[發(fā)明專利]液動復合沖擊器及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910404516.5
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110159189B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設計）人: 紀照生;侯新旭;史懷忠;陳振良;趙賀謙;宋恒宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 錢能;李輝

1.一種液動復合沖擊器，其特征在于，所述液動復合沖擊器包括：

具有軸線的殼體，所述殼體內(nèi)具有沿軸線方向延伸的流道；

設置在所述殼體的流道中的定子、轉(zhuǎn)子，所述定子上具有過流通道，所述轉(zhuǎn)子的一端插入所述定子中且能發(fā)生轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)子的側(cè)壁上具有在流體沖擊下驅(qū)動所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的葉輪，所述轉(zhuǎn)子的另一端的中部開設有開孔，所述轉(zhuǎn)子的側(cè)壁上開設有連通所述開孔的孔洞；所述轉(zhuǎn)子的側(cè)壁上開設有沿所述轉(zhuǎn)子軸線方向延伸的、與所述開孔連通的第一缺口；

固定套設在所述轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子外套，所述轉(zhuǎn)子外套的側(cè)壁上開設有第二缺口；

鉆頭接頭，所述鉆頭接頭的一端具有繞軸線呈圓周分布的多個受沖擊單元，所述受沖擊單元包括：第一受沖擊塊和第二受沖擊塊，所述第一受沖擊塊和所述第二受沖擊塊之間具有第一間隙，相鄰所述受沖擊單元之間具有第二間隙；所述受沖擊單元插設在所述轉(zhuǎn)子外套和所述轉(zhuǎn)子之間；所述鉆頭接頭的一端還具有與所述轉(zhuǎn)子的開孔相連通的增壓噴嘴；所述鉆頭接頭的中部具有沿軸線方向延伸的通道,所述鉆頭接頭的側(cè)壁具有回流孔，所述通道與增壓噴嘴的出口相連通，所述通道通過所述回流孔與所述鉆頭接頭的側(cè)壁相連通；

設置在所述轉(zhuǎn)子外套和所述轉(zhuǎn)子之間周向沖擊塊，所述周向沖擊塊設置在所述第二間隙中，所述周向沖擊塊能沿周向進行轉(zhuǎn)動以對所述受沖擊單元產(chǎn)生周向的沖擊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液動復合沖擊器，其特征在于，所述液動復合沖擊器還包括：套設在所述轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子托盤，所述轉(zhuǎn)子托盤對所述轉(zhuǎn)子與所述殼體之間的空間進行分隔，所述轉(zhuǎn)子托盤位于所述轉(zhuǎn)子外套與所述孔洞之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液動復合沖擊器，其特征在于，所述液動復合沖擊器至少包括以下三種狀態(tài)：在第一種狀態(tài)下，所述轉(zhuǎn)子的第一缺口位于所述第二受沖擊塊和所述周向沖擊塊之間，所述第二缺口與所述第一缺口不連通；

在第二種狀態(tài)下，所述轉(zhuǎn)子的第一缺口位于所述第一受沖擊塊和所述周向沖擊塊之間，所述第二缺口與所述第一缺口不連通；

在第三種狀態(tài)下，所述轉(zhuǎn)子的第一缺口位于所述第一受沖擊塊和所述第二受沖擊塊之間，所述第二缺口通過所述第一間隙與所述第一缺口相連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液動復合沖擊器，其特征在于，在第三種狀態(tài)下，所述第一缺口通過所述第一間隙、所述第二缺口、所述鉆頭接頭的側(cè)壁、所述回流孔與所述鉆頭接頭的通道相連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液動復合沖擊器，其特征在于，所述增壓噴嘴沿軸向方向開設有漸縮孔，所述增壓噴嘴上開設有連通漸縮孔和側(cè)壁的傳壓流道；所述鉆頭接頭的內(nèi)側(cè)壁上開設有第一環(huán)形凹槽，所述第一環(huán)形凹槽與傳壓流道相連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液動復合沖擊器，其特征在于，所述殼體的下端具有沿周向分布的第一凹凸缺口，所述鉆頭接頭的外側(cè)壁上具有與第一凹凸缺口相配合的第二凹凸缺口，所述殼體的第一凹凸缺口與所述鉆頭接頭的第二凹凸缺口能在軸線方向上相對移動以對接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液動復合沖擊器，其特征在于，所述殼體的內(nèi)側(cè)壁上具有第二環(huán)形凹槽；所述鉆頭接頭的外側(cè)壁上具有與所述第二環(huán)形凹槽相對的第三環(huán)形凹槽；在所述第二環(huán)形凹槽和所述第三環(huán)形凹槽中設置有卡環(huán)；所述第二環(huán)形凹槽在軸線方向上的長度大于所述第三環(huán)形凹槽在軸線方向上的長度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液動復合沖擊器，其特征在于，當所述周向沖擊塊為多個時，不同的所述周向沖擊塊通過套設在所述轉(zhuǎn)子上的圓環(huán)連接在一起，所述圓環(huán)和所述周向沖擊塊形成一體。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液動復合沖擊器，其特征在于，所述定子上的過流通道繞定子的中心呈圓周方向分布，所述定子上端的中部具有將中部流體導向四周的導流部，所述過流通道具有預設角度以使得通過的流體垂直作用于所述轉(zhuǎn)子的葉輪的表面。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一所述的液動復合沖擊器的控制方法，其特征在于，其包括以下步驟：

向所述殼體中注入帶有壓力的鉆井液，鉆井液經(jīng)過定子的過流通道后對所述轉(zhuǎn)子葉輪進行沖擊以驅(qū)動轉(zhuǎn)子進行轉(zhuǎn)動；

所述轉(zhuǎn)子的所述第一缺口轉(zhuǎn)動至所述第二受沖擊塊和所述周向沖擊塊之間，所述鉆井液通過所述孔洞、所述開孔和所述第一缺口進入所述第二受沖擊塊和所述周向沖擊塊之間，以驅(qū)動所述周向沖擊塊向所述第一受沖擊塊進行沖擊，進而使得所述鉆頭接頭產(chǎn)生第一方向的周向沖擊；

所述轉(zhuǎn)子的所述第一缺口轉(zhuǎn)動至所述第一受沖擊塊和所述周向沖擊塊之間，所述鉆井液通過所述孔洞、所述開孔和所述第一缺口進入所述第一受沖擊塊和所述周向沖擊塊之間，以驅(qū)動所述周向沖擊塊向所述第二受沖擊塊進行沖擊，進而使得所述鉆頭接頭產(chǎn)生與第一方向相反的第二方向的周向沖擊；

所述轉(zhuǎn)子的所述第一缺口轉(zhuǎn)動至所述第一受沖擊塊和所述第二受沖擊塊之間，所述鉆井液通過所述孔洞、所述開孔、所述第一缺口、所述第一間隙、所述第二缺口、所述鉆頭接頭的側(cè)壁與所述鉆頭接頭的通道相連通，以對所述轉(zhuǎn)子的所述開孔進行泄壓；

在泄壓后，所述轉(zhuǎn)子的所述第一缺口轉(zhuǎn)動至不在所述第一受沖擊塊和所述第二受沖擊塊之間時，所述轉(zhuǎn)子的所述開孔壓力升高，所述開孔的壓力作用于所述增壓噴嘴以對所述鉆頭接頭產(chǎn)生軸線方向的振動沖擊。