带有抗破裂冲洗孔的柄部适配器制造技术

岩钻柄部适配器包括伸长的主体，该伸长的主体具有内部冲洗孔道和通过所述适配器的侧壁与所述内部孔道流体连通的进入孔。所述冲洗孔被优化，以降低所述适配器的壁处破裂的可能性，并且特别地包括位于所述孔的轴向最前区域和最后区域处的直部段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
—种形成岩钻设备的组成部分的岩钻柄部适配器，并且具体地但不排它地，一种具有冲洗孔的柄部适配器，冲洗孔的边缘的形状型面构造成使得在孔的区域处响应于压缩力和/或拉伸力形成的应力和应力集中最小化。
技术介绍
冲击钻进是一种成熟技术，其通过从安装在钻柱一端处的岩石钻头传递到钻孔底部处的岩石的锤打冲击来破碎岩石破碎岩石需要的能量由液力驱动活塞产生，该液力驱动活塞接触被设置在钻柱的与钻具相反的端部处的柄部适配器。活塞撞击适配器，形成应力(或者震动)波，该应力(或者震动)波通过钻柱传播并且最终传播到钻孔的岩石底部。柄部适配器典型地包括内部孔道，用以允许将冲洗流体传送到钻具的区域。冲洗流体既能冷却工具，又能将钻肩和细粉从钻孔排出常规地，流体经由适配器壁中的径向延伸孔被引入到柄部适配器中，该径向延伸孔浸没在流体箱中，且在孔的任一侧上轴向地对适配器的外表面密封。带有内部冲洗孔道的示例柄部适配器在CA 2,247,842,GB 2352671、WO 2012/032485、W0 2008/133584和WO 2004/079152中描述。现有柄部适配器的常见问题在于:部分地由于撞击活塞产生的压缩应力和拉伸应力以及特别地通过适配器传输到钻柱且最终传输到钻具的冲击波，适配器壁易于随着起源于冲洗孔且从冲洗孔传播的裂缝而破裂。在地下应用中，气蚀破坏促使了裂纹发生，从而加剧了该问题。柄部适配器故障对于用户来说是一特殊问题，因为它经常破坏在围绕适配器的流体壳体处的橡胶密封件。在检修部件时需要费时的替换工作，结果导致非常不期望的停机时间。WO 2004/079152公开了一种冲洗孔，其尝试降低在孔的区域处的应力，以缓和破裂。但是，仍存在对于如下柄部适配器的需求，该柄部适配器的冲洗孔进一步降低或者消除了响应于通过适配器施加和传输的压缩力及拉伸力而破裂的可能性。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种岩钻柄部适配器，其具有用于将冲洗流体引入到适配器中的进入孔，该进入孔构造用以最小化或者消除适配器壁经由从冲洗孔传播的裂缝而破裂的可能性。另一目的在于提供一种柄部适配器，其构造用以抵抗在冲洗孔的区域处经受的拉伸力和压缩力。该目的通过冲洗孔的具体形状构造且特别地通过孔相对于适配器的轴向长度的最前区域和最后区域的形状构造实现。具体地，本专利技术的冲洗孔包括位于孔的这些轴向最前和最后部分处的非弯曲直部段，用以在不增大其它孔区域处的应力的情况下明显降低在这些区域处的拉伸应力。因此，本专利技术的构造有利地明显增大了适配器的使用寿命，特别是在这一破坏模式成问题的环境中。根据具体实现，本专利技术的冲洗孔包括超椭圆形形状型面，其中孔或者狭槽的轴向最前区域和最后区域不包括弧形，该弧形否则将引起从其可开始裂缝的区域。现有适配器的孔的弯曲的、圆化的或者弧形的轴向端部区域用根据本专利技术的直部段替换。重要的是，直部段的端部延续到弯曲部段中，弯曲部段中的各曲线由多个曲率半径形成，以便提供从孔的前向部段和后向部段到孔的相应的侧部段的平滑且渐变的过渡。根据本专利技术第一方面，提供了一种岩钻柄部适配器，其包括:伸长的主体，其具有朝向活塞定位的第一端，和朝向钻柱定位的第二端;主体，其包括轴向延伸的内部孔道，以允许冲洗流体经由第二端流到钻柱;冲洗孔，其在径向上通过主体延伸至内部孔道，所述孔在外部侧由边缘限定，所述边缘具有轴向前向区域，该轴向前向区域定位为比轴向后向区域更接近第二端，所述轴向后向区域定位为更接近第一端;其特征在于:所述边缘的最前区域和最后区域包括直部段，各直部段在每个端部处均由一相应的弯曲部段接界。适配器进一步包括典型可以被认为是侧部段的部分，该侧部段在轴向上在相应的弯曲部段的端部之间延伸，以完成边缘，从而形成闭环。优选地，侧部段是直的。更优选地，侧部段平行于适配器的纵向轴线对准。这样的构造有利地便于制造，因为冲洗孔可用常规钻具在轴向上推进以产生伸长的狭槽而形成。优选地，直部段垂直于适配器的纵向轴线对准。