CN2385068Y - 深井钻孔液动射流式冲击器 - Google Patents

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殷琨
蒋荣庆
菅志军
沈崇峰
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杨洪东
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Abstract

一种用于深井钻孔液动射流式冲击器,是由上接头、中接头、外管、八方套、砧子和下接头通过螺纹连接构成主体,其内装配有射流元件、分流压盖、调整锥套、缸体、活塞、活塞杆和冲锤,并设计了防空打机构,解决了现有冲击器受背压影响较大的问题,增大了单次冲击功,射流元件喷嘴不易堵塞,经钻井实验完全可以满足石油钻井大排量、高泵压的施工条件,较大幅度提高钻井效率,降低钻井成本20—30%。

Description

深井钻孔液动射流式冲击器
本实用新型涉及一种主要用于深井硬岩钻进工具，尤其是适用于大排量、高泵压条件的石油钻井。
现有的石油钻井主要采用普通回转钻进技术，配合牙轮钻头、PDC钻头、金刚石钻头及喷射钻井工艺，当钻进遇到硬岩层时，钻进效率很低，钻头使用寿命短，施工周期较长，成本较高。CN2118150U公开的液动贯通式冲击器，存在受背压影响较大，深井条件无法工作，单次冲击功偏低，难以实现体积破碎岩石。CN2040529U公开的液动射流式冲击回转钻具，适应的冲洗液为水及低固相泥浆，一但冲洗液中固相含量较高时，其射流元件喷嘴易堵塞，且磨损严重，大大降低射流元件使用寿命，严重影响钻进工作的稳定性和可靠性。
本实用新型的目的是提供一种改进的液动射流式冲击器，它能有效地克服现有冲击器受背压影响较大和单次冲击功偏低及射流元件喷嘴易堵塞等问题。
本实用新型的目的是这样实现的：在射流元件4的上部装配有分流压盖3和一个以上调整垫圈2，在分流压盖3上设有一个以上分流孔24，调整锥套6装在活塞杆10的上端，两者为锥面配合连接，铜套9和轴用Yx密封圈17环绕活塞杆10，冲锤12与活塞杆10为锥面配合连接，在活塞19上设有螺旋槽7，八方套15为内八方，其上端通过螺纹与外管13连接，砧子14为外八方，套装在八方套15的内八方之中，两者为滑动配合。
本实用新型的目的还可以通过以下措施达到，当钻头离开破碎岩层面时，为防止空打，设计了由八方套15控制砧子14轴向位移，在活塞杆10和冲锤12的自重作用下使其自动下滑，并带动活塞19下行关闭下腔18和进水通道21构成防空打机构；螺旋槽7的螺距为4-21mm；活塞19与缸体5的内腔之间为金属间隙密封。
本实用新型解决了现有冲击器受背压影响较大的问题，增大了单次冲击功，增设了分流压盖，使射流元件喷嘴不易堵塞。经钻井实验完全可以满足石油钻井大排量、高泵压的施工条件，较大幅度提高钻井效率，降低钻井成本20-30％。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出：
附图1是深井钻孔液动射流式冲击器剖面图
附图2是图1所示分流压盖3的A-A剖
附图3是图1所示八方套15的B-B剖
附图说明：1上接头，2调整垫圈，3分流压盖，4射流元件，5缸体，6调整锥套，7螺旋槽，8缸盖，9铜套，10活塞杆，11中接头，12冲锤，13外管，14砧子，15八方套，16下接头，17轴用Yx密封圈，18下腔，19活塞，20上腔，21进水通道，22放空孔，23控制道，24分流孔。
下面结合附图详细说明依据本实用新型提出的具体装置细节及工作情况：
该冲击器是由上接头1的公螺纹与中接头11上端的母螺纹连接，中接头11下端的公螺纹与外管13上端的母螺纹连接，外管13下端的母螺纹与八方套15上端的公螺纹连接，砧子14为外八方，并装配在八方套15的内八方之中，两者为滑动配合，砧子14下端的公螺纹与下接头16上端的母螺纹连接构成主体。在体内装有射流元件4，在射流元件4上设有两个放空孔22和两个控制道23，在射流元件4的上部装配有分流压盖3，分流压盖3设置了一个以上分流孔24，以便将多余的泵量不经冲击器做功而直接分流至钻头喷射孔，便于控制冲击器参数和满足钻进泥浆排量的需求，以保证不致因冲洗液浓度变化而堵塞射流元件4的喷嘴；为使上接头1与分流压盖3、射流元件4和缸体5压紧，在分流压盖3的上部装配有一个以上调整垫圈2；调整锥套6是为调整冲锤12的冲击行程而设计，并以锥面配合方式装在活塞杆10的上端；活塞19装在缸体5的内腔中，并将缸体5的内腔分成上腔20和下腔18两个空间，在活塞19上设有螺旋槽7，螺旋槽7的螺距为10mm，活塞19与缸体5的内腔之间为金属间隙密封，螺旋槽7在缸体5的内腔中起排屑和密封作用；铜套9和轴用Yx密封圈17环绕活塞杆10，并与缸盖8一起封闭缸体5的内腔；活塞杆10与冲锤12为锥面配合连接；当钻头离开破碎岩层面时，为防止空打，设计了由八方套15控制砧子14轴向位移，在活塞杆10和冲锤12的自重作用下使其自动下滑，并带动活塞19下行关闭下腔18和进水通道21，实现了防空打，八方套15在钻进过程中还起传递扭矩作用，下接头16下端螺纹用于连接钻头。该冲击器工作过程：水泵输出高压液流，经钻杆输送到射流元件4的喷嘴，形成高速射流，经射流元件4左侧控制道23射入缸体5的上腔20，推动活塞19和冲锤12下行撞击砧子14，冲击应力波传输到钻头破碎岩石，活塞19冲程未了，高压液流水击波反馈到射流元件4上的左侧控制道23，使高压液流切换到右侧，高压液流进入缸体5的下腔18，推动活塞19上行至上止点，又产生一高压液流水击波信号，传至射流元件4右侧控制道23，使高压液流再次切换，完成一次冲击过程，同时开始下一循环。上腔20和下腔18的回水经射流元件4上的放空孔22流向孔底，如此周而复始实现高频冲击钻井。

