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一种近钻头三维震击器制造技术

技术编号:15229437 阅读:128 留言:0更新日期:2017-04-27 15:09
本发明专利技术公开了一种近钻头三维震击器,包括同轴设置并依次连接的动力短节、中间接头和振动短节;动力短节的第一壳体内部设有包括涡轮主轴和围绕在涡轮主轴外部的涡轮增压总成的涡轮动力组件,第一壳体内部还设有与涡轮主轴同轴设置的第一套筒、轴承端盖、推力轴承、压力平衡系统固定端、第二套筒、阀盘、阀座和第三套筒;涡轮增压总成的流体通道、第一套筒的内腔、压力平衡系统固定端的环腔、第二套筒的内腔、阀盘的第一腰型孔、阀座的第二腰型孔形成高压连通通道,涡轮主轴的内腔、主轴孔、第一空腔、低压孔和第二空腔形成低压连通通道。该震击器能轴向和径向同时高频振动、改善钻压传递效率、提高机械钻速、延长使用寿命。

Three dimensional seismic hammer for near drill bit

The invention discloses a near bit 3D jar, including coaxially arranged and connected in turn the power joint, joints and joint vibration; the shell is provided with a first power joint included in the turbo shaft outside assembly turbine power assembly Turbine Spindle and around, the first housing is also arranged inside the first sleeve, bearing set and coaxial turbine main shaft end cover, thrust bearing, pressure balance system of the fixed end, second sleeve, valve plate, valve seat and the sleeve third; turbo assembly flow channel, the first sleeve inner cavity, the pressure balance system of the fixed end ring cavity, second cavity, sleeve valve disc, the first waist shaped hole the seat of the second waist shaped hole forming high pressure passage, Turbine Spindle cavity and the first cavity, low pressure, spindle hole hole and second cavity formed low pressure passage. The utility model has the advantages of high frequency vibration in the axial direction and the radial direction, improving the transfer efficiency of the drilling pressure, improving the drilling speed and prolonging the service life.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油天然气钻井工程装备
,具体涉及一种近钻头三维震击器
技术介绍
