[實用新型]一種用于動力鉆具的液動沖擊裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720464288.7
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN207048675U
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳勇;聶云飛;吳仲華;田宗正;朱杰然;陳忠?guī)?/a>;趙宗鋒;莊偉;張銳;寧仁磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B4/14
• 分類號: E21B4/14;E21B4/16
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢熑喂?7107
• 代理人: 侯華頌,李勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種油氣田鉆井工程裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種用于動力鉆具的液動沖擊裝置。

背景技術(shù)

油氣田勘探開發(fā)鉆井實踐表明，在鉆頭旋轉(zhuǎn)切削破巖的同時給鉆頭施加高頻軸向沖擊載荷可以顯著提高鉆頭破巖效率，提高鉆井速度，螺桿動力鉆具作為鉆井工藝的一項重要措施，增加具有軸向沖擊功能的功能短節(jié)，是現(xiàn)場亟需的技術(shù)。國內(nèi)外已研究設(shè)計多種旋沖鉆井工具和基于螺桿鉆具的軸向沖擊裝置，已有的旋沖鉆井工具因螺桿鉆具的工藝要求和鉆柱結(jié)構(gòu)尺寸限制，都不能有效地與動力鉆具匹配使用；已有的基于螺桿鉆具的軸向沖擊裝置主要采用了機械方式蓄積釋放機械能量而產(chǎn)生機械沖擊的方案，這種技術(shù)方案因為一定程度上要產(chǎn)生無效的鉆壓波動，針對某些采用傳統(tǒng)鉆井技術(shù)鉆速極低的研磨性地層能夠顯著提高鉆井速度，但對于其它地層會減弱旋轉(zhuǎn)切削破巖效率，總體效果上提高鉆井機械速度并不明顯，同時這些裝置都不同程度存在沖擊功偏小或壽命偏短的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實用新型提供了一種應(yīng)用于動力鉆具的液動沖擊裝置，從而提高鉆頭破巖效率，達到提高鉆井機械鉆速的目的。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種應(yīng)用于動力鉆具的液動沖擊裝置，包括轉(zhuǎn)子傳動軸、定子外筒、導流噴管、射吸閥、復位彈簧、沖錘、砧子、環(huán)形凸輪、牙嵌筒、凸輪滾輪、滾輪軸、鉆頭接頭、軸承內(nèi)筒、懸掛筒。定子外筒內(nèi)側(cè)螺紋固定連接牙嵌筒和環(huán)形凸輪，滾輪軸徑向穿過轉(zhuǎn)子傳動軸筒體上的滾輪軸限位槽，一端與射吸閥固定連接，一端裝有凸輪滾輪，凸輪滾輪沿環(huán)形凸輪工作面滾動，推動射吸閥上下動作，射吸閥在復位彈簧預壓力作用下相對導流噴管變換位置而切換鉆井液流道，鉆井液流經(jīng)射吸流道時，在射吸效應(yīng)作用下，射吸閥射吸噴管內(nèi)側(cè)的吸液孔吸排射吸閥與沖錘之間的鉆井液，沖錘在壓差作用下抬升，當鉆井液流經(jīng)沖擊流道時，射吸噴管內(nèi)側(cè)的吸液孔關(guān)閉，鉆井液進入射吸閥與沖錘之間的空間，推動沖錘沖擊砧子和鉆頭接頭，在沖錘下行到下極限位置時，射吸噴管末端的卸壓孔打開，鉆井液處于截流狀態(tài)，沖擊載荷達到最大，轉(zhuǎn)子傳動軸連續(xù)轉(zhuǎn)動，射吸閥受環(huán)形凸輪控制,循環(huán)上下切換流道,實現(xiàn)軸向連續(xù)沖擊。

本實用新型提到的轉(zhuǎn)子傳動軸是上細下粗中間有空腔的柱狀體，用于傳遞馬達扭矩和鉆壓，頂端是水帽聯(lián)接螺紋，用于與動力鉆具水帽連接，其下是動力鉆具軸承串心軸安裝位置，下部末端腔內(nèi)是內(nèi)花鍵副，外側(cè)是懸掛支承體，內(nèi)花鍵副用于與鉆頭接頭軸向滑動聯(lián)接，傳遞馬達扭矩到鉆頭接頭，進而傳遞到鉆頭，并傳遞鉆壓，懸掛支承體通過懸掛筒懸掛鉆頭接頭，轉(zhuǎn)子傳動軸下部空腔內(nèi)壁從上到下依次是導流噴管密封面、射吸閥密封面和沖錘密封面，在射吸閥密封面位置布置有兩個對稱的穿壁滾輪軸限位槽。

本實用新型提到的環(huán)形凸輪是一短筒體，用于控制流道切換，上端是凸輪工作面，包括抬升工作面、沖擊工作面和過渡工作面，抬升工作面和沖擊工作面是一段圓環(huán)面，過渡工作面是空間曲面，用于抬升和沖擊工作面的連續(xù)過渡，下端是牙崁結(jié)構(gòu)，通過與牙嵌筒牙崁相插接，與動力鉆具外殼固定連接。

本實用新型提到的導流噴管上端是圓柱形，側(cè)面是密封面，與轉(zhuǎn)子傳動軸導流噴管密封面配合，可上下滑動，下端是正方柱體，側(cè)面是四棱柱體密封面，中間是截面為正方形的流道，在正方柱體下部對稱布置有射吸導流口和沖擊導流口，分別向射吸流道和沖擊流道導流。

本實用新型提到的射吸閥上端是圓柱體，圓柱中間是方孔，方孔4角有軸向貫通的小圓孔，用于平衡射吸閥上下動作時上下兩端產(chǎn)生的壓力，圓柱側(cè)面是密封面，在其徑向有2個螺紋孔，用于固定滾輪軸，下端是一側(cè)偏置的射吸噴管，其外側(cè)是柱體弧面，其余3面是平面，各面兼具密封作用，射吸噴管上部內(nèi)側(cè)有一圓吸液孔，末端有卸壓孔，通過改變卸壓孔的位置和大小可以控制裝置沖擊力的大小， 在螺紋孔垂直方向，圓柱體內(nèi)中間方孔布置有射吸流道和沖擊流道。

本實用新型提到的沖錘是一圓柱體，其一側(cè)有矩形槽，與射吸閥射吸噴管下端相配合，下部中間是圓孔，與矩形槽下端組成流道。

本實用新型提到的砧子是一圓柱體，其上端有一導流體，與沖錘矩形槽相配合，并導流鉆井液到中心流道。

本實用新型提到的鉆頭接頭上端是外花鍵副，用于與轉(zhuǎn)子傳動軸滑動連接并傳遞扭矩，下端通過螺紋與鉆頭固定連接，中間部位為螺紋，與懸掛筒下端螺紋固定連接，通過懸掛筒，懸掛鉆頭和鉆頭接頭于轉(zhuǎn)子傳動軸下端懸掛支承面處。

本實用新型提到的一種應(yīng)用于動力鉆具的液動沖擊裝置,其使用過程如下: