一种近钻头轴向冲击器的制造方法

文档序号:63092阅读:412来源:国知局
专利名称:一种近钻头轴向冲击器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种近钻头轴向冲击器,属于钻井设备领域,包括工具主体,工具主体为空心圆柱体,工具主体内腔直径为从上到下依次缩小的三段式空腔;第一段空腔内居中设有中心轴,中心轴通过定位组件与工具主体转动连接,中心轴的外圈由上到下依次设有液流出孔、涡轮组、液流入孔和花键,花键连接阀板的上端;阀板的下端面为凹凸面且与冲击接头的上端面动配合,冲击接头的上端面为凹凸面且与阀板的下端面匹配设置;冲击接头的下端穿过第三段空腔与外部的钻头连接。本实用新型结构简单,易于实现,成本较低,没有冲击锤或者弹簧等机构,能量利用效率高,钻头纵向振动冲击功大,解决了常规冲击器结构复杂,寿命短,冲击效能低的问题,切实提高破岩效率。
【专利说明】
一种近钻头轴向冲击器
技术领域
[0001]本实用新型属于钻井设备领域,尤其涉及适用于中硬到硬地层的一种近钻头轴向冲击器。
【背景技术】
[0002]破岩技术是油气钻井技术的核心内容,随着油气田开发日益深入,高效破岩技术更是提高破岩效率、减少钻进时间和安全、快速地降低钻井成本的重要因素之一,破岩技术的好坏直接决定着钻井速度和成本,更决定着钻井工程的经济效益。
[0003]当前,破岩用的各种冲击器是提高深井机械钻速的主要井下动力工具,而其中水力振荡冲击器以不需要额外补充能量,原理简单等优点,为科研工作人员所重视,科研人员对此也进行了大量的研究。但是国内应用到现场常规冲击器均存在以下缺点:1、存在较多的连接、活动件,结构复杂;2、由于弹簧等缓冲储能装置以及冲击锤等中间结构的存在,冲击器的冲击功大大降低,影响了冲击器冲击效能;3、薄弱部位较多,降低了冲击器寿命。这些问题的存在严重制约了液动冲击器在现场的推广和使用。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此,本实用新型旨在提出冲击更加高效的一种近钻头轴向冲击器。
[0005]为达到上述目的,本实用新型的技术方案是这样实现的:一种近钻头轴向冲击器,包括工具主体,所述工具主体为空心圆柱体,所述工具主体内腔直径为从上到下依次缩小的三段式空腔;
[0006]第一段空腔内居中设有中心轴,所述中心轴通过定位组件与所述工具主体转动连接,所述中心轴的外圈由上到下依次设有液流出孔、涡轮组、液流入孔和花键,所述涡轮组包括定子和转子,所述定子和所述转子的叶片扭转方向相反,所述花键连接阀板的上端;
[0007]所述阀板同轴设置在第二段空腔内,所述阀板的下端面为凹凸面且与冲击接头的上端面动配合,所述冲击接头的上端面为凹凸面且与所述阀板的下端面匹配设置;
[0008]所述冲击接头的上端设在所述第二段空腔内,所述冲击接头的下端穿过第三段空腔与外部的钻头连接。
[0009]进一步的,所述冲击接头通过双母接头与外部的钻头连接。
[0010]进一步的,所述第三段空腔的断面为正m边形,3彡m彡10。
[0011]进一步的,所述转子和定子配套设置且数量为多套,多套所述转子和定子从上到下依次平行设在所述中心轴的外圈。
[0012]进一步的,所述凹凸面为波浪面。
[0013]进一步的,所述凹凸面为锯齿面。
[0014]进一步的,所述定位组件为两组,设在所述中心轴的两端,所述定位组件包括支撑板和轴承,所述轴承一端与所述第一段空腔和所述第二段空腔的台阶面重合,另一端与所述支撑板的一侧重合,所述支撑板与所述工具主体的内侧固定设置,所述支撑板和轴承均与所述中心轴同轴设置且转动连接。
[0015]进一步的,所述工具主体的上端通过上接头与外部的钻柱连接。
[0016]与现有技术相比,本实用新型具有的优点和积极效果是:1、本实用新型阀板与冲击接头采用凹凸面接触,取消了冲击锤或者弹簧等中间机构,结构简单,连接件较小,易于实现,成本较低且能量利用效率高,钻头纵向振动冲击功大;2、定子转子配合,钻井液对中心轴轴向力小,扭矩大,。涡轮多级串联,提供更高频率,更大扭矩;3、第三段空腔断面采用多边形结构,与冲击接头配合,传递扭矩,限制冲击接头只能在轴向运动,防止旋转。
【附图说明】
一种近钻头轴向冲击器的制造方法附图
[0017]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0018]图1是本实用新型一种近钻头轴向冲击器的结构示意图。
[0019]图2是本实用新定子和转子侧面展开的结构示意图。
[0020]图3是本实用新型中心轴的结构示意图。
[0021 ]图4是本实用新型中心轴的C-C剖视图。
[0022]图5是本实用新型阀板波浪面的不意图。
[0023]附图标记说明:
[0024]1-工具本体;2-涡轮组;3-中心轴;4-阀板;5-冲击接头;6_双母接头;7_上接头;8_固定罩;9-支撑板;10-轴承;11-液流出孔;12-液流入孔;13-定子;14-转子;15-花键;16-波浪面。
【具体实施方式】
[0025]需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0026]在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
[0027]在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0028]下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。
