一种机械式震动冲击器的制作方法

本实用新型涉及石油勘探机械领域，具体涉及一种机械式震动冲击器。

背景技术：

在油气井钻井上，钻井常采用钻头方法，由于地质构造复杂(如井壁坍塌、裸眼中地层的塑性流动和挤压)、技术措施不当(如停泵时间过长、钻头泥包等)，常常发生钻具遇阻卡钻，采用震击器来提高钻进破碎不同类型地层的效率，震击器是解除卡钻事故的有效工具之一，当需要震击器上击作业时，在地面施加足够的预拉力，工具内锁紧机构解锁，释放钻柱储能，震击器冲锤撞击砧座，储存在钻柱内的拉伸应变能迅速转变成动能，并以应力波的形式传递到卡点，使卡点处产生一个远远超过预拉力的张力，使受卡钻柱向上滑移，经过多次震击，受卡钻柱脱离卡点区域，震击器下击作业与此类似。

震击器的使用类型主要有随钻震击器、打捞震击器和地面震击器，随钻震击器要设计在钻柱组合中，如果钻进或者起下钻过程中遇卡，可以随时震击解卡，打捞震击器，只是在需要解卡时才上井作业，不可以长时间随钻工作，地面震击器只是在井口使用，其对卡点的震动效果是向下震击，现场使用比较方便，震击器的结构类型主要有机械式、液压式、机液式三种，机械式震击器利用机械摩擦原理，锁紧机构采用了一组棱带式的卡瓦，卡瓦副的释放由弹性套在压力作用下的变形来控制，震击力不受井内温度影响，机械式震击器可设计成震击力可调与不可调两种，可调震击器其震击力在井口调节，不可调震击器其震击力在产品组装时设定，现场不能调节，但整机长度短，工作安全可靠，而在石油勘探过程中深部地层岩石硬度大，可钻性级值高。钻头在钻进这些地层时，普遍存在机械钻速慢、钻井成本高等技术问题本实用新型提供一种机械式震动冲击器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：为解决石油勘探过程中深部地层岩石硬度大和可钻性级值高，钻头在钻进这些地层时，钻速慢和钻井成本高等技术问题，本实用新型提供一种机械式震动冲击器。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种机械式震动冲击器，包括轴设置在轴上端的马达总成，所述轴的下端设置有下接头，所述下接头和轴之间从下往上依次设置有圆螺母、下滑动键和下凸台，所述下凸台的上端设置有上凸台，所述下凸台与上凸台可沿相对旋转，所述上凸台的上端设置有冲击锤，所述冲击锤的上端设置有上滑动键，所述上滑动键的上端设置有弹性元件，所述弹性元件的上端设置有轴承。

进一步地，所述下凸台包括径向距离最小的下端部，径向距离最大的受压部和径向距离介于下端部与受压部之间的接触部A，所述上凸台包括径向距离最大的接触部B和连接部，所述接触部A和接触部B的直径相同。

进一步地，所述冲击锤的下端面与上凸台契合，所述冲击锤的上端面与弹性元件的下端面契合，所述冲击锤远离轴的一侧上端面设置有上滑动键，所述冲击锤可沿上滑动键沿轴向上下移动。

进一步地，所述轴的下端设置有外螺纹，所述圆螺母上设置有与轴上外螺纹匹配的内螺纹。

进一步地，所述下接头的中心设置有呈圆台形的中空结构。

进一步地，所述轴为中空结构。

本实用新型工作时：马达总成驱动轴旋转并传递扭矩，轴通过下滑动键带动钻头、下接头和下凸台的联接体旋转并传递扭矩。上凸台与上滑动键配合保持旋向静止。下凸台与上凸台的相对旋转由凸台的升程将上凸台与冲击锤的联接体沿上滑动键轴向推动，从而压缩弹性元件。下凸台与上凸台相对旋转到凸台升程最高点时，突降到凸台行程最低点弹性元件释放弹性力，推动上凸台与冲击锤的联接体沿上滑动键快速反向推动。冲击锤与下凸台锤击面发生撞击，从而产生震击力。下凸台与上凸台相对旋转从凸台升程最低点到凸台升程最高点完成周期性震击。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过马达总成驱动轴旋转并传递扭矩，轴通过下滑动键带动钻头、下接头和下凸台的联接体旋转并传递扭矩。上凸台与上滑动键配合保持旋向静止。下凸台与上凸台的相对旋转由凸台的升程将上凸台与冲击锤的联接体沿上滑动键轴向推动，从而压缩弹性元件。下凸台与上凸台相对旋转到凸台升程最高点时，突降到凸台行程最低点弹性元件释放弹性力，推动上凸台与冲击锤的联接体沿上滑动键快速反向推动。冲击锤与下凸台锤击面发生撞击，从而产生震击力。下凸台与上凸台相对旋转从凸台升程最低点到凸台升程最高点完成周期性震击，本实用新型在钻头原有旋转速度和重力加压不变的情况下，将弹性元件的弹性力以一种与旋转速度成正比的震击频率通过钻头对岩层施加一个冲击力，提高钻进破碎不同类型地层的效率，从而提高钻井效率，降低开采成本。