近年来,随着各大油田钻井工程技术的不断发展,井身结构复杂度及钻井难度逐渐增加。大斜度井、多分支水平井的数量增加以及水平井水平段长度的增加等问题对油气钻采提出了一些新的要求现实要求,使井下减阻降摩工具的发展空间和需求得到了大幅的提升。复杂的井身结构,不仅对钻井技术和方法提出了较高的要求,而且较大的井斜角使石油钻杆柱与井壁间的摩擦阻力明显增大,降低了钻压的传递效率,影响了机械钻进速度。而现有技术中的震击器一般在实际钻井过程中,难以达到轴向和径向的同时高频振动,钻压传递效率低,且易磨损和腐蚀,使用寿命短。
技术实现思路
有鉴于此,有必要提供一种能轴向径向同时高频振动、改善钻压传递效率和提高机械钻速、延长使用寿命的震击器。本专利技术的一种近钻头三维震击器,包括同轴设置并依次连接的动力短节、中间接头和振动短节;动力短节包括第一壳体,第一壳体的一端与中间接头连接,第一壳体的另一端与深入其内的第一接头相连;第一壳体内部设有涡轮动力组件,涡轮动力组件包括位于中心的涡轮主轴和围绕在涡轮主轴外部的涡轮增压总成,涡轮主轴侧壁上设有第一主轴凸台和第二主轴凸台,所述第二主轴凸台径向尺寸大于第一主轴凸台;第一壳体内部还设有与涡轮主轴同轴设置的第一套筒、轴承端盖、推力轴承、压力平衡系统固定端、第二套筒、阀盘、阀座和第三套筒;轴承端盖包括同轴套设于第一主轴凸台上的端盖本体、设置于端盖本体底部的端盖凸台、沿端盖本体侧壁周向均匀设置的端盖凸起以及设于端盖本体和端盖凸台中心的第一通孔;压力平衡系统固定端包括由外到内同轴设置的第一圆筒和第二圆筒,所述第一圆筒和第二圆筒之间设有环腔,所述第二圆筒内壁设有内凸环,所述内凸环内环顶部设有环槽;阀盘包括同轴套设于涡轮主轴外的阀盘本体,阀盘本体的一端同轴设有阀盘凸圆台,阀盘凸圆台的端面对称设有低压孔,所述阀盘本体与阀盘凸圆台内设有相连通的第一空腔,所述第一空腔容纳涡轮主轴、且与低压孔相连通;阀盘本体的侧壁中部同轴设有阀盘凸环,所述阀盘凸环的端面设有第一腰型孔;阀座包括中心设有第二通孔的阀座体,所述阀座体的顶部设有阀座环,所述阀座体上在第二通孔外侧设有第二腰型孔,所述第二通孔与第二腰型孔之间通过弧形板分隔,所述第二通孔和第二腰型孔分别与阀座环内的空腔相连通;其中,第一圆筒的外壁与第一壳体内壁相连,第一圆筒的两端分别与第一套筒和第二套筒相连;所述第二圆筒的一端分别与端盖本体底面和端盖凸台侧壁相抵;所述第三套筒的的外壁与内凸环内侧壁相连,所述第三套筒的内壁与涡轮主轴外壁相连,所述第三套筒两端分别与阀盘凸圆台端部和推力轴承相连,所述第二圆筒的内壁和涡轮主轴外壁对推力轴承进行径向限位,所述端盖凸台、内凸环端面和第三套筒对推力轴承进行轴向限位;所述深入第一壳体内的第一接头、阀座的阀座体与阀座环、第二套筒、第一圆筒、第一套筒和涡轮动力组件的涡轮增压总成依次同轴相连并均与第一壳体内壁相连;第二圆筒底部内壁与阀盘凸圆台的外壁相连,所述阀盘凸圆台的顶部、第三套筒、内凸环与第二圆筒之间形成第二空腔;所述阀盘本体插入第二通孔中,所述阀盘凸环的外壁与阀座环内壁相连,所述阀座环通过第二套筒与第一圆筒相连,所述第一主轴凸台插入端盖本体的第一通孔中,所述端盖本体的顶面与第二主轴凸台底面间隙配合,所述涡轮主轴的侧壁上设有与第一空腔相连通的主轴孔;所述涡轮增压总成的流体通道、第一套筒的内腔、环腔、第二套筒的内腔、第一腰型孔、第二腰型孔形成高压连通通道;所述涡轮主轴的内腔、主轴孔、第一空腔、低压孔和第二空腔形成低压连通通道。本专利技术的一种近钻头三维震击器通过在动力短节同轴设置阀盘和阀座,产生周期性压力脉冲,使得震击器沿轴向周期性高频蠕动同时沿径向高频振动,使井下钻具组合与井壁间的摩擦状态发生剧烈变化,使钻柱弹性送钻的瞬时滑动摩擦系数的增长速度显著降低,从而降低摩擦阻力、提高钻头破岩效率。同时在动力短节中同轴设置有阀盘和压力平衡系统固定端,能显著的减小推力轴承负载,从而延长该三维震击器在钻井工程中的使用寿命。