專利名稱:一種近鉆頭軸向沖擊器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種近鉆頭軸向沖擊器，屬于鉆井設(shè)備領(lǐng)域，包括工具主體，工具主體為空心圓柱體，工具主體內(nèi)腔直徑為從上到下依次縮小的三段式空腔；第一段空腔內(nèi)居中設(shè)有中心軸，中心軸通過定位組件與工具主體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，中心軸的外圈由上到下依次設(shè)有液流出孔、渦輪組、液流入孔和花鍵，花鍵連接閥板的上端；閥板的下端面為凹凸面且與沖擊接頭的上端面動(dòng)配合，沖擊接頭的上端面為凹凸面且與閥板的下端面匹配設(shè)置；沖擊接頭的下端穿過第三段空腔與外部的鉆頭連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，成本較低，沒有沖擊錘或者彈簧等機(jī)構(gòu)，能量利用效率高，鉆頭縱向振動(dòng)沖擊功大，解決了常規(guī)沖擊器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壽命短，沖擊效能低的問題，切實(shí)提高破巖效率。
【專利說明】
一種近鉆頭軸向沖擊器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于鉆井設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及適用于中硬到硬地層的一種近鉆頭軸向沖擊器。
【背景技術(shù)】
[0002]破巖技術(shù)是油氣鉆井技術(shù)的核心內(nèi)容，隨著油氣田開發(fā)日益深入，高效破巖技術(shù)更是提高破巖效率、減少鉆進(jìn)時(shí)間和安全、快速地降低鉆井成本的重要因素之一，破巖技術(shù)的好壞直接決定著鉆井速度和成本，更決定著鉆井工程的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]當(dāng)前，破巖用的各種沖擊器是提高深井機(jī)械鉆速的主要井下動(dòng)力工具，而其中水力振蕩沖擊器以不需要額外補(bǔ)充能量，原理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，為科研工作人員所重視，科研人員對(duì)此也進(jìn)行了大量的研究。但是國(guó)內(nèi)應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)沖擊器均存在以下缺點(diǎn):1、存在較多的連接、活動(dòng)件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜;2、由于彈簧等緩沖儲(chǔ)能裝置以及沖擊錘等中間結(jié)構(gòu)的存在，沖擊器的沖擊功大大降低，影響了沖擊器沖擊效能；3、薄弱部位較多，降低了沖擊器壽命。這些問題的存在嚴(yán)重制約了液動(dòng)沖擊器在現(xiàn)場(chǎng)的推廣和使用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出沖擊更加高效的一種近鉆頭軸向沖擊器。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種近鉆頭軸向沖擊器，包括工具主體，所述工具主體為空心圓柱體，所述工具主體內(nèi)腔直徑為從上到下依次縮小的三段式空腔；
[0006]第一段空腔內(nèi)居中設(shè)有中心軸，所述中心軸通過定位組件與所述工具主體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述中心軸的外圈由上到下依次設(shè)有液流出孔、渦輪組、液流入孔和花鍵，所述渦輪組包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子和所述轉(zhuǎn)子的葉片扭轉(zhuǎn)方向相反，所述花鍵連接閥板的上端；
[0007]所述閥板同軸設(shè)置在第二段空腔內(nèi)，所述閥板的下端面為凹凸面且與沖擊接頭的上端面動(dòng)配合，所述沖擊接頭的上端面為凹凸面且與所述閥板的下端面匹配設(shè)置；
[0008]所述沖擊接頭的上端設(shè)在所述第二段空腔內(nèi)，所述沖擊接頭的下端穿過第三段空腔與外部的鉆頭連接。
[0009]進(jìn)一步的，所述沖擊接頭通過雙母接頭與外部的鉆頭連接。
[0010]進(jìn)一步的，所述第三段空腔的斷面為正m邊形，3彡m彡10。
[0011]進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子和定子配套設(shè)置且數(shù)量為多套，多套所述轉(zhuǎn)子和定子從上到下依次平行設(shè)在所述中心軸的外圈。
[0012]進(jìn)一步的，所述凹凸面為波浪面。
[0013]進(jìn)一步的，所述凹凸面為鋸齒面。