这有益地使得在孔的区域处的应力集中最小化，这是因为围绕所述孔的应力相对于适配器的纵向轴线以非对称方式变化。亦即，本专利技术构造成尽可能地降低由于冲击波通过适配器传输时围绕所述孔的应力类型(压缩和拉伸)差异而引起的适配器壁破裂的风险。优选地，弯曲部段包括由多个半径形成的弯曲型面，以便弯曲半径在离开各直部段、垂直于适配器的纵向轴线的方向上减小。这有利地提供了从直部段到侧部段的平滑渐变过渡，以便由于压缩载荷以及拉伸载荷引起的应力集中最小化，特别是降低了响应于压缩力的疲劳。所述孔的边缘的形状型面离开轴向最末端的直部段逐渐地弯曲，以消除适配器壁中可能因非平滑或成角度的边缘部段而产生高应力集中区域的区域。优选地，边缘的形状型面是伸长的，以便在垂直于适配器的纵向轴线的平面中，孔的轴向长度大于孔的宽度。优选地，孔在边缘处的形状型面是大致矩形的，其中矩形的角部按照多个曲率半径弯曲。将一系列不同的曲率半径用于孔边缘的各弓形区域消除了在相对于纵向轴线的边缘方向上的急剧变化。优选地，在垂直于适配器的纵向轴线的平面中，各前向直部段和后向直部段的长度大致相等。优选地，在轴向平面且在垂直于适配器的纵向轴线的平面中，边缘的形状型面均是对称的。对称的形状型面既有利于易制造性，而且有利于围绕孔的区域以及在大体整个适配器上的均匀应力分布。优选地，边缘的形状型面在径向方向上从外部侧通过伸长的主体到内部孔道被保持。亦即，孔的形状型面通过适配器壁的径向方向在外表面和内部孔道之间是均一的。具体地，冲洗孔的内部边缘的形状型面对应于在适配器的外部侧处的边缘的形状型面，且与之大致相同。因此，在孔的区域处的应力特性旨在围绕孔的区域在径向方向上通过适配器壁且特别地通过伸长的主体的外表面及内表面都是均一的。可选地，边缘的形状型面通过等式(x/a)n+(y/b)n=l限定，其中X与适配器的纵向轴线对准。优选地，a大致等于b，并且其中η是包括小数的实数，其中可选地，3<n<5。可选地，a = r; b = r+dr，其中_r < dr < r并且优选地dr = O，其中r可以在O到W/2的范围中，其中W是孔在垂直于适配器的纵向轴线的方向上的宽度。可选地，根据具体实现，r在O和15之间，且可选地，在2至13之间。根据本专利技术第二方面，提供了包括如本文要求保护的柄部适配器的岩钻设备。优选地，设备进一步包括:伸长的活塞，该伸长的活塞具有主长度和与适配器的第一端接触的能量传递端;和钻柱，其由多个被联接的伸长的钻杆形成，其中钻柱的最后的钻杆联接到适配器的第二端。【附图说明】现在将参考附图仅仅举例说明本专利技术的具体实现，其中:图1例示了根据本专利技术具体实现的形成岩钻设备的组成部分的柄部适配器的外侧视图，包括伸长的钻柱和液力驱动的往复移动活塞；图2例示了通过图1中的适配器的横截面侧视图；图3例示了在图2的适配器中的冲洗孔道的放大横截面图；图4例示了形成在根据本专利技术具体实现的图1的适配器中的冲洗孔的放大外侧视图。【具体实施方式】参考图1，岩钻设备包括伸长的能量传递适配器100，能量传递适配器100包括主体(或长度部段)101，主体101具有相对于纵向轴线109的前向端103和后向端104。多个轴向平行的伸长的花键106在伸长的主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩钻柄部适配器(100)，包括：伸长的主体(101)，所述伸长的主体(101)具有朝向活塞定位的第一端(104)，和朝向钻柱定位的第二端(103)；所述主体(101)包括轴向延伸的内部孔道(200)，以允许冲洗流体经由所述第二端(103)流到所述钻柱；冲洗孔(105)，所述冲洗孔(105)在径向上通过所述主体(101)延伸至所述内部孔道(200)，所述孔(105)在外部侧(102)由边缘(202)限定，所述边缘(202)具有轴向前向区域(400)，所述轴向前向区域(400)定位为比轴向后向区域(410)更接近所述第二端(103)，所述轴向后向区域(410)定位为更接近所述第一端(104)；其特征在于：所述边缘(202)的最前区域和最后区域(400，410)包括直部段，各直部段在每个端部(401，402)处均由一相应的弯曲部段(403)接界。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉斯姆斯·亨普，托马斯·什·扬森，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE