一种井下涡轮驱动的旋转锤击装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种钻井工具，尤其是涉及一种井下涡轮驱动的旋转锤击装置。该井下涡轮驱动的旋转锤击装置，包括外壳和主轴，主轴上部外轴壁和外壳内壁之间设有动力总成，钻井液通过动力总成驱动主轴旋转；主轴下部外轴壁上设有捶座，捶座的上部与外壳内壁之间设有用于承载轴向力的轴承，捶座的下部设有锤头；外壳内壁下部设有与锤头配合的锤击体，锤击体通过螺纹与钻头连接；主轴旋转，带动锤头敲击锤击体，从而带动钻头对岩石进行破碎。本实用新型专利技术装置结构简单，使用方便；可以通过对钻井液的调节来产生不同频率不同扭矩的扭转冲击作用，并能较好的适应高温、硬度较高的复杂地层施工，该装置加工成本低，运输方便，操作简单，具有广阔的市场前景。

A Rotary Hammer Driven by Downhole Turbine

【技术实现步骤摘要】
一种井下涡轮驱动的旋转锤击装置
本专利技术涉及一种钻井工具，尤其是涉及一种井下涡轮驱动的旋转锤击装置。
技术介绍
随着油气田勘探不断的勘探开发，深井、超深井、复杂工艺井的不断出现以及海上油气田深井的不断增加，从而出现钻井深部地层岩石强度大、研磨性高、可钻性差、钻具憋跳严重，机械钻速慢，钻井周期长，钻井成本高等现象，需要提供一种能够高效破碎岩石，提高机械钻速，防止卡滑等现象，可以满足多种地层的钻井提速要求。与PDC钻头配合使用，形成一种安全、经济、高效的钻井工具提速配套技术，可以较好解决当前硬地层钻井过程中出现的复杂工况，高效安全的缩短钻井周期，降低油气井生产成本。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供一种井下涡轮驱动的旋转锤击装置，该装置由涡轮驱动，周向旋转运动产生锤击作用，可以较好的辅助破岩功能，提高机械钻速。本专利技术采用的技术方案是：一种井下涡轮驱动的旋转锤击装置，包括外壳和设置在外壳内的主轴，其特征在于：所述主轴上部外轴壁和外壳内壁之间设有动力总成，钻井液通过动力总成驱动主轴旋转；所述主轴下部外轴壁上设有捶座，所述捶座的上部与外壳内壁之间设有用于承载轴向力的轴承，所述捶座的下部设有锤头；所述外壳内壁下部设有与锤头配合的锤击体，所述锤击体通过螺纹与钻头连接；所述主轴旋转，带动锤头敲击锤击体，从而带动钻头对岩石进行破碎。作为优选，所述动力总成和轴承之间设有弹簧。进一步的，所述弹簧采用碟簧,蝶簧正反交替安装。进一步的，所述动力总成包括设置在外壳上的定子和设置在主轴上的动子，所述定子与外壳采用圆柱键轴向连接，限制定子的径向移动；所述动子与主轴采用圆柱键轴向连接，限制动子的径向移动。定子与动子采用叶片的形式组成，叶片采用二次曲线的设计方式。更进一步的，所述动子的上端通过锁紧螺母和锁紧螺钉限位，下端抵靠在主轴的凸缘上；所述定子上端抵靠在外壳内壁的凸缘上，下端抵靠在弹簧的上端；所述弹簧的下端抵靠在轴承的上端，所述轴承的下端通过孔用弹性挡圈限制在外壳内壁上,在定子与动子的驱动下产生定轴定心转动。作为优选，所述捶座通过螺纹设置在主轴下部的外轴壁上，所述捶座的下部设有十字方槽，所述锤头通过锤轴设置在十字方槽内。作为优选，所述锤击体通过滚珠和锁钉与外壳连接。作为优选，所述锤击体外壁与外壳内壁之间设有O型密封圈。本专利技术取得的有益效果是：在主轴上部外轴壁和外壳内壁之间设有动力总成，动力总成采用定子和动子的涡轮结构，通过涡轮结构的定子与动子的相互配合，在钻井液的作用下产生源动力，通过带动主轴旋转从而带动锤头规律性的敲击了锤击体，产生一定的扭转冲击作用，该扭转冲击装置的锤击频率具有可调性，在不同钻井液的作用下，可以产生不同的冲击频率。本装置动力源为金属涡轮构成，运转性能不受温度的制约，能够在高温硬地层高效破碎岩石，提高机械钻速，防止卡滑等现象，与PDC钻头配合使用，形成一种安全、经济、高效的钻井工具提速配套技术，可以较好解决当前硬地层钻井过程中出现的复杂工况，高效安全的缩短钻井周期。在锤座与外壳之间设有轴承，轴承与定子之间设有蝶形弹簧，使得整个装置运行更加平稳，减小机械运动的摩擦，延长使用寿命。本专利技术装置结构简单，使用方便；可以通过对钻井液的调节来产生不同频率不同扭矩的扭转冲击作用，并能较好的适应高温、硬度较高的复杂地层施工，该装置加工成本低，运输方便，操作简单，具有广阔的市场前景。附图说明图1为专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作更进一步说明。如图1所示，本专利技术的一种井下涡轮驱动的旋转锤击装置，包括外壳1和主轴2，外壳1为中空的结构，上端通过外螺纹与钻杆连接，下端内壁内设有锤击体7，锤击体7的下部通过内螺纹与钻头连接。主轴2设置在外壳1内，主轴2上部外轴壁和外壳1内壁之间设有动力总成，本专利技术的动力总成采用涡轮结构，包括定子31和动子32，定子31采用圆柱键33与外壳1轴线连接，限制定子的径向移动；动子32采用圆柱键33与主轴2外轴壁轴向连接，限制动子32的径向移动，即定子31和动子32的径向位置保持相对固定；在轴向方向上，主轴2上端设有锁紧螺母92和锁紧螺钉91，动子32的上端通过锁紧螺母92和锁紧螺钉91限位，下端抵靠在主轴2的凸缘上。定子31上端抵靠在外壳1内壁的凸缘上，下端抵靠在弹簧4的上端。主轴2下部外轴壁上设有捶座6，本实施例中，捶座6通过螺纹连接的方式设置在主轴2下部的外轴壁上，捶座6的上部与外壳1内壁之间设有用于承载轴向力的轴承5，轴承5与动力总成的定子31之间设有弹簧4，本实施例中，弹簧4采用碟簧，弹簧4的上端抵靠在定子31下端，弹簧4的下端抵靠在轴承5的上端，轴承5的下端通过孔用弹性挡圈8限位，孔用弹性挡圈8卡在外壳1内壁的凹槽内。捶座6的下部设有十字方槽61，锤头62通过锤轴63设有在十字方槽61内，主轴2转动，通过捶座6带动锤头62敲击锤击体7，从而带动钻头对岩石进行破碎。在一实施例中，在锤击体7的外壁上开有一个半球形凹槽，在外壳1的对应位置处开有一个圆柱小孔，滚珠71从圆柱小孔落入锤击体7外壁上的半球形凹槽内，滚珠71一半在锤击体7的半球形凹槽内，一半在外壳1的圆柱小孔内，然后将锁钉72插入到外壳1的圆柱小孔，将滚珠71锁紧。锤击体7通过滚珠71和锁钉72与外壳1连接，结构简单，连接可靠。在一实施例中，锤击体7外壁与外壳1内壁之间设有O型密封圈73，减小钻井液压力损耗。高压钻井液从壳体1上端流入，流入到定子31和动子32之间，通过动子32带动主轴2做定轴转动；由于高压钻井液在轴向具有冲击力，轴承5既起到支撑主轴2的作用，防止主轴2过度摩擦，又承受整个装置的轴向载荷；弹簧4起到了轴向的缓冲作用，使整个装置运行更加平稳，减小轴承5的摩擦，延长使用寿命；锁紧螺母92和锁紧螺钉91与孔用弹性挡圈8共同作用，将定子31、动子32、弹簧4和轴承5轴向限位在主轴2上。主轴2转动，带动下部的锤座6一起转动，从而驱动锤头62不断的敲击锤击体7，锤击体7带动钻头对岩石进行破碎。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要结构特征。本专利技术不受上述实例的限制，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术的范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下涡轮驱动的旋转锤击装置，包括外壳(1)和设置在外壳(1)内的主轴(2)，其特征在于：所述主轴(2)上部外轴壁和外壳(1)内壁之间设有动力总成，钻井液通过动力总成驱动主轴(2)旋转；所述主轴(2)下部外轴壁上设有捶座(6)，所述捶座(6)的上部与外壳(1)内壁之间设有用于承载轴向力的轴承(5)，所述捶座(6)的下部设有锤头(62)；所述外壳(1)内壁下部设有与锤头(62)配合的锤击体(7)，所述锤击体(7)通过螺纹与钻头连接；所述主轴(2)旋转，带动锤头(62)敲击锤击体(7)，从而带动钻头对岩石进行破碎。

