CN221002610U - 一种基于液力驱动的复合式钻井冲击器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于液力驱动的复合式钻井冲击器，属于提高钻井速度领域。所述基于液力驱动的复合式钻井冲击器由上接头、分流套、端盖、上砧体、冲击锤、壳体、中心轴、节流喷嘴、配流轴主体和上下限位块、上冲击齿、下冲击齿、下冲击齿接头、下接头等部件构成。随着配流轴主体和冲击锤相对位置的不断变化，其与中心轴构成不同的流体流道，通过压差作用推动配流轴主体和冲击锤不断往复上行和下行，并利用上冲击齿与下冲击齿组合形成的传力机构将冲击锤的轴向冲击转换为轴向和周向冲击载荷，形成轴扭复合冲击，促进PDC钻头对岩石的破碎，提高钻进效率。

Description

一种基于液力驱动的复合式钻井冲击器

技术领域

本实用新型涉及一种基于液力驱动的复合式钻井冲击器，属于提高钻井速度领域。

背景技术

人们称为“黑色的黄金”。随着我国浅层高品质的油气资源开采殆尽，油气开采逐渐向深层超深层发展，岩石的强度和硬度随着钻井深度的增加而大大提高，破岩难度大大增加，提高深井的钻井速度成为钻井作业中的关键问题。PDC钻头在钻进高硬度难钻地时，钻头的切削齿可能会因为岩石硬度太大而难以切入，无法产生足够的吃进深度，钻头还会因为转矩太小而无法持续破碎岩石，出现粘滑振动。因此需要一种能够增加钻头吃进深度，削弱甚至消除钻头的粘滑振动，提高钻井质量和钻进效率的技术。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种基于液力驱动的复合式钻井冲击器，复合式钻井冲击器利用钻井液中的流体能量，通过内部冲击发生机构产生周期性的、轴扭复合冲击载荷，并将其传递给钻头，从而加速钻头对岩石的破碎过程。

为了实现这一目的，本实用新型采用的技术解决方案如下：

一种基于液力驱动的复合式钻井冲击器，所述基于液力驱动的复合式钻井冲击器由上接头、分流套、端盖、上砧体、冲击锤、壳体、中心轴、节流喷嘴、配流轴主体和上下限位块、上冲击齿、下冲击齿、下冲击齿接头、下接头等部件构成，其特征在于，所述新基于液力驱动的复合式钻井冲击器利用节流喷嘴使钻井液产生压差，推动冲击锤沿轴向冲击，通过上冲击齿与下冲击齿组合形成的传力机构将冲击力转换为轴向和周向冲击载荷，并将该轴扭复合冲击载荷传递给钻头，促进PDC钻头对岩石的破碎，从而提高钻进速度。

本实用新型的有益效果：

复合式冲击器在钻井液的作用下能够产生高频冲击，能够提高PDC钻头对硬质脆性岩石的破碎效率。上冲击齿与下冲击齿能够产生加速距离和持续时间极短的轴扭复合冲击，在低钻压条件下该冲击器也能产生所需的冲击载荷，缓解钻头的损耗，延长钻头等易损部件的使用寿命。较大的钻压和较长的接触时间会导致钻柱的弯曲和井身的倾斜，复合式钻井冲击器凭借其产生的高频冲击载荷可以解决其问题，提高井身质量。

附图说明

图1为本实用新型系统结构特征及整体示意图。

图2为传力机构结构示意图。

图3为中心轴结构示意图。

图中：1、上接头，2、壳体，3、分流套，4、端盖，5、冲击锤，6、配流轴上限位块，7、配流轴主体，8、内六角螺钉，9、上冲击齿，10、配流轴下限位块，11、中心轴，12、节流喷嘴，13、下冲击齿，14、碟簧，15、下冲击齿接头，16、下端壳体，17、下接头，18、上砧体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述：