附图说明图1为本专利技术的三维震击器的结构示意图;图2为图1中I的放大图;图3为图1中II的放大图;图4A、4B为轴承端盖的结构示意图和左视图;图5A、5B分别为压力平衡系统固定端的结构示意图和右视图;图6A为阀盘的结构示意图;图6B、6C分别为图6A中的A向、B向的结构示意图;图7A为阀座的结构示意图;图7B为图7A中A-A的剖面图;图8为图1中III的放大图;图9为连接轴的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明,应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种近钻头三维震击器,其结构如图1所示,包括同轴设置并依次连接的动力短节1、中间接头2和振动短节3。其中,振动短节3与动力短节1分别与中间接头2的两端螺纹连接。如图2所示,动力短节1包括第一壳体1.1,第一壳体1.1的一端与中间接头2连接,第一壳体1.1的另一端与深入其内的第一接头1.11相连。第一壳体1.1内部设有涡轮动力组件1.2。涡轮动力组件1.2包括位于中心的涡轮主轴1.2.1和围绕在涡轮主轴1.2.1外部的涡轮增压总成。涡轮主轴1.2.1侧壁上设有第一主轴凸台1.2.1.1和第二主轴凸台1.2.1.2。第二主轴凸台1.2.1.2径向尺寸大于第一主轴凸台1.2.1.1。如图2和3所示,第一壳体1.1内部还设有与涡轮主轴1.2.1同轴设置的第一套筒1.3、轴承端盖1.4、推力轴承1.5、压力平衡系统固定端1.6、第二套筒1.7、阀盘1.8、阀座1.9和第三套筒1.10。其中,轴承端盖1.4的结构如图4A、4B所示,包括同轴套设于第一主轴凸台1.2.1.1上的端盖本体1.4.1、设置于端盖本体1.4.1底部的端盖凸台1.4.2、沿端盖本体1.4.1侧壁周向均匀设置的端盖凸起1.4.3以及设于端盖本体1.4.1和端盖凸台1.4.2中心的第一通孔1.4.4。压力平衡系统固定端1.6的结构如图5A、5B所示,包括由外到内同轴设置的第一圆筒1.6.1和第二圆筒1.6.2。第一圆筒1.6.1和第二圆筒1.6.2之间设有环腔1.6.4。第二圆筒1.6.2内壁设有内凸环1.6.3。内凸环1.6.3内环顶部设有环槽1.6.5。阀盘1.8的结构如图6A、6B、6C所示,包括同轴套设于涡轮主轴1.2.1外的阀盘本体1.8.1。阀盘本体1.8.1的一端同轴设有阀盘凸圆台1.8.2。阀盘凸圆台1.8.2的端面对称设有低压孔1.8.5。阀盘本体1.8.1与阀盘凸圆台1.8.2内设有相连通的第一空腔1.8.6。第一空腔1.8.6容纳涡轮主轴1.2.1、且与低压孔1.8.5相连通。阀盘本体1.8.1的侧壁中部同轴设有阀盘凸环1.8.3。阀盘凸环1.8.3的端面设有第一腰型孔1.8.4。阀座1.9的结构如图7A、7B所示,包括中心设有第二通孔1.9.5的阀座体1.9.1。阀座体1.9.1的顶部设有阀座环1.9.4。阀座体1.9.1上在第二通孔1.9.5外侧设有第二腰型孔1.9.3。第二通孔1.9.5与第二腰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近钻头三维震击器,包括同轴设置并依次连接的动力短节(1)、中间接头(2)和振动短节(3);动力短节(1)包括第一壳体(1.1),第一壳体(1.1)的一端与中间接头(2)连接,第一壳体(1.1)的另一端与深入其内的第一接头(1.11)相连;第一壳体(1.1)内部设有涡轮动力组件(1.2),涡轮动力组件(1.2)包括位于中心的涡轮主轴(1.2.1)和围绕在涡轮主轴(1.2.1)外部的涡轮增压总成,涡轮主轴(1.2.1)侧壁上设有第一主轴凸台(1.2.1.1)和第二主轴凸台(1.2.1.2),所述第二主轴凸台(1.2.1.2)径向尺寸大于第一主轴凸台(1.2.1.1),其特征在于:第一壳体(1.1)内部还设有与涡轮主轴(1.2.1)同轴设置的第一套筒(