[發(fā)明專利]頻率可調(diào)扭力沖擊提速裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510877136.5
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN105443034A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 曾衛(wèi)林
• 申請（專利權）人: 克拉瑪依市新鋒銳金剛石鉆頭制造有限公司
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 楊涵;湯建武

技術領域

本發(fā)明涉及鉆井液壓扭力沖擊工具技術領域，是一種頻率可調(diào)扭力沖擊提速裝置。

背景技術

隨著油田不斷開發(fā)，鉆井難度、鉆井深度也在不斷增加。在遇到一些硬地層時鉆頭就會出現(xiàn)粘滑振動現(xiàn)象，極易造成鉆頭切削齒損傷并隨之失效，直接影響鉆井速度。通過不斷的實驗研究發(fā)現(xiàn)鉆頭在鉆進過程中由于地層原因扭矩無法平穩(wěn)輸出，由此產(chǎn)生粘滑問題。因此解決鉆頭在鉆進過程中的扭矩傳遞問題成為提速的關鍵。實驗表明對鉆頭輸出平穩(wěn)的扭矩沖擊力，鉆頭就能夠持續(xù)切削地層，從而消除粘滑振動提高鉆進速度，降低鉆井成本。目前國內(nèi)大面積使用的扭力沖擊工具是阿特拉公司的Torkbuster扭轉(zhuǎn)沖擊器，雖提速效果明顯，但價格昂貴，只租不賣，實際費用核算后鉆井成本并沒有降低，且對泥漿要求較高，并不是每口丼都能實現(xiàn)提速。國內(nèi)其他公開的扭力沖擊工具如長江大學公開的扭力沖擊器結(jié)構(gòu)過于復雜，裝置無泄壓孔容易憋死，導致內(nèi)部高壓沖蝕損毀零件而失效同時沖擊力也易消耗，工具連接鉆桿為外螺紋需要鉆換接頭；西南石油大學公開的扭轉(zhuǎn)沖擊鉆井提速工具沖擊牙口外露容易卡上巖屑導致失效，且兩個公開的扭力沖擊工具都是固定頻率，不能實現(xiàn)變頻工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種頻率可調(diào)扭力沖擊提速裝置，克服了上述現(xiàn)有技術之不足，其能有效解決目前的扭力沖擊工具存在適用范圍有限、裝置內(nèi)部零件易毀損和沖擊力易消耗以及不能實現(xiàn)變頻工作的問題。

