[發(fā)明專利]具有泥漿分流和側(cè)壁密封功能的液動(dòng)錘

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210266655.4
• 申請(qǐng)日: 2012-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN102817554A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳鵬;韋忠良;吳衛(wèi)平;李棟;歐琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B1/26
• 分類號(hào): E21B1/26
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉆井井下工具液動(dòng)錘，應(yīng)用于石油天然氣鉆井中。

背景技術(shù)

面對(duì)目前石油天然氣勘探技術(shù)的發(fā)展，射流式液動(dòng)錘是應(yīng)對(duì)復(fù)雜井段鉆井相對(duì)合適的設(shè)備，射流式液動(dòng)錘具有鉆速高、鉆井時(shí)間短、降低井斜、保障鉆進(jìn)效果、延長(zhǎng)鉆頭使用壽命等特點(diǎn)。???

活塞缸是射流式液動(dòng)錘的核心部件，活塞缸體側(cè)壁與液動(dòng)錘外管之間需要密封，活塞缸體的側(cè)壁密封的好壞直接影響了射流式液動(dòng)錘的正常工作。目前，活塞缸體的側(cè)壁密封方式主要有兩種：1、活塞缸體采用單道O型密封，在實(shí)際使用中，有效密封時(shí)間短，容易造成密封失效，液動(dòng)錘不工作。2、活塞缸體采用雙道O型密封，相對(duì)單道密封，密封時(shí)間有所延長(zhǎng)，但密封圈會(huì)有刺漏現(xiàn)象，而且密封圈裝配困難，密封圈容易移位、損傷。

由于液動(dòng)錘的活塞缸體與液動(dòng)錘外管內(nèi)壁間的配合間隙要小，同軸度要高，這樣才能保證液動(dòng)錘工作正常。而上述兩種密封方式均采用了密封圈密封，即使密封圈沒(méi)有失效，出露很小，也難以保證其具有很高的同軸度。另外，在液動(dòng)錘沖擊過(guò)程中，產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，活塞缸體處于受徑向沖擊狀態(tài)，活塞缸體會(huì)產(chǎn)生局部形變，再加上活塞缸體原有的不對(duì)稱性，造成活塞缸體兩側(cè)形變不均勻，密封失效，上下漏通，嚴(yán)重時(shí)造成活塞無(wú)法正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的主要是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種同時(shí)具有泥漿分流功能和側(cè)壁密封功能的液動(dòng)錘，不采用密封圈，減小活塞缸體在沖錘振動(dòng)時(shí)的變形，同時(shí)能起到分流泥漿的作用，減小了泥漿對(duì)活塞缸的沖蝕，保證液動(dòng)錘工作更加穩(wěn)定。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：具有液動(dòng)錘外管、活塞桿、活塞缸體、射流元件，在外管內(nèi)腔中且沿外管的軸向上依次是射流元件、活塞缸體、活塞桿；射流元件外壁與外管內(nèi)壁之間過(guò)盈配合，射流元件的射流孔連通活塞缸的內(nèi)腔，在外管內(nèi)壁和活塞缸體外壁之間的徑向上設(shè)有凸臺(tái)和活塞缸體支撐圈，活塞缸體支撐圈緊密套于活塞缸體外，活塞缸體支撐圈和外管之間固定連接四個(gè)凸臺(tái)，這四個(gè)凸臺(tái)沿活塞缸體支撐圈的圓周方向均勻分布，在四個(gè)凸臺(tái)、外管和活塞缸體支撐圈之間形成四個(gè)扇形排空區(qū)；在射流元件的側(cè)壁上設(shè)有與所述四個(gè)扇形排空區(qū)相通的分流孔。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在不改變活塞缸體現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的情況下，活塞缸體上下腔的實(shí)際作用面積不變，活塞缸體內(nèi)徑不變，排空道截面積不變，缸體出水口面積不變或增加。凸臺(tái)間扇形區(qū)域作為排空道，能分流泥漿；活塞缸體與活塞缸體支撐圈采用過(guò)盈配合，避免了采用密封圈，消除了采用密封圈密封產(chǎn)生的密封圈失效現(xiàn)象，減小了活塞缸體變形。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于裝配和拆卸維修。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明液動(dòng)錘的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為圖1中A-A位置的剖視放大圖；