1.3)、轴承端盖(1.4)、推力轴承(1.5)、压力平衡系统固定端(1.6)、第二套筒(1.7)、阀盘(1.8)、阀座(1.9)和第三套筒(1.10);轴承端盖(1.4)包括同轴套设于第一主轴凸台(1.2.1.1)上的端盖本体(1.4.1)、设置于端盖本体(1.4.1)底部的端盖凸台(1.4.2)、沿端盖本体(1.4.1)侧壁周向均匀设置的端盖凸起(1.4.3)以及设于端盖本体(1.4.1)和端盖凸台(1.4.2)中心的第一通孔(1.4.4);压力平衡系统固定端(1.6)包括由外到内同轴设置的第一圆筒(1.6.1)和第二圆筒(1.6.2),所述第一圆筒(1.6.1)和第二圆筒(1.6.2)之间设有环腔(1.6.4),所述第二圆筒(1.6.2)内壁设有内凸环(1.6.3),所述内凸环(1.6.3)内环顶部设有环槽(1.6.5);阀盘(1.8)包括同轴套设于涡轮主轴(1.2.1)外的阀盘本体(1.8.1),阀盘本体(1.8.1)的一端同轴设有阀盘凸圆台(1.8.2),阀盘凸圆台(1.8.2)的端面对称设有低压孔(1.8.5),所述阀盘本体(1.8.1)与阀盘凸圆台(1.8.2)内设有相连通的第一空腔(1.8.6),所述第一空腔(1.8.6)容纳涡轮主轴(1.2.1)、且与低压孔(1.8.5)相连通;阀盘本体(1.8.1)的侧壁中部同轴设有阀盘凸环(1.8.3),所述阀盘凸环(1.8.3)的端面设有第一腰型孔(1.8.4);阀座(1.9)包括中心设有第二通孔(1.9.5)的阀座体(1.9.1),所述阀座体(1.9.1)的顶部设有阀座环(1.9.4),所述阀座体(1.9.1)上在第二通孔(1.9.5)外侧设有第二腰型孔(1.9.3),所述第二通孔(1.9.5)与第二腰型孔(1.9.3)之间通过弧形板(1.9.2)分隔,所述第二通孔(1.9.5)和第二腰型孔(1.9.3)分别与阀座环(1.9.4)内的空腔相连通;其中,第一圆筒(1.6.1)的外壁与第一壳体(1.1)内壁相连,第一圆筒(1.6.1)的两端分别与第一套筒(1.3)和第二套筒(1.7)相连;所述第二圆筒(1.6.2)的一端分别与端盖本体(1.4.1)底面和端盖凸台(1.4.2)侧壁相抵;所述第三套筒(1.10)的的外壁与内凸环(1.6.3)内侧壁相连,所述第三套筒(1.10)的内壁与涡轮主轴(1.2.1)外壁相连,所述第三套筒(1.10)两端分别与阀盘凸圆台(1.8.2)端部和推力轴承(1.5)相连,所述第二圆筒(1.6.2)的内壁和涡轮主轴(1.2.1)外壁对推力轴承(1.5)进行径向限位,所述端盖凸台(1.4.2)、内凸环(1.6.3)端面和第三套筒(1.10)对推力轴承(1.5)进行轴向限位;所述深入第一壳体(1.1)内的第一接头(1.11)、阀座(1.9)的阀座体(1.9.1)与阀座环(1.9.4)、第二套筒(1.7)、第一圆筒(1.6.1)、第一套筒(1.3)和涡轮动力组件(1.2)的涡轮增压总成依次同轴相连并均与第一壳体(1.1)内壁相连;第二圆筒(1.6.2)底部内壁与阀盘凸圆台(1.8.2)的外壁相连,所述阀盘凸圆台(1.8.2)的顶部、第三套筒(1.10)、内凸环(1.6.3)与第二圆筒(1.6.2)之间形成第二空腔(1.12);所述阀盘本体(1.8.1)插入第二通孔(1.9.5)中,所述阀盘凸环(1.8.3)的外壁与阀座环(1.9.4)内壁相连,所述阀座环(1.9.4)通过第二套筒(1.7)与第一圆筒(1.6.1)相连,所述第一主轴凸台(1.2.1.1)插入端盖本体(1.4.1)的第一通孔(1.4.4)中,所述端盖本体(1.4.1)的顶面与第二主轴凸台(1.2.1.2)底面间隙配合,所述涡轮主轴(1.2.1)的侧壁上设有与第一空腔(1.8.6)相连通的主轴孔(1.2.1.3);所述涡轮增压总成的流体通道、第一套筒(1.3)的内腔、环腔(1.6.4)、第二套筒(1.7)的内腔、第一腰型孔(1.8.4)、第二腰型...

