[發明專利]一種機械式雙向復合沖擊器

有效

• 申請號: 202010688020.8
• 申請日: 2020-07-16
• 公開（公告）號: CN112127789B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 張強;武進虎;吳志超;唐劍
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: E21B4/12
• 分類號: E21B4/12
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 易賢衛

本發明公開一種機械式雙向復合沖擊器，包括外殼、馬達總成、萬向軸總成、中間傳動軸、沖擊傳動總成和兩個傳動軸總成；所述沖擊傳動總成包括上沖擊錘體、下沖擊錘體、上碟簧組和下碟簧組，所述上沖擊錘體和所述下沖擊錘體相對的一端均由多個首尾相接的弧形面拼接而成，所述上沖擊錘體上的所述弧形面到其另一端的垂直距離沿所述中間傳動軸的轉動方向逐漸變大，所述下沖擊錘體上的所述弧形面到其另一端的垂直距離沿所述中間傳動軸的轉動方向逐漸變小，每個所述弧形面上均設置有凸起的圓弧面，所述下沖擊錘體的另一端與所述下碟簧組的一端抵接，所述下碟簧組的另一端與所述外殼軸肩配合。

技術領域

本發明涉及石油鉆井沖擊器技術領域，具體涉及一種機械式雙向復合沖擊器。

背景技術

隨著科學技術的不斷進步和發展，鉆井技術也漸漸取得一定的進展，鉆井工程逐漸向深、超深環境等條件惡劣的鉆井領域發展，但在向深環境井的開發過程中遇到了很多問題，主要表現在鉆柱黏滑和鉆頭卡鉆等方面；雖然現在已有能產生軸向沖擊或周向沖擊的沖擊器，但這些沖擊器只能產生單一方向的沖擊作用，單向沖擊器不能解決黏滑和憋鉆同時存在的問題；現有復合沖擊器在沖擊性能方面，周向沖擊采用斜面對沖沖擊，以分力的形式體現，分散了周向沖擊功，使得動力工具在沖擊方面消耗大量的功率，導致鉆頭切削功率不足等問題；大多數沖擊器在設計的時候沒有考慮鉆壓的施加問題，可能在施加鉆壓的同時，沖擊器已經失效，甚至導致井下鉆具出現卡死等問題，造成鉆具損壞，帶來較大的經濟損失。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術不足，提供一種機械式雙向復合沖擊器，解決上述至少一個問題。

為達到上述技術目的，本發明的技術方案提供一種機械式雙向復合沖擊器，包括外殼、馬達總成、萬向軸總成、中間傳動軸、沖擊傳動總成和兩個傳動軸總成；所述馬達總成內置于所述外殼中；所述萬向軸總成內置于所述外殼中，所述萬向軸總成的一端與所述馬達總成的轉動端連接；所述中間傳動軸同軸內置于所述外殼中，所述中間傳動軸的一端與所述萬向軸總成遠離所述馬達總成一端連接；所述沖擊傳動總成包括上沖擊錘體、下沖擊錘體、上碟簧組和下碟簧組，所述上碟簧組、所述上沖擊錘體、所述下沖擊錘體和所述下碟簧組沿所述中間傳動軸遠離所述萬向軸總成方向依次同軸套設于所述中間傳動軸上，所述上碟簧組的一端與所述外殼軸肩配合，所述上碟簧組的另一端與所述上沖擊錘體的一端抵接，所述上沖擊錘體與所述外殼的內壁沿軸向滑動連接，所述下沖擊錘體的內壁與所述中間傳動軸沿軸向滑動連接，所述上沖擊錘體和所述下沖擊錘體相對的一端均由多個首尾相接的弧形面拼接而成，所述上沖擊錘體上的多個弧形面與所述下沖擊錘體上的多個弧形面一一對應，對應的兩個所述弧形面之間滑動抵接，所述上沖擊錘體上的所述弧形面到其另一端的垂直距離沿所述中間傳動軸的轉動方向逐漸變大，所述下沖擊錘體上的所述弧形面到其另一端的垂直距離沿所述中間傳動軸的轉動方向逐漸變小，每個所述弧形面上均設置有凸起的圓弧面，所述下沖擊錘體的另一端與所述下碟簧組的一端抵接，所述下碟簧組的另一端與所述外殼軸肩配合；兩個所述傳動軸總成均內置于所述外殼中，兩個所述傳動軸總成對稱布置于所述沖擊傳動總成的兩端，兩個所述傳動軸總成的內壁均與所述中間傳動軸連接，兩個所述傳動軸總成的外壁均與所述外殼的內壁連接。

與現有技術相比，本發明的有益效果包括：通過上沖擊錘體的弧形面和下沖擊錘體的弧形面之間的相對運動，下沖擊錘體的弧形面由上沖擊錘體上的某一弧形面運動至與其相鄰的弧形面時，可實現軸向沖擊力，同時，通過在弧形面上設置凸起的圓弧面，在下沖擊錘體的弧形面在上沖擊錘體上的某一弧形面上運動的過程中，兩個凸起的圓弧面發生抵接，阻礙中間傳動軸繼續轉動，直至兩個凸起的圓弧面相互分離，從而產生軸線的沖擊力，因此，中間傳動軸轉動一圈，可實現多次的軸線可軸線轉動，沖擊效果更好，能有效的解決鉆柱黏滑與鉆頭卡鉆的雙重問題，該沖擊器的周向沖擊與軸向沖擊時間錯開，周向沖擊采用平面對沖沖擊，可有效增大周向沖擊功，避免了由于軸向分力造成鉆頭鉆削功力不足的問題；該沖擊器考慮了鉆壓的施加情況，采用加壓軸與中間傳動軸分開的方案，通過加壓軸與下傳動軸之前的滑動連接，即使鉆壓過大，軸向沖擊被碟簧組吸收，但周向沖擊依然有效，可有效避免了由鉆壓施加而導致的沖擊傳動總成失效和卡死問題。

附圖說明