[0014]進(jìn)一步的，所述定位組件為兩組，設(shè)在所述中心軸的兩端，所述定位組件包括支撐板和軸承，所述軸承一端與所述第一段空腔和所述第二段空腔的臺(tái)階面重合，另一端與所述支撐板的一側(cè)重合，所述支撐板與所述工具主體的內(nèi)側(cè)固定設(shè)置，所述支撐板和軸承均與所述中心軸同軸設(shè)置且轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0015]進(jìn)一步的，所述工具主體的上端通過上接頭與外部的鉆柱連接。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:1、本實(shí)用新型閥板與沖擊接頭采用凹凸面接觸，取消了沖擊錘或者彈簧等中間機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接件較小，易于實(shí)現(xiàn)，成本較低且能量利用效率高，鉆頭縱向振動(dòng)沖擊功大;2、定子轉(zhuǎn)子配合，鉆井液對(duì)中心軸軸向力小，扭矩大，。渦輪多級(jí)串聯(lián)，提供更高頻率，更大扭矩;3、第三段空腔斷面采用多邊形結(jié)構(gòu)，與沖擊接頭配合，傳遞扭矩，限制沖擊接頭只能在軸向運(yùn)動(dòng)，防止旋轉(zhuǎn)。
【附圖說明】

[0017]構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1是本實(shí)用新型一種近鉆頭軸向沖擊器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新定子和轉(zhuǎn)子側(cè)面展開的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3是本實(shí)用新型中心軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖4是本實(shí)用新型中心軸的C-C剖視圖。
[0022]圖5是本實(shí)用新型閥板波浪面的不意圖。
[0023]附圖標(biāo)記說明:
[0024]1-工具本體;2-渦輪組;3-中心軸;4-閥板;5-沖擊接頭;6_雙母接頭;7_上接頭;8_固定罩;9-支撐板;10-軸承；11-液流出孔;12-液流入孔；13-定子;14-轉(zhuǎn)子;15-花鍵;16-波浪面。
【具體實(shí)施方式】
[0025]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0026]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0027]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例做詳細(xì)說明。
[0029]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實(shí)用新型為一種近鉆頭軸向沖擊器，包括工具主體I，工具主體I為空心圓柱體，工具主體I內(nèi)腔直徑為從上到下依次縮小的三段式空腔；
[0030]第一段空腔內(nèi)居中設(shè)有中心軸3，中心軸3通過定位組件與工具主體I轉(zhuǎn)動(dòng)連接，中心軸3的外圈由上到下依次設(shè)有液流出孔11、渦輪組2、液流入孔12和花鍵15，渦輪組2包括定子13和轉(zhuǎn)子14，定子13和轉(zhuǎn)子14的葉片扭轉(zhuǎn)方向相反，花鍵15連接閥板4的上端;優(yōu)選地，渦輪組2通過固定罩8固定在中心軸3上，固定罩8放置在渦輪組2上部，與中心軸配合，將渦輪組2壓緊固定在中心軸3中部渦輪組2部位的臺(tái)肩上。
[0031]閥板4同軸設(shè)置在第二段空腔內(nèi)，閥板4的下端面為凹凸面且與沖擊接頭5的上端面動(dòng)配合，沖擊接頭5的上端面為凹凸面且與閥板4的下端面匹配設(shè)置；
[0032]沖擊接頭5的上端設(shè)在第二段空腔內(nèi)，沖擊接頭5的下端穿過第三段空腔與外部的鉆頭連接。
[0033]優(yōu)選地，沖擊接頭5通過雙母接頭6與外部的鉆頭連接，將縱向振動(dòng)傳遞給鉆頭。
[0034]優(yōu)選地，第三段空腔的斷面為正m邊形，3彡10。
[0035]優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子14和定子13配套設(shè)置且數(shù)量為多套，多套轉(zhuǎn)子14和定子13從上到下依次平行設(shè)在中心軸3的外圈，當(dāng)鉆井液先流過定子13時(shí)，實(shí)現(xiàn)液流轉(zhuǎn)向，經(jīng)過轉(zhuǎn)向的液流，垂直作用在轉(zhuǎn)子14葉片上，減小了對(duì)轉(zhuǎn)子14的軸向力，增加了扭轉(zhuǎn)力，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子14的高速轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0036]優(yōu)選地，凹凸面為波浪面16。
[0037]優(yōu)選地，凹凸面為鋸齒面，此是凹凸面的一種優(yōu)選方式，只要是通過配合面的錯(cuò)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閥板和沖擊接頭的相互運(yùn)動(dòng)，都是凹凸面的范圍。
[0038]優(yōu)選地，定位組件為兩組，設(shè)在中心軸3的兩端，定位組件包括支撐板9和軸承10，軸承10—端與第一段空腔和第二段空腔的臺(tái)階面重合，另一端與支撐板9的一側(cè)重合，支撐板9與工具主體I的內(nèi)側(cè)固定設(shè)置，支撐板和軸承10均與中心軸3同軸設(shè)置且轉(zhuǎn)動(dòng)連接，保證中心軸3居中設(shè)置，且軸向方向?qū)χ行妮S3進(jìn)行定位。