Claims (4)

1、一种用于深井钻孔液动射流式冲击器，该冲击器是由上接头(1)、中接头(11)、外管(13)、砧子(14)和下接头(16)通过螺纹连接成主体，其内装有射流元件(4)、缸体(5)、缸盖(8)、活塞杆10、冲锤(12)、放空孔(22)和控制道(23)设置在射流元件(4)上，活塞(19)装在缸体(5)的内腔中，并将缸体(5)的内腔分成上腔(20)和下腔(18)两个空间，其特征在于射流元件(4)的上部装配有分流压盖(3)和一个以上调整垫圈(2)，在分流压盖(3)上设有一个以上分流孔(24)，调整锥套(6)装在活塞杆(10)的上端，两者为锥面配合连接，铜套(9)和轴用Yx密封圈(17)环绕活塞杆(10)，冲锤(12)与活塞杆(10)为锥面配合连接，在活塞(19)上设有螺旋槽(7)，八方套(15)为内八方，其上端通过螺纹与外管(13)连接，砧子(14)为外八方，套装在八方套(15)的内八方之中，两者为滑动配合。
2、按照权利要求1所说的深井钻孔液动射流式冲击器，其特征在于设有防空打机构，该机构是由八方套(15)控制砧子(14)轴向位移，在活塞杆(10)和冲锤(12)的自重作用下使其自动下滑，并带动活塞(19)下行关闭下腔(18)和进水通道(21)。
3、按照权利要求1所说的深井钻孔液动射流式冲击器，其特征在于螺旋槽(7)的螺距为4-21mm。
4、按照权利要求1、2所说的深井钻孔液动射流式冲击器，其特征在于活塞(19)与缸体(5)的内腔之间为金属间隙密封。
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