[0029]如图1、图2、图3和图4所示,本实用新型为一种近钻头轴向冲击器,包括工具主体I,工具主体I为空心圆柱体,工具主体I内腔直径为从上到下依次缩小的三段式空腔;
[0030]第一段空腔内居中设有中心轴3,中心轴3通过定位组件与工具主体I转动连接,中心轴3的外圈由上到下依次设有液流出孔11、涡轮组2、液流入孔12和花键15,涡轮组2包括定子13和转子14,定子13和转子14的叶片扭转方向相反,花键15连接阀板4的上端;优选地,涡轮组2通过固定罩8固定在中心轴3上,固定罩8放置在涡轮组2上部,与中心轴配合,将涡轮组2压紧固定在中心轴3中部涡轮组2部位的台肩上。
[0031]阀板4同轴设置在第二段空腔内,阀板4的下端面为凹凸面且与冲击接头5的上端面动配合,冲击接头5的上端面为凹凸面且与阀板4的下端面匹配设置;
[0032]冲击接头5的上端设在第二段空腔内,冲击接头5的下端穿过第三段空腔与外部的钻头连接。
[0033]优选地,冲击接头5通过双母接头6与外部的钻头连接,将纵向振动传递给钻头。
[0034]优选地,第三段空腔的断面为正m边形,3彡10。
[0035]优选地,转子14和定子13配套设置且数量为多套,多套转子14和定子13从上到下依次平行设在中心轴3的外圈,当钻井液先流过定子13时,实现液流转向,经过转向的液流,垂直作用在转子14叶片上,减小了对转子14的轴向力,增加了扭转力,实现转子14的高速转动。
[0036]优选地,凹凸面为波浪面16。
[0037]优选地,凹凸面为锯齿面,此是凹凸面的一种优选方式,只要是通过配合面的错动,实现阀板和冲击接头的相互运动,都是凹凸面的范围。
[0038]优选地,定位组件为两组,设在中心轴3的两端,定位组件包括支撑板9和轴承10,轴承10—端与第一段空腔和第二段空腔的台阶面重合,另一端与支撑板9的一侧重合,支撑板9与工具主体I的内侧固定设置,支撑板和轴承10均与中心轴3同轴设置且转动连接,保证中心轴3居中设置,且轴向方向对中心轴3进行定位。
[0039]优选地,工具主体I的上端通过上接头7与外部的钻柱连接。
[0040]在实际的使用过程中,钻井液经上接头7进入中心轴3内,通过中心轴3上出液部位的液流出孔11进入涡轮组2的上部,钻井液通过涡轮组2的定子13后,实现转向,转向的液流垂直冲击转子14,进而推动中心轴2高速旋转,中心轴2通过下部的花键15带动阀板4旋转,当阀板4下凹凸面的凸起部位与冲击接头5上凹凸表面的凹陷部位重合时,冲击接头5处于上极限点,随着阀板4转动,阀板下凹凸面与冲击接头5上凹凸面形成错位移动,冲击接头5下移,当阀板4下凹凸的凸起部位与冲击接头5上凹凸面的凸起部位重合时,冲击接头5处于下极限点,阀板4继续旋转,在钻压作用下,冲击钻头5开始向上运动,如此循环往复,在波浪表面和钻压的共同作用下,冲击接头5带动钻头实现轴向振动。
[0041]以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例,不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种近钻头轴向冲击器,其特征在于:包括工具主体(I),所述工具主体(I)为空心圆柱体,所述工具主体(I)内腔直径为从上到下依次缩小的三段式空腔; 第一段空腔内居中设有中心轴(3),所述中心轴(3)通过定位组件与所述工具主体(I)转动连接,所述中心轴(3)的外圈由上到下依次设有液流出孔(II)、涡轮组(2)、液流入孔(12)和花键(15),所述涡轮组(2)包括定子(13)和转子(14),所述定子(13)和所述转子(14)的叶片扭转方向相反,所述花键(15)连接阀板(4)的上端; 所述阀板(4)同轴设置在第二段空腔内,所述阀板(4)的下端面为凹凸面且与冲击接头(5)的上端面动配合,所述冲击接头(5)的上端面为凹凸面且与所述阀板(4)的下端面匹配设置; 所述冲击接头(5)的上端设在所述第二段空腔内,所述冲击接头(5)的下端穿过第三段空腔与外部的钻头连接。2.根据权利要求1所述的一种近钻头轴向冲击器,其特征在于:所述冲击接头(5)通过双母接头(6)与外部的钻头连接。3.根据权利要求1所述的一种近钻头轴向冲击器,其特征在于:所述第三段空腔的断面为正111边形,3<m<10。4.根据权利要求1所述的一种近钻头轴向冲击器,其特征在于:所述转子(14)和定子(13)配套设置且数量为多套,多套所述转子(14)和定子(13)从上到下依次平行设在所述中心轴(3)的外圈。5.根据权利要求1所述的一种近钻头轴向冲击器,其特征在于:所述凹凸面为波浪面(16)。6.根据权利要求1所述的一种近钻头轴向冲击器,其特征在于:所述凹凸面为锯齿面。7.根据权利要求1?6任一项所述的一种近钻头轴向冲击器,其特征在于:所述定位组件为两组,设在所述中心轴(3)的两端,所述定位组件包括支撑板(9)和轴承(10),所述轴承(10)—端与所述第一段空腔和所述第二段空腔的台阶面重合,另一端与所述支撑板(9)的一侧重合,所述支撑板(9)与所述工具主体(I)的内侧固定设置,所述支撑板(9)和轴承(10)均与所述中心轴(3)同轴设置且转动连接。8.根据权利要求1?6任一项所述的一种近钻头轴向冲击器,其特征在于:所述工具主体(I)的上端通过上接头(7)与外部的钻柱连接。
【文档编号】E21B4/06GK205713964SQ201620398635
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】邱晓宁, 陈世春, 刘永峰, 周俊然, 郭菲, 张苏, 张耕培, 范永涛
【申请人】中国石油集团渤海钻探工程有限公司
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