[發明專利]一種高效射吸式液動沖擊器

在審

• 申請號: 202011621905.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112627720A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 劉曉陽;李博
• 申請（專利權）人: 核工業北京地質研究院
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16;E21B12/00;E21B10/61
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 陳麗麗

本發明屬于鉆井機械領域，具體涉及一種高效射吸式液動沖擊器，包括：上接頭、噴嘴、承噴器、限位導向套、活閥、沖擊錘桿、外管、下缸套和沖擊砧座接頭；噴嘴安裝于上接頭的中心孔內，上接頭下部安裝于外管上端內，限位導向套安裝于外管的上部內孔內，活閥的上部限位臺階懸掛于限位導向套的限位環位置，承噴器的上端安裝于限位導向套的上端部內孔中，承噴器的下端導管插入至活閥上端內孔，沖擊錘桿的上端安裝于限位導向套的下部內孔中；沖擊錘桿下端和沖擊砧座接頭上端均安裝在下缸套內，沖擊砧座接頭上部安裝于外管下端內，下缸套安裝于外管下部內孔中。本發明能夠產生穩定的射吸性能，降低啟動流量和工作壓力，提高液動沖擊器的工作性能。

技術領域

本發明屬于鉆井機械領域，具體涉及一種高效射吸式液動沖擊器。

背景技術

液動沖擊器安裝在回轉鉆具上，作為輔助碎巖工具，廣泛應用于鉆探、鉆井領域，包括地質礦產資源鉆探、石油鉆井、頁巖氣鉆井、煤層氣鉆井、水文水井鉆探、工程施工等領域。有利于提高鉆進效率、提高巖心采取率、預防破碎巖層堵卡鉆具、提高鉆頭使用壽命、控制鉆孔偏斜。

射吸式液動沖擊器的活閥和沖錘主要依靠噴嘴產生的卷吸力使其上行，在上位時利用錘閥瞬時切斷水路產生水擊作用推動沖錘活塞向下運動擊打砧子，通過沖錘對砧子的高速撞擊產生沖擊能量，對鉆頭施加周期性沖擊載荷，實現沖擊回轉破碎巖石。同其它的液動沖擊器相比，它無彈簧裝置、結構簡單，易損件少，耐背壓性能好。

常規的射吸式液動沖擊器的射吸閥控機構中，液體通過噴嘴產生高速液流，無論是套閥式還是芯閥式結構，均利用活閥或沖擊錘的上端作為承噴元件。所以，常規式液動沖擊器的活閥和沖擊錘既是射吸元件又是執行元件。該結構的不足之處：在沖擊器啟動時，由于活閥和沖擊錘均處于下位，噴嘴和承噴口的承噴距離為最大位置，注定了該類型沖擊器在啟動時需要較大噴嘴射流速度，所以要求噴嘴孔直徑加工尺寸較小，需要較大的初始啟動流量，啟動壓力大。活閥和沖擊錘在上下運動過程中，與噴嘴的承噴距離始終在動態變化，射吸力也在動態變化，射吸性能不是處于穩定狀態，從而影響沖擊器的整體性能穩定。射吸結構參數隨著零件的運動而動態變化，導致射吸力動態變化，從而導致沖擊頻率不穩、功率下降、水能利用率低、沖擊器工作性能下降等問題出現。這是制約射吸式液動沖擊器在地質巖心鉆領域幾十年沒有推廣應用的主要原因。

因此，亟待開發一種新型射吸式液動沖擊器，能夠克服現有的射吸式液動沖擊器存在的不足，廣泛應用于地質巖心鉆領域。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中射吸式液動沖擊器存在的啟動流量大、啟動和工作壓力高、性能不穩定、能量利用率低的缺陷，提供一種高效射吸式液動沖擊器，通過在沖擊器中安裝由噴嘴與承噴元件組成的固定射吸單元，使得射吸結構參數固定，產生穩定的射吸性能，能夠有效提高液動沖擊器工作可靠性、提高水能利用率、降低啟動流量和工作壓力、提高液動沖擊器的工作性能。

實現本發明目的的技術方案：

一種高效射吸式液動沖擊器，所述沖擊器包括：上接頭、噴嘴、承噴器、限位導向套、活閥、沖擊錘桿、外管、下缸套和沖擊砧座接頭；噴嘴安裝于上接頭的中心孔內，噴嘴的外側下端設置有限位臺階，噴嘴通過上接頭的中心孔中的限位臺階限位固定；

上接頭下部安裝于外管上端內，上接頭下部與外管上端配合連接；外管上部設有上部內孔和上部內孔限位臺階，限位導向套安裝于外管的上部內孔內，通過外管的上部內孔限位臺階限位固定，限位導向套外表面與外管內孔表面滑動密封配合；限位導向套的中部設計有帶中心孔的限位環，活閥安裝于限位導向套的限位環中心孔中，活閥的上部限位臺階懸掛于限位導向套的限位環位置；

承噴器的上端安裝于限位導向套的上端部內孔中，承噴器的上端與限位導向套的上端部內孔間隙配合，承噴器的上端的下表面由限位導向套的上部內孔臺階限位，承噴器的上端面由上接頭的下端面限位，承噴器的上端面與限位導向套的上端面平齊；承噴器的下端導管插入至活閥上端內孔，承噴器外表面與活閥內孔滑動密封配合；