【技术特征摘要】
1.一种井下涡轮驱动的旋转锤击装置，包括外壳(1)和设置在外壳(1)内的主轴(2)，其特征在于：所述主轴(2)上部外轴壁和外壳(1)内壁之间设有动力总成，钻井液通过动力总成驱动主轴(2)旋转；所述主轴(2)下部外轴壁上设有捶座(6)，所述捶座(6)的上部与外壳(1)内壁之间设有用于承载轴向力的轴承(5)，所述捶座(6)的下部设有锤头(62)；所述外壳(1)内壁下部设有与锤头(62)配合的锤击体(7)，所述锤击体(7)通过螺纹与钻头连接；所述主轴(2)旋转，带动锤头(62)敲击锤击体(7)，从而带动钻头对岩石进行破碎。2.根据权利要求1所述的井下涡轮驱动的旋转锤击装置，其特征在于：所述动力总成和轴承(5)之间设有弹簧(4)。3.根据权利要求2所述的井下涡轮驱动的旋转锤击装置，其特征在于：所述弹簧(4)采用碟簧。4.根据权利要求2所述的井下涡轮驱动的旋转锤击装置，其特征在于：所述动力总成包括设置在外壳(1)上的定子(31)和设置在主轴(2)上的动子(32)，所述定子(31)与外壳(1)采用圆柱键轴向连接，限制定...

【专利技术属性】
技术研发人员：易先中，盛治新，刘航铭，高德利，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42