有若干定位杆(902)，所述定位杆(902)一端与所述固定支座(901)连接，所述定位杆(902)另一端通过连接块(903)连接有定位板(904)。

6.如权利要求5所述的一种冲击回转钻具，其特征在于：所述一级壳体(2)与所述密封轴承(3)之间设有二级定位器(10)，所述二级定位器(10)与所述一级定位器(9)结构相同。

7.如权利要求6所述的一种冲击回转钻具，其特征在于：所述定位杆(902)的数量为四，且所述一级定位器(9)和二级定位器(10)两相邻定位杆(902)中线的夹角为45°。

8.如权利要求5或6所述的一种冲击回转钻具，其特征在于：所述定位杆(902)与所述固定支座(901)螺纹连接。

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