【技术特征摘要】
1.一种近钻头三维震击器,包括同轴设置并依次连接的动力短节(1)、中间接头(2)和振动短节(3);动力短节(1)包括第一壳体(1.1),第一壳体(1.1)的一端与中间接头(2)连接,第一壳体(1.1)的另一端与深入其内的第一接头(1.11)相连;第一壳体(1.1)内部设有涡轮动力组件(1.2),涡轮动力组件(1.2)包括位于中心的涡轮主轴(1.2.1)和围绕在涡轮主轴(1.2.1)外部的涡轮增压总成,涡轮主轴(1.2.1)侧壁上设有第一主轴凸台(1.2.1.1)和第二主轴凸台(1.2.1.2),所述第二主轴凸台(1.2.1.2)径向尺寸大于第一主轴凸台(1.2.1.1),其特征在于:第一壳体(1.1)内部还设有与涡轮主轴(1.2.1)同轴设置的第一套筒(1.3)、轴承端盖(1.4)、推力轴承(1.5)、压力平衡系统固定端(1.6)、第二套筒(1.7)、阀盘(1.8)、阀座(1.9)和第三套筒(1.10);轴承端盖(1.4)包括同轴套设于第一主轴凸台(1.2.1.1)上的端盖本体(1.4.1)、设置于端盖本体(1.4.1)底部的端盖凸台(1.4.2)、沿端盖本体(1.4.1)侧壁周向均匀设置的端盖凸起(1.4.3)以及设于端盖本体(1.4.1)和端盖凸台(1.4.2)中心的第一通孔(1.4.4);压力平衡系统固定端(1.6)包括由外到内同轴设置的第一圆筒(1.6.1)和第二圆筒(1.6.2),所述第一圆筒(1.6.1)和第二圆筒(1.6.2)之间设有环腔(1.6.4),所述第二圆筒(1.6.2)内壁设有内凸环(1.6.3),所述内凸环(1.6.3)内环顶部设有环槽(1.6.5);阀盘(1.8)包括同轴套设于涡轮主轴(1.2.1)外的阀盘本体(1.8.1),阀盘本体(1.8.1)的一端同轴设有阀盘凸圆台(1.8.2),阀盘凸圆台(1.8.2)的端面对称设有低压孔(1.8.5),所述阀盘本体(1.8.1)与阀盘凸圆台(1.8.2)内设有相连通的第一空腔(1.8.6),所述第一空腔(1.8.6)容纳涡轮主轴(1.2.1)、且与低压孔(1.8.5)相连通;阀盘本体(1.8.1)的侧壁中部同轴设有阀盘凸环(1.8.3),所述阀盘凸环(1.8.3)的端面设有第一腰型孔(1.8.4);阀座(1.9)包括中心设有第二通孔(1.9.5)的阀座体(1.9.1),所述阀座体(1.9.1)的顶部设有阀座环(1.9.4),所述阀座体(1.9.1)上在第二通孔(1.9.5)外侧设有第二腰型孔(1.9.3),所述第二通孔(1.9.5)与第二腰型孔(1.9.3)之间通过弧形板(1.9.2)分隔,所述第二通孔(1.9.5)和第二腰型孔(1.9.3)分别与阀座环(1.9.4)内的空腔相连通;其中,第一圆筒(1.6.1)的外壁与第一壳体(1.1)内壁相连,第一圆筒(1.6.1)的两端分别与第一套筒(1.3)和第二套筒(1.7)相连;所述第二圆筒(1.6.2)的一端分别与端盖本体(1.4.1)底面和端盖凸台(1.4.2)侧壁相抵;所述第三套筒(1.10)的的外壁与内凸环(1.6.3)内侧壁相连,所述第三套筒(1.10)的内壁与涡轮主轴(1.2.1)外壁相连,所述第三套筒(1.10)两端分别与阀盘凸圆台(1.8.2)端部和推力轴承(1.5)相连,所述第二圆筒(1.6.2)的内壁和涡轮主轴(1.2.1)外壁对推力轴承(1.5)进行径向限位,所述端盖凸台(1.4.2)、内凸环(1.6.3)端面和第三套筒(1.10)对推力轴承(1.5)进行轴向限位;所述深入第一壳体(1.1)内的第一接头(1.11)、阀座(1.9)的阀座体(1.9.1)与阀座环(1.9.4)、第二套筒(1.7)、第一圆筒(1.6.1)、第一套筒(1.3)和涡轮动力组件(1.2)的涡轮增压总成依次同轴相连并均与第一壳体(1.1)内壁相连;第二圆筒(1.6.2)底部内壁与阀盘凸圆台(1.8.2)的外壁相连,所述阀盘凸圆台(1.8.2)的顶部、第三套筒(1.10)、内凸环(1.6.3)与第二圆筒(1.6.2)之间形成第二空腔(1....

【专利技术属性】
技术研发人员:魏俊马良丰冯进何顺
申请(专利权)人:长江大学
类型:发明
国别省市:湖北;42

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