[發(fā)明專利]一種新式地?zé)徙@井沖擊器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710338140.3
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107461148B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林鐵軍;劉洋;練章華;何勇;鄧昌松;于浩;馮猛;牟易升
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16;E21B7/18;E21B10/38;E21B21/16
• 代理公司: 北京中索知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11640
• 代理人: 霍春月

本發(fā)明公開了一種新型地?zé)徙@井沖擊器，由后接頭，外套管，合金頭，氣道孔，彈簧，逆止閥體，配氣座，氣缸，密封圈，拉法爾釬頭體，噴嘴，合金齒組成。本發(fā)明在鉆地?zé)峋^程中，高溫高壓氣流通過沖擊器內(nèi)孔氣道，高速氣體進入活塞和拉法爾釬頭體的內(nèi)孔，動力氣體推動釬頭體旋轉(zhuǎn)和軸向往復(fù)運動，根據(jù)拉法爾管道原理，氣體到達沖擊器出口時溫度快速降到50℃以下，及時冷卻鉆頭，沖擊器在回彈過程中，氣體推動逆止閥，使合金頭回彈，閉合氣道，彈簧裝置吸收沖擊器往復(fù)運動過程中的沖擊動力，使沖擊器整體運動穩(wěn)定，在噴嘴處增加沖蝕合金，減少釬頭體氣道出口的氣體沖蝕，相比以往的動力緩沖裝置，結(jié)構(gòu)更簡單，更易于裝配，可實施性更強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于高溫地?zé)釟怏w鉆井的新式?jīng)_擊器。

背景技術(shù)

環(huán)境污染是我國經(jīng)濟持續(xù)、快速、健康發(fā)展必須要解決的關(guān)鍵問題。地?zé)豳Y源其可再生、無污染以及儲量豐富等優(yōu)點引起了世界各國的廣泛關(guān)注。地?zé)豳Y源中的干熱巖型資源避免了熱水型資源開發(fā)利用導(dǎo)致的地面沉降等問題，干熱巖的開發(fā)利用具有普遍性，從理論上講，只要深度達到在任何地方都能發(fā)現(xiàn)熱源，因此，干熱巖吸引了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，合理的地?zé)峥碧骄夹g(shù)的選用會影響整體施工進度和效率，為了高效利用高溫地?zé)豳Y源，需要提高鉆井作業(yè)效率，降低作業(yè)成本，針對堅硬巖石脆性大而抗剪強度較低不耐沖擊的弱點，在破碎較堅硬地層中比現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)鉆進效率有極大的提高，鉆頭的使用壽命得到了數(shù)倍的提升，降低了鉆孔的成本。

由于聚晶金剛石(PDC)鉆頭切削齒還不能適應(yīng)硬質(zhì)地層，地?zé)徙@井牙輪鉆頭軸承中的橡膠密封材料會生退化，造成密封失效，鉆井液及巖屑進入軸承腔從而導(dǎo)致軸承損壞，限制鉆頭在井底的鉆進時間，導(dǎo)致起下鉆次數(shù)增加和鉆頭使用數(shù)量增多，從而增加成本，因此普遍采用沖擊器鉆井，國外在高溫地?zé)徙@井方面做了大量工作，形成了相應(yīng)的配套技術(shù)，我國對高溫地?zé)岬拈_發(fā)還處于前期階段，相關(guān)配套技術(shù)還沒有形成體系，干熱巖鉆進方式采用國內(nèi)使用高風(fēng)壓潛孔鉆和沖擊器鉆具，隨著地?zé)崮艿拈_發(fā)，對它們的需求也在未來幾年中將遞增。

據(jù)了解，目前很多廠家以提高潛孔鉆和沖擊器的各零部件材料性能來提高沖擊器的壽命，但最后得到的效果并不理想，如英國主要潛孔鉆和沖擊器采用的鋼種為15CrNi3Mo和40CrNi2Mo，占有率最高，所選用鋼材為22SiMnCrNi2Mo，此鋼種價格較高，使用情況也不十分穩(wěn)定，不斷在鋼材成分上作調(diào)整，希望改善其性能，很多鉆探公司也試用過，感到效果并不明顯，后來就改用牙輪鉆頭用鋼SN2025，現(xiàn)場使用反映出的效果仍不理想，斷裂頻率較大，關(guān)鍵是如何提高其綜合機械性能，對潛孔鉆和沖擊器，根據(jù)其受力特點，重要的是如何提高其多次沖擊性能。

在使用現(xiàn)有的沖擊器的時候，由于井下溫度過高，以及現(xiàn)有的沖擊器受到?jīng)_擊力頻繁，造成鉆頭外排合金齒在孔深2/3處斷裂，掉合金齒，新鉆頭肉眼可見齒與基體間有縫隙，鉆頭合金齒不等高，因此需要尋找一種較新的鉆進方法，可以采用新式?jīng)_擊器，減少甚至去掉橡膠密封件來提高抗溫能力，但目前在這方面，還鮮有能解決上述問題的技術(shù)出現(xiàn)，主要是因為沖擊器溫度較高，導(dǎo)致密封效果下降，如果采用其他抗高溫的密封件，雖然暫時解決了高溫的問題，但其密封效果又達不到井下的要求，導(dǎo)致正常作業(yè)很容易因進入雜質(zhì)而中斷。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種新式地?zé)徙@井沖擊器，利用在密相氣力輸送系統(tǒng)中，經(jīng)常采用拉法爾管(縮放管)對氣源流量進行控制，它可以保證輸送用的壓縮空氣流量恒定、穩(wěn)定，對氣源流量的波動進行控制主要是利用拉法爾管的扼流作用，即當(dāng)拉法爾管出口的壓縮空氣氣流速度達到超音速時，出口壓力擾動對進口壓力沒有任何影響，快速使出口溫度降低到50℃左右，保證了沖擊器的長壽命和高效率破巖。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種新式地?zé)徙@井沖擊器，由后接頭，密封圈Ⅰ，外套管，合金頭，氣道孔，彈簧Ⅰ，逆止閥體，彈簧Ⅱ，進氣套，配氣座，卡環(huán)，保持環(huán)，密封圈Ⅱ，前接頭，調(diào)整墊，墊片，密封圈Ⅲ，拉法爾釬頭體，小噴嘴，大噴嘴組成。