CN2906023Y - 液动肺形阀式射流冲击器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液动肺形阀式射流冲击器，其特征在于在肺形阀式射流元件(13)中设置有喷嘴(2)，在喷嘴下端的左边设置有左肺(9)和左信号控制道(8)，在喷嘴下端的右边设置有右肺(4)和右信号控制道(3)，在左肺和右肺之间设置有凸劈(6)，在凸劈的下端装有圆弧阀(11)，在圆弧阀的下端设有排空孔(7)，在排空孔的下端设有凹劈(12)，在凸劈与左肺之间设有左输出道(10)，在凸劈与右肺之间设有右输出道(5)；肺形阀式射流元件装在上接头(1)的下端，在肺形阀式射流元件的下端装有内缸(15)，在内缸中装有活塞(20)，在活塞的下端接有冲锤(21)，砧子(23)位于冲锤的下端。本液动肺形阀式射流冲击器喷嘴具有较大的过水断面，延长了液动肺形阀式射流冲击器的使用寿命。

Description

液动肺形阀式射流冲击器

技术领域：

本实用新型涉及一种液动肺形阀式射流冲击器，属石油钻井工程井下设备技术领域。

背景技术：

石油钻井一般在第四纪沉积岩中进行，采用传统的牙轮喷射钻进在不太深的井段钻进时，钻进速度较快，效率较高。随着井深的增加，岩石钻进难度加大，时效大幅度降低，碰到硬质岩时钻速更慢甚至无法进尺。在这种情况下，可采用液动冲击回转钻进技术来提高钻速。在该项技术中，液动冲击器起关键作用。其利用泥浆泵输送的高压液流直接或间接地推动活塞向下运行冲击砧子，通过砧子将冲击力传至钻头实现钻进。目前已有的液动冲击器有正作用式液动冲击器、反作用式液动冲击器、双作用式液动冲击器及射流式液动冲击器等。正作用式液动冲击器利用泥浆泵输送的高压液流推动冲锤下行冲击砧子，实现冲程；利用弹簧恢复其原位，实现回程。反作用式液动冲击器利用泥浆泵输送的高压液流推动冲锤上行，实现回程，与此同时，压缩弹簧储存能量；冲锤在自身重力及弹簧释放的能量作用下向下运行，冲击砧子，实现冲程。双作用式液动冲击器冲锤的冲、回程均靠泥浆泵供给液流的能量实现的。射流式液动冲击器冲锤的冲、回程则是利用双稳射流元件对液流流向进行控制而实现。在上述各类冲击器中，射流式液动冲击器在高压釜内模拟深井实验及生产中显示出了极大的潜力。其在实际深井生产中一方面大幅度提高了钻进效率，但与此同时，由于射流元件结构设计存在一些不足，以及喷嘴处液流的流速、液流中的微小固体颗粒及速度、脉冲、空蚀等作用，使得射流元件工作室两侧壁、凹劈、上下盖板等部位容易损坏，使射流式液动冲击器无法长时间工作，影响了射流式液动冲击器的使用寿命。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种液动肺形阀式射流冲击器，以克服现有技术的不足之处。

本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的的。

在液动肺形阀式射流冲击器的结构中，在上接头(1)的下端装有肺形阀式射流元件(13)，在肺形阀式射流元件的下端装有内缸(15)，在内缸中装有活塞(20)，在活塞的下端接有冲锤(21)，砧子(23)位于冲锤的下端。在肺形阀式射流元件中设置有喷嘴(2)，在喷嘴下端的左边设置有左肺(9)和左信号控制道(8)，在喷嘴下端的右边设置有右肺(4)和右信号控制道(3)，在左肺和右肺之间设置有凸劈(6)，在凸劈的下端装有圆弧阀(11)，在圆弧阀的下端设有排空孔(7)，在排空孔的下端设有凹劈(12)，在凸劈与左肺之间设有左输出道(10)，在凸劈与右肺之间设有右输出道(5)。在活塞的上端装有调整锥杆(16)，肺形阀式射流元件、内缸和活塞都装在外缸(14)内，铜套(17)和缸盖(18)沿活塞杆装入，封住内缸尾端。外缸上、下端均加工有螺纹，通过该螺纹，分别与上接头及中接头(19)连接起来，将肺形阀式射流元件和内缸压紧在外缸内。活塞的下端与冲锤(21)通过锥面连接，冲锤位于外管(22)内，砧子(23)位于冲锤的下端，装在砧子接头(24)内，外管上、下端均加工有螺纹，上端与中接头通过螺纹连接，下端与砧子接头通过螺纹连接，砧子下端的螺纹用以连接钻头。

本发明与现有的技术相比具有如下有益效果：

1、喷嘴具有较大的过水断面，使喷嘴处流速减小，压耗降低，降低了其工作过程中对管线及泥浆泵的要求，减弱了液流对肺形阀式射流元件的破坏，延长了液动肺形阀式射流冲击器的使用寿命。

