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冲程差动式高能液动潜孔冲击器制造技术

技术编号:11460308 阅读:55 留言:0更新日期:2015-05-14 17:31
本实用新型专利技术涉及一种冲程差动式高能液动潜孔冲击器,是由钻头上的花键与花键槽滑动配合,阀盖套与阀套过盈配合装入阀套上端;阀盖插入缸体上端孔中,阀盖径向开有低压排空通道,缸体径向开有与各径向通道相对应的孔道,并与对轴向孔道进行沟通。高能液动潜孔冲击器上部通过上接头与中接头分别与外缸螺纹连接封装成整体。活塞轴向尺寸短,配合面少,大大减少了泄露面积,且装配容易,不易磨损,使用寿命长,灵敏度更高;冲程采用差动回路,使活塞在较短行程内快速获得较大的冲击末速度,大幅提高硬岩钻进效率;设有新型防空打机构,高压泥浆由通道进入腔体后流入孔底,不驱动冲击器,保证在钻具提离孔底时潜孔冲击器不工作从而保证钻具安全。

【技术实现步骤摘要】

:本技术涉及一种钻探机具,尤其是用于油气钻井、矿产勘探、干热岩快速钻井用高能液动潜孔冲击器。
技术介绍
在各类钻井工程中,钻进效率是制约各类钻井工程成本的主要因素,采用高效能的钻井工具能够在钻进坚硬、破碎地层过程中大幅提高钻进效率,有效降低钻井成本。现有的各类钻进方法中,冲击回转钻进工艺被认为是最为高效的钻进方法,风动潜孔锤是目前钻进效率最高的潜孔锤钻具,然而由于其钻进深度受地层背压限制,只能用于浅孔钻进。现有的各类液动潜孔冲击器采用钻井液作为动力传输介质,能够适用于各类钻孔工程并不受井深限制,但均未采用冲程差动回路,不能形成较大的冲击末速度,单次冲击功小,钻进效率远远低于风动潜孔锤钻进。在深井钻进中,钻具的使用寿命也是影响钻进效率的关键因素之一,因此发展具有高冲击功,长寿命的液动潜孔冲击器,对促进深部矿产勘探、地热资源开发利用和提高油气钻井效率具有重要意义。CN201420513172.4公开了一种《阀式高能液动潜孔锤》,其阀芯采用运动台阶面对流体进行控制,配合面多,加工精度要求高,容易磨损。且阀芯没有缓冲机构,阀芯行程死点容易因频繁刚性碰撞而坏损失效,不利于高能持续输出。其活塞加工多段台阶面,总体轴向尺寸较长,配合面多,摩擦面积较大,在井底复杂环境中可靠性较差。
技术实现思路
:本技术针对现有各类液动潜孔冲击器存在的不足,提供了一种冲程差动式高能液动潜孔冲击器。本技术的目的是通过以下技术方案实现的:冲程差动式高能液动潜孔冲击器,是由钻头20上的花键与花键套19上的花键槽滑动配合,钻头20沿轴向滑动,并通过半圆卡17与钻头20下部台阶对钻头20限位,防止钻头从花键套中滑落,花键套19通过螺纹与外管18连接,外管18与中接头15螺纹连接,中间接头15通过螺纹与外缸9连接,缸套11与端盖套13采用过盈配合分别装入缸体10和下缸盖14中,活塞12加工成直径不同的两段,形成活塞台阶面32,活塞大直径段全部配合表面与小直径段下端配合表面加工有螺旋槽,活塞12与缸套11以及缸盖套13间隙配合,使活塞12在缸套11与下缸盖14中自由滑动;缸套11从上到下径向依次开有阀套内部腔体到活塞后腔下端径向阀口通道XVL阀后腔到活塞后腔下端径向阀口通道XVIL阀前腔到活塞后腔下端径向阀口通道X IX,活塞前腔到阀后腔径向阀口通道X X,防空打高压流体径向阀口通道XX I以及活塞前腔常高压流体径向通道;下缸盖14通过定位销34定位,密封圈密封,下缸盖14插入到缸体10下端,并被中接头15的内台阶压紧在缸体10下端,活塞12下端小直径段与冲锤16通过锥面过盈配合连成一体,冲锤16与中间接头15存有间隙可自由滑动,缸体10间隙配合装入外缸9中,阀垫8与阀套6间隙配合装入缸体10中,阀垫8径向开有低压排空通道X VI ;阀套6从上到下径向依次开有阀后腔到活塞后腔上端径向阀口通道VI,阀前腔到活塞后腔上端径向阀口通道珊,阀套内部腔体到活塞后腔上端径向阀口通道IX以及阀前腔到活塞后腔上端径向阀口通道X III,且设置密封圈来防止各径向阀口通道处流体相互沟通;缸体10轴向设置5对轴向孔道,且在上端轴向孔道末端,通过堵头21插入焊接封死;滑阀7间隙配合装入阀套6中,滑阀7在阀套6内往复运动,滑阀7设有4段台阶,与阀盖套5及阀套6共同形成缓冲台阶31、阀后腔22、阀中部常高压腔24、阀套内部腔体25和阀前腔23 ;滑阀7中部贯通,形成阀中心通道与低压排空通道沟通,阀中心通道下端径向均布4个孔道X II和一个以上孔道X V ;;阀盖套5与阀套6过盈配合装入阀套6上端,并以阀套6上台阶限位,且阀盖套5内表面与滑阀7间隙配合,滑阀7上端在阀盖套5中滑动;阀盖4通过定位销3定位与密封圈密封,插入缸体10上端孔中,阀盖4径向开有低压排空通道IV,上端安放有调整垫2,缸体10径向开有与各径向通道相对应的孔道,并与5对轴向孔道进行沟通。整个高能液动潜孔冲击器上部通过上接头I与中接头15分别与外缸9螺纹连接,将内部各零件封装成整体。所述活塞12与缸套11以及缸盖套13配合处设有螺旋槽。所述缓冲台阶31与缓冲穴28的间隙为0.05-1.0mm。所述滑阀7向下运动时,滑阀7前腔设有的节流孔X V排出前腔液体,一个以上节流孔沿径向均布设置,节流孔X V直径为l-10mm。有益效果:本技术活塞轴向尺寸短,配合面少,大大减少了泄露面积,且装配容易,不易磨损;滑阀与活塞的往复运动切换采用了径向阀孔与运动台阶面混合进行控制,且以径向阀孔控制为主,灵敏度更高,配合面少,不易磨损,使用寿命长,保证了高能冲击功持续输出。活塞12,与缸套11以及缸盖套13配合处加工有螺旋槽,既可防止液压卡紧,又可使泥浆中固体颗粒顺利通过,减少磨损。设有缓冲机构,滑阀7上端设有缓冲台阶31,缓冲台阶31与缓冲穴28之间间隙配合,间隙为0.05-1.0mm之间,当运动到上死点前,缓冲台阶31插入缓冲穴28中对阀7向上运动进行缓冲;而滑阀7向下运动时,滑阀7前腔由节流孔X V,排出前腔液体,节流孔直径为1-lOmm,一个以上节流孔沿径向均布设置,从而对滑阀7向下运动进行缓冲。设置缓冲机构可以大幅度减少滑阀7在往复滑动过程中对阀垫8与阀盖4的碰撞,减少滑阀7损伤,延长工作寿命;冲程采用差动回路,使活塞在较短行程内快速获得较大的冲击末速度,大幅提高硬岩钻进效率;设有新型防空打机构,当钻具提离孔底后,由于自重作用活塞12、冲锤17随钻头21完全下滑,钻头靠半圆卡17悬挂在花键套19上端的台阶上。这时活塞12上端面33位于防空打高压流体径向阀口通道X X I以下,高压泥浆由通道1、11、111和通道乂乂 I进入活塞后腔26,再通过XVDI和VII通道进入阀后腔22,以及通过XIV和XIX通道进入阀前腔23。这时,压力作用于4个台阶面上,由于Α2+Α3>Α1+Α4,因此滑阀7总体受力向上,开始向上运动并运动到上死点,这时ΧΠ通道与25相通,活塞后腔26中的高压泥浆由X VII与X通道进入25腔体与24腔体,经ΧΠ通道、XI通道、XVI通道以及V通道,进入X XIII通道流入孔底,而不能驱动冲击器工作,形成防空打,保证在钻具提离孔底时冲击器不工作从而保证钻具安全。