2、本实用新型所述下凸台包括径向距离最小的下端部，径向距离最大的受压部和径向距离介于下端部与受压部之间的接触部A，所述上凸台包括径向距离最大的接触部B和连接部，所述接触部A和接触部B的直径相同，以确保下凸台与上凸台的相对旋转由凸台的升程将上凸台与冲击锤的联接体沿上滑动键轴向推动时，能够最大程度将能量传递至弹性元件。

3、本实用新型所述冲击锤的下端面与上凸台契合，所述冲击锤的上端面与弹性元件的下端面契合，所述冲击锤远离轴的一侧上端面设置有上滑动键，所述冲击锤可沿上滑动键沿轴向上下移动，以确保上凸台与冲击锤的联接体将能量最大程度的传输至弹性元件，再由弹性元件释放弹性势能，能量传递至冲击锤使得冲击锤与下凸台锤击面发生撞击，从而确保产生震击力的震击力最大。

附图说明

图1是本实用新型一种机械式震动冲击器结构示意图；

图2是本实用新型下凸台和上凸台结构示意图；

图3是本实用新型冲击锤和弹性元件结构示意图；

附图标记：1-下接头，2-圆螺母，3-下滑动键，4-下凸台，4-1-下端部，4-2-受压部，4-3接触部A，5-上凸台，5-1-接触部B，5-2-连接部，6-冲击锤，7-上滑动键，8-弹性元件，9-轴承，10-轴，11-马达总成。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

实施例1

如图1所示，本实施例包括轴设置在轴上端的马达总成，所述轴的下端设置有下接头，所述下接头和轴之间从下往上依次设置有圆螺母、下滑动键和下凸台，所述下凸台的上端设置有上凸台，所述下凸台与上凸台可沿相对旋转，所述上凸台的上端设置有冲击锤，所述冲击锤的上端设置有上滑动键，所述上滑动键的上端设置有弹性元件，所述弹性元件的上端设置有轴承。

本实施例中马达总成驱动轴旋转并传递扭矩，轴通过下滑动键带动钻头、下接头和下凸台的联接体旋转并传递扭矩。上凸台与上滑动键配合保持旋向静止。下凸台与上凸台的相对旋转由凸台的升程将上凸台与冲击锤的联接体沿上滑动键轴向推动，从而压缩弹性元件。下凸台与上凸台相对旋转到凸台升程最高点时，突降到凸台行程最低点弹性元件释放弹性力，推动上凸台与冲击锤的联接体沿上滑动键快速反向推动。冲击锤与下凸台锤击面发生撞击，从而产生震击力。下凸台与上凸台相对旋转从凸台升程最低点到凸台升程最高点完成周期性震击。

实施例2

如图1所述，本实施例在实施例1的基础上进行进一步优化，具体实施方案如下：

所述下凸台包括径向距离最小的下端部，径向距离最大的受压部和径向距离介于下端部与受压部之间的接触部A，所述上凸台包括径向距离最大的接触部B和连接部，所述接触部A和接触部B的直径相同。

本实施例中，所述下凸台包括径向距离最小的下端部，径向距离最大的受压部和径向距离介于下端部与受压部之间的接触部A，所述上凸台包括径向距离最大的接触部B和连接部，所述接触部A和接触部B的直径相同，以确保下凸台与上凸台的相对旋转由凸台的升程将上凸台与冲击锤的联接体沿上滑动键轴向推动时，能够最大程度将能量传递至弹性元件。

实施例3

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上进行进一步优化，具体实施方案如下：

所述冲击锤的下端面与上凸台契合，所述冲击锤的上端面与弹性元件的下端面契合，所述冲击锤远离轴的一侧上端面设置有上滑动键，所述冲击锤可沿上滑动键沿轴向上下移动。

本实施例中，所述冲击锤的下端面与上凸台契合，所述冲击锤的上端面与弹性元件的下端面契合，所述冲击锤远离轴的一侧上端面设置有上滑动键，所述冲击锤可沿上滑动键沿轴向上下移动，以确保上凸台与冲击锤的联接体将能量最大程度的传输至弹性元件，再由弹性元件释放弹性势能，能量传递至冲击锤使得冲击锤与下凸台锤击面发生撞击，从而确保产生震击力的震击力最大。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。