圖中：1,上接頭；2,分流孔；3,射流元件；4,活塞缸體；5,凸臺(tái)；6,活塞桿；7,沖錘；8,外管；9,砧子；10.八方套；11.下接頭；12.扇形排空區(qū)；13.活塞缸體支撐圈。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式進(jìn)一步描述本說(shuō)明。

圖1中，液動(dòng)錘具有液動(dòng)錘外管8、上接頭1、下接頭11、活塞桿6、活塞缸體4、射流元件3等，外管8的一端通過(guò)螺紋連接上接頭1，外管8的另一端通過(guò)螺紋連接八方套10。在外管8內(nèi)腔中，且沿外管8的軸向上依次安裝射流元件3、活塞缸體4、活塞桿6、沖錘7、砧子9。射流元件3外壁與外管8內(nèi)壁之間采用過(guò)盈配合。沿外管8的軸向上，射流元件3上表面與上接頭1下表面緊密接觸，射流元件3下表面與活塞缸體4上表面緊密接觸，且射流元件3的射流孔連通活塞缸的內(nèi)腔，活塞桿6與沖錘7采用銷釘連接，活塞桿6的活塞與活塞缸體4內(nèi)壁接觸，砧子9外壁與八方套10內(nèi)壁過(guò)盈配合，砧子9與下接頭11采用螺紋連接。

圖2中，在外管8內(nèi)壁和活塞缸體4外壁之間的徑向上設(shè)有凸臺(tái)5和活塞缸體支撐圈13，活塞缸體支撐圈13緊密套在活塞缸體4外，活塞缸體4與活塞缸體支撐圈13配合形式為過(guò)盈配合，在活塞缸體支撐圈13和外管8之間固定連接凸臺(tái)5，本發(fā)明共有四個(gè)凸臺(tái)5，這四個(gè)凸臺(tái)5沿活塞缸體支撐圈13的圓周方向均勻分布，可保證液動(dòng)錘在井底旋轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性。這樣在四個(gè)凸臺(tái)5、外管8和活塞缸體支撐圈13之間形成就四個(gè)扇形排空區(qū)12。

如圖1和圖2所示，在射流元件3的側(cè)壁上鉆分流孔2，分流孔2用于分流泥漿，使分流孔2與四個(gè)扇形排空區(qū)12相通。?

本發(fā)明的活塞缸體4與外管8不直接接觸，只與活塞缸體支撐圈13過(guò)盈緊密配合，少量高壓泥漿經(jīng)分流孔2流入扇形排空區(qū)12，絕大部分高壓泥漿進(jìn)入射流元件3，產(chǎn)生附壁效應(yīng)，再進(jìn)入活塞缸體4產(chǎn)生壓差，推動(dòng)活塞桿6做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)沖錘7沖擊砧子9，產(chǎn)生應(yīng)力波，傳遞到與下接頭11連接的鉆頭，輔助破巖石。由于活塞缸體4不與外管8直接接觸，在液動(dòng)錘工作時(shí)外管8所受的振動(dòng)不會(huì)直接作用到活塞缸體4，而主要由凸臺(tái)5承受，減小了活塞缸體4所受振動(dòng)。活塞缸體4與活塞缸體支撐圈13采用過(guò)盈配合，液動(dòng)錘工作時(shí)，活塞缸體4受振動(dòng)易局部變形，而活塞缸體支撐圈13則限制了活塞缸體4局部周向形變，保護(hù)了活塞缸體4，延長(zhǎng)了使用壽命。射流元件3流出的泥漿并不全部進(jìn)入活塞缸內(nèi)部，通過(guò)分流孔2連通四個(gè)扇形排空區(qū)12，分流了部分泥漿，從而減小了高壓泥漿對(duì)活塞缸體4內(nèi)壁的沖蝕，同時(shí)緩解了因泥漿中夾帶的泥砂在活塞桿6上活塞表面的大量堆積而導(dǎo)致活塞桿6不工作，進(jìn)一步保護(hù)了活塞缸體4，提高了液動(dòng)錘工作的穩(wěn)定性、可靠性。采用等離子體表面滲氮處理技術(shù)對(duì)四個(gè)扇形排空區(qū)12表面和凸臺(tái)5的表面進(jìn)行材質(zhì)處理，以提高其機(jī)械性能和使用壽命。