【附图说明】:附图1为冲程差动式高能液动潜孔冲击器结构图图1a下端与图1b上端连接构成整体附图2为图1中A— A剖面图附图3为图1中B— B剖面图附图4为图1中C一C剖面图附图5为图1中D— D剖面图附图6为图1中E—E首I]面图附图7为图1中F— F剖面图附图8为图1中G— G剖面图附图9为图1中H— H剖面图附图10为图1中I—I剖面图附图11为图1中J一J剖面图附图12为图1中K一K剖面图附图13为图1中L一L剖面图附图14为图1中M— M剖面图附图15为图1中N— N剖面图I上接头,2调整垫,3阀盖定位销,4阀盖,5阀盖套,6阀套,7滑阀,8阀垫,9外缸,10缸体,11缸套,12活塞,13缸盖套,14下缸盖,15中接头,16冲锤,17半圆卡,18外管,19花键套,20钻头,21堵头,22阀后腔;23阀前腔,24阀中部常高压腔,25阀套内部腔体,26活塞后腔,27活塞前腔,28缓冲穴,29阀套台阶面,3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲程差动式高能液动潜孔冲击器,其特征在于,是由钻头(20)上的花键与花键套(19)上的花键槽滑动配合,钻头(20)沿轴向滑动,并通过半圆卡(17)与钻头(20)下部台阶对钻头(20)限位,防止钻头从花键套中滑落,花键套(19)通过螺纹与外管(18)连接,外管(18)与中接头(15)螺纹连接,中间接头(15)通过螺纹与外缸(9)连接,缸套(11)与端盖套(13)采用过盈配合分别装入缸体(10)和下缸盖(14)中,活塞(12)加工成直径不同的两段,形成活塞台阶面(32),活塞大直径段全部配合表面与小直径段下端配合表面加工有螺旋槽,活塞(12)与缸套(11)以及缸盖套(13)间隙配合,使活塞(12)在缸套(11)与下缸盖(14)中自由滑动; 缸套(11)从上到下径向依次开有阀套内部腔体到活塞后腔下端径向阀口通道XⅦ,阀后腔到活塞后腔下端径向阀口通道XⅧ,阀前腔到活塞后腔下端径向阀口通道XⅨ,活塞前腔到阀后腔径向阀口通道ⅩⅩ,防空打高压流体径向阀口通道XXⅠ以及活塞前腔常高压流体径向通道;下缸盖(14)通过定位销(34)定位,密封圈密封,下缸盖(14)插入到缸体(10)下端,并被中接头(15)的内台阶压紧在缸体(10)下端,活塞(12)下端小直径段与冲锤(16)通过锥面过盈配合连成一体,冲锤(16)与中间接头(15)存有间隙可自由滑动,缸体(10)间隙配合装入外缸(9)中,阀垫(8)与阀套(6)间隙配合装入缸体(10)中,阀垫(8)径向开有低压排空通道XⅥ;阀套(6)从上到下径向依次开有阀后腔到活塞后腔上端径向阀口通道Ⅵ,阀前腔到活塞后腔上端径向阀口通道Ⅷ,阀套内部腔体到活塞后腔上端径向阀口通道Ⅸ以及阀前腔到活塞后腔上端径向阀口通道XⅢ,且设置密封圈来防止各径向阀口通道处流体相互沟通;缸体(10)轴向设置5对轴向孔道,且在上端轴向孔道末端,通过堵头(21)插入焊接封死;滑阀(7)间隙配合装入阀套(6)中,滑阀(7)在阀套(6)内往复运动,滑阀(7)设有4段台阶,与阀盖套(5)及阀套(6)共同形成缓冲台阶(31)、阀后腔(22)、阀中部常高压腔(24)、阀套内部腔体(25)和阀前腔(23);滑阀(7)中部贯通,形成阀中心通道与低压排空通道沟通,阀中心通道下端径向均布4个孔道XⅡ和一个以上孔道XⅤ;阀盖套(5)与阀套(6)过盈配合装入阀套(6)上端,并以阀套(6)上台阶限位,且阀盖套(5)内表面与滑阀(7)间隙配合,滑阀(7)上端在阀盖套(5)中滑动;阀盖(4)通过定位销(3)定位与密封圈密封,插入缸体(10)上端孔中,阀盖(4)径向开有低压排空通道Ⅳ,上端安放有调整垫(2),缸体(10)径向开有与各径向通道相对应的孔道,并与(5)对轴向孔道进行沟通,整个高能液动潜孔冲击器上部通过上接头(1)与中接头(15)分别与外缸(9)螺纹连接,将内部各零件封装成整体。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:彭枧明孙铭泽张鑫鑫孙强杨冬冬纪天坤博坤罗永江李鹏
申请(专利权)人:吉林大学
类型:新型
国别省市:吉林;22

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