本發(fā)明的技術方案是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種頻率可調(diào)扭力沖擊提速裝置，包括外筒、沖擊筒、換向套座、沖擊錘、換向套、壓蓋、導流濾網(wǎng)、軸承座和下接頭；外筒的內(nèi)部為內(nèi)徑依次增大的上臺階孔、中臺階孔和下臺階孔，在下臺階孔的內(nèi)壁中部上有環(huán)形卡槽，外筒的下部內(nèi)壁上設置有外筒花鍵；沖擊筒的下部外壁上有下接頭安裝環(huán)槽，沖擊筒的上部內(nèi)壁上有沖擊錘安裝環(huán)槽，沖擊錘安裝環(huán)槽下方的沖擊筒內(nèi)壁上有內(nèi)徑小于沖擊錘安裝環(huán)槽內(nèi)徑的換向套座安裝環(huán)槽；在下接頭安裝環(huán)槽上方的沖擊筒外壁上沿圓周徑向均勻分布有至少兩個的高壓流道，在每條高壓流道上有貫穿沖擊筒的條形導流孔，在條形導流孔下方的高壓流道上設置有泄壓孔，泄壓孔的內(nèi)端位于換向套座安裝環(huán)槽下方的沖擊筒內(nèi)壁上，相鄰兩個高壓流道之間的沖擊錘安裝環(huán)槽上設置有腰型槽，相鄰兩個高壓流道之間的沖擊錘安裝環(huán)槽上設置有沖擊筒排水槽，沖擊筒排水槽的下端與換向套座安裝環(huán)槽下端面平齊，沖擊筒排水槽與腰型槽間隔分布在相鄰兩個高壓流道之間的沖擊錘安裝環(huán)槽上；換向套座的內(nèi)部有圓孔，在圓孔外側(cè)的換向套座上均勻設置有兩個軸向的扇形孔，兩個扇形孔之間的換向套座外壁上分別設置有軸向的排水槽，對應每個排水槽外端的換向套座外壁上一體固定有小凸臺；沖擊錘包括錘擊錘本體，沖擊錘本體呈圓筒狀，在沖擊錘本體的外壁上對稱分布有兩個軸向突出的扇形擊錘，每個扇形擊錘外端一體固定有軸向的條狀凸臺，兩個扇形擊錘之間的沖擊錘本體內(nèi)壁上一體固定有兩個條形軸向的梯形凸臺，每個扇形擊錘的兩側(cè)分別設置有貫穿沖擊錘本體的條形的擊錘增泄壓導流孔，每個梯形凸臺的兩側(cè)分別設置有貫穿沖擊錘本體的條形的凸臺增泄壓導流孔；換向套包括換向套本體，換向套本體呈圓筒狀，換向套本體的上端一體固定有外徑小于換向套本體外徑的上安裝筒，換向套本體的下端一體固定有外徑小于換向套本體外徑的下安裝筒，換向套本體上均勻設置有軸向的第一排水通槽、第二排水通槽、第三排水通槽和第四排水通槽，第一排水通槽和第二排水通槽之間、第三排水通槽和第四排水通槽之間的換向套本體上分別設置有軸向的上端開口、下端封閉的梯形槽，第二排水通槽和第三排水通槽之間的換向套本體上設置有兩條軸向的貫穿換向套本體的擊錘增壓導流孔，第四排水通槽和第一排水通槽之間的換向套本體上設置有兩條軸向的貫穿換向套本體的擊錘增壓導流孔；壓蓋的下端內(nèi)側(cè)一體固定有連接環(huán)臺，壓蓋的上端內(nèi)壁上有內(nèi)軸承安裝環(huán)槽，在壓蓋的側(cè)壁上設置有與高壓流道相對應的圓弧槽；導流濾網(wǎng)的下部外壁設置有導流安裝環(huán)槽，導流安裝環(huán)槽的下部均勻分布有濾孔；在軸承座的中部和上部內(nèi)壁上設置有導流濾網(wǎng)安裝環(huán)槽，軸承座的下端外壁上設置有外軸承安裝環(huán)槽；下接頭的上端外壁上有卡環(huán)槽，下接頭的中部內(nèi)壁上一體固定有環(huán)臺，下接頭的下端外壁上一體固定有有下環(huán)臺，下環(huán)臺上方的下接頭外壁上有與外筒花鍵相配合的下接頭花鍵；在外筒的下臺階孔內(nèi)設置有沖擊筒、沖擊錘、換向套座和換向套，沖擊筒安裝在外筒的下臺階孔內(nèi)，沖擊筒的外徑與外筒的內(nèi)徑相配，在環(huán)形卡槽內(nèi)安裝有卡環(huán)，下接頭安裝環(huán)槽的上端面座在卡環(huán)的上端面上，在換向套座安裝環(huán)槽內(nèi)安裝有換向套座，換向套座的外徑與換向套座安裝環(huán)槽的內(nèi)徑相配，小凸臺位于沖擊筒排水槽內(nèi)，沖擊錘本體的外徑與沖擊錘安裝環(huán)槽的內(nèi)徑相配，沖擊錘本體安裝在沖擊錘安裝環(huán)槽內(nèi)，扇形擊錘位于腰型槽內(nèi)并能相對腰型槽徑向轉(zhuǎn)動，條狀凸臺的外徑與腰型槽的內(nèi)徑相配，梯形凸臺周向同側(cè)的凸臺增泄壓導流孔與沖擊筒排水槽相通，換向套位于沖擊錘本體的圓腔內(nèi)，換向套本體的外徑與沖擊錘本體的內(nèi)徑相配，下安裝筒安裝在換向套座內(nèi)，下安裝筒內(nèi)固定安裝有調(diào)節(jié)噴嘴，下安裝筒的外徑與換向套座的內(nèi)徑相配，第一排水通槽、第二排水通槽、第三排水通槽和第四排水通槽分別與換向套座的扇形孔相通，梯形凸臺位于梯形槽內(nèi)并能相對于梯形槽徑向轉(zhuǎn)動，壓蓋與沖擊筒的上端固定安裝在一起，連接環(huán)臺位于上安裝筒、換向套本體和沖擊錘本體形成的環(huán)形槽內(nèi)，壓蓋的下端面與沖擊錘本體的上端面相抵，內(nèi)軸承安裝環(huán)槽的下端面與換向套本體的上端面平齊，導流濾網(wǎng)安裝在外筒的中臺階孔內(nèi)，并且導流濾網(wǎng)的上端與中臺階孔的上端面相抵，導流濾網(wǎng)安裝環(huán)槽的上部內(nèi)壁與導流安裝環(huán)槽的外壁固定安裝在一起，對應濾孔的導流濾網(wǎng)安裝環(huán)槽上沿圓周分布有至少一個的貫穿軸承座的橢圓孔，軸承座的下端面與換向套本體的上端面相抵，在外軸承安裝環(huán)槽、內(nèi)軸承安裝環(huán)槽和換向套本體的上端面形成的環(huán)形空腔內(nèi)安裝有軸承；環(huán)臺上方的下接頭位于外筒與沖擊筒形成環(huán)腔內(nèi)，環(huán)臺上方的下接頭內(nèi)壁與下接頭安裝環(huán)槽固定安裝在一起，卡環(huán)的內(nèi)側(cè)座在卡環(huán)槽內(nèi)，下環(huán)臺位于外筒下方并且外筒花鍵與下接頭花鍵間隙配合安裝在一起并能相對轉(zhuǎn)動。