一种高频往复扭转发生器的制造方法
【专利摘要】一种用于石油天然气钻井的高频往复扭转发生器。它能够将泥浆的压力能转换为液压锤的周向往复冲击。其技术方案是：主要是由上接头、连接头上、中心管、拨叉开关、液压锤、阀体、下接头组成;上接头与下接头以间隙配合,用挡圈定位,固定后内部形成空腔,空腔由上到下依次是连接头上、中心管、拨叉开关、锁紧螺母、上端盖、密封环、液压锤、阀体、定位挡圈;中心管、拨叉开关、液压锤和阀体形成转动配合;中心管、拨叉开关、液压锤、阀体周向都有通孔。该工具通过泥浆压力带动液压锤转动产生周期的周向振动冲击，提高钻头的破岩效率和机械钻速,同时可以有效的避免卡钻现象导致的钻头切削齿崩坏，从而延长钻头寿命。
【专利说明】一种高频往复扭转发生器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于石油天然气钻井的高频往复扭转发生器。
【背景技术】
[0002]在岩石的破碎过程中，主要受到压、剪形式的作用力，其中，岩石的抗压强度最大。现有的钻头技术，主要以纵向振动为主，包括水力加压器、空气锤、冲击钻头等等，但是由于钻头的抗压强度较高，其效果并不是很明显。根据岩石破碎性能特点，进行剪切方向的振动工具设计，对破岩具有更明显效果，提高钻头破岩性能。
[0003]基于此，本发明提出一种振动工具，将泥浆压力能转化成为冲击锤的周向往复冲击，使钻头破岩过程切削齿产生周向方面振动，以振动剪切方式破岩，提高机械钻速。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:为了将泥浆的压力转化为周向的振动，进而提高钻头的破岩效率，缩短钻井周期，特提供一种高频往复扭转发生器。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种高频往复扭转发生器，主要是由上接头、连接头上、中心管、拨叉开关、液压锤、阀体、下接头组成，其特征在于，上接头在上，下接头在下，两者以间隙配合，用挡圈定位，固定后内部形成空腔，空腔由上到下依次是连接头上、中心管、拨叉开关、锁紧螺母、上端盖、密封环、液压锤、阀体、定位挡圈；连接头上轴向有通孔，下端与中心管通过螺纹连接；中心管上端设有螺纹，轴向有对称分布的排水孔，中间有螺旋形流水通孔，下端与阀体相连接；上端盖紧贴上接头内壁，以锁紧螺母定位；所述密封环位于上端盖和液压锤之间；中心管、拨叉开关、液压锤和阀体形成转动配合，其中阀体整体成圆柱状，其外壁设有对称分布的四个进水通道，内壁设置有两个对称的冲击仓，冲击仓与冲击仓之间设置有两组对称的导向通道；所述的液压锤外表面对称设有横截面为扇形的扇形块，两个扇形块放置于冲击仓内，且扇形块的外表面贴在冲击仓的内壁上；所述液压锤内表面设有两个长方形凸出块，放置于换向通道内；所述的拨叉开关下端外表面设有两个对称的换向通道，每个换向通道两侧均设有拨叉导流道，与拨叉导流道和螺旋流水通道相贯通，上端设有换流通孔，与中心管上端排水孔相通；阀体下端有外表面设有螺纹，与下接头相连，内表面设有螺纹与中心管相连。
[0006]本发明的有益效果是:(1)提高破岩效率:通过泥浆压力带动液压锤转动产生周期性的周向振动冲击，提闻钻头的破岩效率和机械钻速；(2)延长钻头寿命:广生稳定的周向振动，可以有效的避免卡钻现象导致的钻头切削齿崩坏，从而延长钻头寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明一种高频往复扭转发生器的结构示意图。
[0008]图中:1.上接头，2.连接头上，3.中心管，4.换流通孔，5.排水孔，6.拨叉开关，7锁紧螺母，8.上端盖，9.密封环，10.液压锤，11.螺旋形流水通孔，12.阀体，13.定位挡圈，14.下接头。
[0009]图2为图1中的A-A截面图。
[0010]图3为图1中B-B截面图。
[0011]图中:15.扇形块，16.进水通道，17拨叉导流道，18.导向通道，19.冲击仓，20.凸出块，21.流水通道，22.换向通道，23.液压锤导流道。
[0012]图4-图7为图1中的A-A截面的运动图。
【具体实施方式】