[0039]優(yōu)選地，工具主體I的上端通過上接頭7與外部的鉆柱連接。
[0040]在實(shí)際的使用過程中，鉆井液經(jīng)上接頭7進(jìn)入中心軸3內(nèi)，通過中心軸3上出液部位的液流出孔11進(jìn)入渦輪組2的上部，鉆井液通過渦輪組2的定子13后，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向的液流垂直沖擊轉(zhuǎn)子14，進(jìn)而推動(dòng)中心軸2高速旋轉(zhuǎn)，中心軸2通過下部的花鍵15帶動(dòng)閥板4旋轉(zhuǎn)，當(dāng)閥板4下凹凸面的凸起部位與沖擊接頭5上凹凸表面的凹陷部位重合時(shí)，沖擊接頭5處于上極限點(diǎn)，隨著閥板4轉(zhuǎn)動(dòng)，閥板下凹凸面與沖擊接頭5上凹凸面形成錯(cuò)位移動(dòng)，沖擊接頭5下移，當(dāng)閥板4下凹凸的凸起部位與沖擊接頭5上凹凸面的凸起部位重合時(shí)，沖擊接頭5處于下極限點(diǎn)，閥板4繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在鉆壓作用下，沖擊鉆頭5開始向上運(yùn)動(dòng)，如此循環(huán)往復(fù)，在波浪表面和鉆壓的共同作用下，沖擊接頭5帶動(dòng)鉆頭實(shí)現(xiàn)軸向振動(dòng)。
[0041]以上對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實(shí)用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種近鉆頭軸向沖擊器，其特征在于:包括工具主體(I)，所述工具主體(I)為空心圓柱體，所述工具主體(I)內(nèi)腔直徑為從上到下依次縮小的三段式空腔； 第一段空腔內(nèi)居中設(shè)有中心軸(3)，所述中心軸(3)通過定位組件與所述工具主體(I)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述中心軸(3)的外圈由上到下依次設(shè)有液流出孔(II)、渦輪組(2)、液流入孔(12)和花鍵(15)，所述渦輪組(2)包括定子(13)和轉(zhuǎn)子(14)，所述定子(13)和所述轉(zhuǎn)子(14)的葉片扭轉(zhuǎn)方向相反，所述花鍵(15)連接閥板(4)的上端； 所述閥板(4)同軸設(shè)置在第二段空腔內(nèi)，所述閥板(4)的下端面為凹凸面且與沖擊接頭(5)的上端面動(dòng)配合，所述沖擊接頭(5)的上端面為凹凸面且與所述閥板(4)的下端面匹配設(shè)置； 所述沖擊接頭(5)的上端設(shè)在所述第二段空腔內(nèi)，所述沖擊接頭(5)的下端穿過第三段空腔與外部的鉆頭連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近鉆頭軸向沖擊器，其特征在于:所述沖擊接頭(5)通過雙母接頭(6)與外部的鉆頭連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近鉆頭軸向沖擊器，其特征在于:所述第三段空腔的斷面為正111邊形，3<m<10。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近鉆頭軸向沖擊器，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子(14)和定子(13)配套設(shè)置且數(shù)量為多套，多套所述轉(zhuǎn)子(14)和定子(13)從上到下依次平行設(shè)在所述中心軸(3)的外圈。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近鉆頭軸向沖擊器，其特征在于:所述凹凸面為波浪面(16)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近鉆頭軸向沖擊器，其特征在于:所述凹凸面為鋸齒面。7.根據(jù)權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)所述的一種近鉆頭軸向沖擊器，其特征在于:所述定位組件為兩組，設(shè)在所述中心軸(3)的兩端，所述定位組件包括支撐板(9)和軸承(10)，所述軸承(10)—端與所述第一段空腔和所述第二段空腔的臺(tái)階面重合，另一端與所述支撐板(9)的一側(cè)重合，所述支撐板(9)與所述工具主體(I)的內(nèi)側(cè)固定設(shè)置，所述支撐板(9)和軸承(10)均與所述中心軸(3)同軸設(shè)置且轉(zhuǎn)動(dòng)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)所述的一種近鉆頭軸向沖擊器，其特征在于:所述工具主體(I)的上端通過上接頭(7)與外部的鉆柱連接。
【文檔編號(hào)】E21B4/06GK205713964SQ201620398635
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】邱曉寧, 陳世春, 劉永峰, 周俊然, 郭菲, 張?zhí)K, 張耕培, 范永濤
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司