如图1所示，一种基于液力驱动的复合式钻井冲击器，包括上接头1，壳体2，分流套3，端盖4，冲击锤5，配流轴上限位块6，配流轴主体7，内六角螺钉8，上冲击齿9，配流轴下限位块10，中心轴11，节流喷嘴12，下冲击齿13，碟簧14，下冲击齿接头15，下端壳体16，下接头17，上砧体18。其中上接头1与壳体2为螺纹连接，壳体2与下端壳体16为螺纹连接，下冲击齿接头15与下接头17为螺纹连接，下冲击齿13与下冲击齿接头15为螺纹连接，下冲击齿13与下端壳体16之间装有碟簧，中心轴11与下冲击齿13为螺纹连接，节流喷嘴12与中心轴11为螺纹连接，配流轴主体7与配流轴上限位块6、配流轴下限位10块均为螺纹连接，中心轴11与配流轴主体7为间隙配合，配流轴主体7与冲击锤5为间隙配合，冲击锤5与上砧体18为间隙配合，上砧体18与壳体2为间隙配合，端盖4和分流套3通过上砧体18与上接头1实现轴向固定，上冲击齿13通过冲击锤5的作用实现轴向移动。配流轴主体7和冲击锤5在流体压差的作用下上下移动，构成不同的流道，控制复合式冲击器的冲击运动。

使用时高压流体从上接头1流入，一部分高压流体通过分流套3的侧开孔以及壳体2和上砧体18之间的流道，流入端盖4与冲击锤5、配流轴上限位块6之间的环空，对冲击锤5和配流轴上限位块6形成向下的压力，另一部分高压流体通过分流套3中心孔流入中心轴11，通过中心轴11下部开孔流入上冲击齿9与配流轴主体7、冲击锤5之间的环空，对冲击锤5和配流轴主体7形成向上的压力，在压力差的作用下，冲击锤5和配流轴主体7上行，当冲击锤5撞击上砧体18时，冲击锤5停止移动，配流轴主体7继续上行，当配流轴下限位块10撞击到冲击锤5时，配流轴5停止上行。此时，该冲击器内部流道发生改变，高压流体通过中心轴11上部开孔流入配流轴主体7、冲击锤5与上砧体18之间的环空，对冲击锤5和配流轴主体7形成向下的压力，冲击锤5和配流轴主体7下行，冲击锤5撞击上冲击齿9，上冲击齿9与下冲击齿13啮合形成轴向和周向的压力，通过下冲击齿接头15、下端壳体16和下接头17，驱动钻头产生轴扭复合冲击。

本实用新型所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润色，这些改进与润色也视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于液力驱动的复合式钻井冲击器，包括上接头，壳体，分流套，端盖，冲击锤，配流轴上限位块，配流轴主体，内六角螺钉，上冲击齿，配流轴下限位块，中心轴，节流喷嘴，下冲击齿，碟簧，下冲击齿接头，下端壳体，下接头，上砧体，其中上接头与壳体为螺纹连接，壳体与下端壳体为螺纹连接，下冲击齿接头与下接头为螺纹连接，下冲击齿与下冲击齿接头为螺纹连接，下冲击齿与下端壳体之间装有碟簧，中心轴与下冲击齿为螺纹连接，节流喷嘴与中心轴为螺纹连接，配流轴主体与配流轴上限位块、配流轴下限位块均为螺纹连接，中心轴与配流轴主体为间隙配合，配流轴主体与冲击锤为间隙配合，冲击锤与上砧体为间隙配合，上砧体与壳体为间隙配合，端盖和分流套通过上砧体与上接头实现轴向固定，上冲击齿通过冲击锤的作用实现轴向移动，配流轴主体和冲击锤在流体压差的作用下上下移动，构成不同的流道，控制复合式冲击器的冲击运动。

2.根据权利要求1所述的一种基于液力驱动的复合式钻井冲击器，其特征在于，所述中心轴上下部分均开有孔洞，配流轴主体和冲击锤在运动过程中产生不同的相对位置，钻井液可通过不断变化的流道流入配流轴主体和冲击锤上空腔推动配流轴主体和冲击锤向下运动，流入下空腔推动配流轴主体和冲击锤向上运动，从而形成冲击锤不断地往复冲击运动。

3.根据权利要求1所述的一种基于液力驱动的复合式钻井冲击器，其特征在于，上冲击齿与下冲击齿的齿体为螺旋面结构，相互啮合构成传力机构，当冲击锤在压差的作用下向下运动产生轴向冲击时，轴向冲击作用于上冲击齿，上冲击齿与下冲击齿啮合，通过螺旋面将轴向冲击转换为轴向和周向两个方向上的分力，从而产生轴扭复合冲击。