2、信号控制道位于中板上，无须在上、下盖板上加工径向孔及轴向孔，大大降低了加工难度，易于制造加工。

3、将传统射流元件的两个排空孔合二为一，其过水断面面积不受限制，使回水更容易排出，减轻了元件内的“憋压”，更有利于保护外缸内壁。

4、增设了圆弧阀，使射流只能流向活塞上端或下端，提高了流量利用率，也使射流切换更容易实现。

5、将传统射流元件的凹劈改变成凸劈，使射流对劈的作用力减小，且无脉冲作用，消除了凹劈漫流对侧壁的冲击力，有助于提高射流元件的使用寿命，也有助于射流切换的实现。

附图说明：

图1为液动肺形阀式射流冲击器的总体结构示意图。

图2为液动肺形阀式射流冲击器的A-A剖面示意图。

图3为液动肺形阀式射流冲击器的B-B剖面示意图。

图4为液动肺形阀式射流冲击器的C-C剖面示意图。

在图中，1.上接头、2.喷嘴、3.右信号控制道、4.右肺、5.右输出道、6.凸劈、7.排空孔、8.左信号控制道、9.左肺、10.左输出道、11.圆弧阀、12.凹劈、13.肺形阀式射流元件、14.外缸、15.内缸、16.调整锥杆、17.铜套、18.缸盖、19.中接头、20.活塞、21.冲锤、22.外管、23.砧子、24.砧子接头、25.上盖板、26.中板、27.下盖板。

具体实施方式：

本液动肺形阀式射流冲击器由上接头(1)、肺形阀式射流元件(13)、外缸(14)、内缸(15)、调整锥杆(16)、铜套(17)、缸盖(18)、中接头(19)、活塞(20)、冲锤(21)、外管(22)、砧子(23)、砧子接头(24)等组成。除肺形阀式射流元件为块状外，其它部件呈圆柱形。肺形阀式射流元件由上盖板(25)、中板(26)和下盖板(27)组合而成。装配时，肺形阀式射流元件由外缸上端置入外缸内，内缸则从外缸下端置入外缸内，活塞由内缸尾端塞入内缸中，铜套放在缸盖上端，缸盖和铜套沿活塞杆上移，部分进入内缸中，封住内缸的尾端。外缸上、下端均加工有螺纹，通过该螺纹，分别与上接头及中接头连接起来，通过上接头及中接头将外缸内的肺形阀式射流元件和内缸压紧。其后，将冲锤置入外管中，外管与中接头通过螺纹连接。活塞与冲锤通过锥面连接。将砧子放入砧子接头中，砧子接头与外管通过螺纹连接，砧子下端加工有螺纹用以连接钻头。

泥浆泵输出的高压钻井液经上接头进入肺形阀式射流元件，从肺形阀式射流元件的喷嘴喷出，射流产生附壁作用。假设先附壁于肺形阀式射流元件中的左肺，于是圆弧阀打开左输出道，关闭右输出道，高压液流经左输出道输出后，再进入内缸的上腔，推动活塞下行，与活塞连接在一起的冲锤也高速向下运行冲击砧子，实现冲程。由于砧子通过螺纹与钻头连接在一起，这样，冲击力便可传至钻头实现钻进。当活塞运行到下死点后，水击压力产生。水击压力反馈至左信号控制道，使左信号控制道中控制流撞击喷嘴处的射流，使喷嘴处主射流由左输出道切换到右输出道输出。与此同时，圆弧阀关闭左输出道，打开右输出道，高压流体经内缸对应的受流口及其上的水道进入内缸的下腔，推动活塞向上运动作返回动作，实现回程。同样，当活塞运行到上死点，水力压力产生。水击压力反馈到右信号控制道，使右信号控制道中的控制流撞击喷嘴处的射流，主射流又切换到左输出道输出。如此反复实现冲、回程动作。上下缸的回水，则通过输出道和排空孔，再经与排空孔连接的水道、砧子、钻头水眼流入孔底，冲洗孔底后经钻柱与孔壁之间的环空间隙返回地表。

Claims (4)

1、一种由上接头(1)、外缸(14)、外管(22)所组成的液动肺形阀式射流冲击器，其特征在于在肺形阀式射流元件(13)中设置有喷嘴(2)，在喷嘴下端的左边设置有左肺(9)和左信号控制道(8)，在喷嘴下端的右边设置有右肺(4)和右信号控制道(3)，在左肺和右肺之间设置有凸劈(6)，在凸劈的下端装有圆弧阀(11)，在圆弧阀的下端设有排空孔(7)，在排空孔的下端设有凹劈(12)，在凸劈与左肺之间设有左输出道(10)，在凸劈与右肺之间设有右输出道(5)；肺形阀式射流元件装在上接头(1)的下端，在肺形阀式射流元件的下端装有内缸(15)，在内缸中装有活塞(20)，在活塞的下端接有冲锤(21)，砧子(23)位于冲锤的下端。

2、根据权利要求1所述的液动肺形阀式射流冲击器，其特征在于在内缸中活塞的上端装有调整锥杆(16)，肺形阀式射流元件、内缸和活塞都装在外缸(14)内，铜套(17)和缸盖(18)沿活塞杆装入，封住内缸尾端。

3、根据权利要求2所述的液动肺形阀式射流冲击器，其特征在于在外缸上、下端均加工有螺纹，通过该螺纹，分别与上接头及中接头(19)连接起来，将肺形阀式射流元件和内缸压紧在外缸内。

4、根据权利要求3所述的液动肺形阀式射流冲击器，其特征在于活塞的下端与冲锤(21)通过锥面连接，冲锤位于外管(22)内，砧子(23)位于冲锤的下端，装在砧子接头(24)内，外管上、下端均加工有螺纹，上端与中接头通过螺纹连接，下端与砧子接头通过螺纹连接，砧子下端的螺纹用以连接钻头。