[0013]如图1-图7所示，一种高频往复扭转发生器，主要是由上接头1、连接头上2、中心管3、拨叉开关6、液压锤10、阀体12、下接头14等组成，其特征在于，上接头I在上，下接头14在下，两者以间隙配合，用挡圈定位，固定后内部形成空腔，空腔由上到下依次是连接头上2、中心管3、拨叉开关6、锁紧螺母7、上端盖8、密封环9、液压锤10、阀体12、定位挡圈13 ;连接头上2轴向有通孔，下端与中心管3通过螺纹连接；中心管3上端设有螺纹，轴向有对称分布的排水孔5，中间有螺旋形流水通孔11，下端与阀体12相连接；上端盖8紧贴上接头内壁，以锁紧螺母7定位；所述密封环9位于上端盖8和液压锤10之间；中心管
3、拨叉开关6、液压锤10和阀体12形成转动配合，其中阀体12整体成圆柱状，其外壁设有对称分布的四个进水通道16,内壁设置有两个对称的冲击仓19,冲击仓19与冲击仓19之间设置有两组对称的导向通道18 ;所述的液压锤10外表面对称设有横截面为扇形的扇形块15,两个扇形块15放置于冲击仓19内，且扇形块15的外表面贴在冲击仓19的内壁上；所述液压锤10内表面设有两个长方形凸出块20，放置于换向通道22内；所述的拨叉开关17下端外表面设有两个对称的换向通道22，每个换向通道22两侧均设有拨叉导流道17，与拨叉导流道17和螺旋流水通道11相贯通，上端设有换流通孔4，与中心管上端排水孔5相通；阀体12下端外表面设有螺纹，与下接头14相连，内表面设有螺纹与中心管3相连。
[0014]工作时，旋转钻柱带动上接头I旋转，泥浆进入上接头I后，泥浆分为三部分:一部分通过中心管3作用于钻头；一部分流入中心管3后，流入换流通孔4; 一部分流入中心管3后，流入拨叉导流道17。当泥浆进入拨叉导流道17后，推动拨叉开关6和液压锤10向冲击仓19的低压区逆时针旋转，此时，换流通孔4和排水孔5相通，进水通道16关闭；当液压锤10紧贴冲击仓19的低压区内壁时，泥浆通过换流通孔4，进入进水通道16，进而进入冲击仓19内，推动拨叉开关6逆时针旋转，直到凸起块20紧贴换向通道22内壁，拨叉开关6换向结束；拨叉开关6上端的换流通孔4与中心管的排水孔5错开，泥浆从中心管3内流入拨叉导流道17，进而流入冲击仓19内，推动拨叉开关6和液压锤10绕中心管顺时针运动；当液压锤10紧贴冲击仓内壁时，换流通孔4和排水孔5相通，泥浆从换流通孔4进入到冲击仓19内，推到拨叉开关6顺时针运动，直到凸起块20贴着换向通道22内壁。这样就可以实现液压锤10顺时针冲击过程和逆时针冲击过程往复进行。
【权利要求】
1.一种高频往复扭转发生器，主要是由上接头、连接头上、中心管、拨叉开关、液压锤、阀体、下接头等组成，其特征在于，上接头(I)在上，下接头(14)在下，两者以间隙配合，用挡圈定位，固定后内部形成空腔，空腔由上到下依次是连接头上(2)、中心管(3)、拨叉开关(6)、锁紧螺母(7)、上端盖(8)、密封环(9)、液压锤(10)、阀体(12)、定位挡圈(13);连接头上(2)轴向有通孔，下端与中心管(3)通过螺纹连接；中心管(3)上端设有螺纹，轴向有对称分布的排水孔(5)，中间有螺旋形流水通孔(11)，下端与阀体(12)相连接；上端盖(8)紧贴上接头(I)内壁，以锁紧螺母(7)定位；所述密封环(9)位于上端盖(8)和液压锤(10)之间；中心管(3)、拨叉开关(6)、液压锤(10)和阀体(12)形成转动配合，其中阀体(12)整体成圆柱状，其外壁设有对称分布的四个进水通道(16)，内壁设置有两个对称的冲击仓(19),冲击仓(19)与冲击仓(19)之间设置有两组对称的导向通道(18);所述的液压锤(10)外表面对称设有横截面为扇形的扇形块(15),两个扇形块(15)放置于冲击仓(19)内，且扇形块(15)的外表面贴在冲击仓(19)的内壁上；所述液压锤(10)内表面设有两个长方形凸出块(20)，放置于换向通道(22)内；所述的拨叉开关(17)下端外表面设有两个对称的换向通道(22)，每个换向通道(22)两侧均设有拨叉导流道(17)，与拨叉导流道(17)和螺旋流水通道(11)相贯通，上端设有换流通孔(4)，与中心管上端排水孔(5)相通；阀体(12)下端外表面设有螺纹，与下接头(14)相连，内表面设有螺纹与中心管(3)相连。
2.根据权利要求1所述的一种高频往复扭转发生器，其特征在于，换流通孔(4)对称布置，，每个换流通孔夹角为40°。
3.根据权利要求1所述的一种高频往复扭转发生器，其特征在于，排水孔(5)对称布置，每个排水孔夹角为20°。
【文档编号】E21B4/02GK103883247SQ201410156621
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】田家林, 朱永豪, 杨琳, 庞小林, 李友, 付传红, 夏天鸿, 刘刚, 袁长福, 杨志, 吴纯明 申请人:西南石油大学