一种新型自激式冲击机构制造技术

本发明专利技术涉及一种新型自激式冲击机构。主要解决现有螺杆钻具的动力机构内部存在橡胶件而过热老化、需要动力系统激发而使结构复杂的问题。其特征在于：所述上换向阀(1)中部为空心轴，空心轴的一侧开有斜圆孔Ⅰ(a)，空心轴外部的圆盘上开有过流孔(b)，所述上换向阀(1)底部的空心轴外部依次套有下换向阀(2)和进液盘(3)，所述下换向阀(2)上开有与过流孔(b)形状一致的进液孔Ⅰ(c)和进液孔Ⅱ(d)，下换向阀(2)的底部开有两个对称的浅槽(e)，所述进液盘(3)上开有两个与浅槽(e)形状一致的对称通槽(g)。该新型自激式冲击机构无橡胶件，无需动力系统激发，易损件少，简化工具结构缩短工具长度，延长使用寿命。

A new type of self-excited impact mechanism

【技术实现步骤摘要】
一种新型自激式冲击机构
本专利技术涉及油气田钻井领域，具体说是一种新型自激式冲击机构。
技术介绍
目前油田应用最广泛的螺杆钻具由于动力机构内部存在橡胶件，导致零件过热老化而降低工具寿命；其他的提速工具均需要动力系统激发，增加工具内部零件数量和总体长度，室内组装调试困难，在定向井、水平井中下入困难。
技术实现思路
为了克服现有螺杆钻具的动力机构内部存在橡胶件而过热老化、需要动力系统激发而使结构复杂的不足，本专利技术提供一种新型自激式冲击机构，该新型自激式冲击机构无橡胶件，无需动力系统激发，易损件少，简化工具结构缩短工具长度，延长使用寿命。本专利技术的技术方案是：一种新型自激式冲击机构，包括上换向阀，所述上换向阀中部为空心轴，空心轴外部为圆盘，空心轴的一侧开有斜圆孔Ⅰ，圆盘上开有过流孔，所述上换向阀底部的空心轴外部依次套有下换向阀和进液盘，所述下换向阀上开有与过流孔形状一致的进液孔Ⅰ和进液孔Ⅱ，下换向阀的底部开有两个对称的浅槽，且其中一个浅槽位于两进液孔之间，所述进液盘上开有两个与浅槽形状一致的对称通槽，对称通槽两侧开有两个对称的弧形槽；所述进液盘底部设有冲击体，所述冲击体左右两侧为弧形的刀翼，刀翼置于进液盘的弧形槽内，冲击体底部中心处开有中心孔Ⅱ，中心孔Ⅱ上下分别设有沉孔，上部沉孔的一侧开有斜圆孔Ⅱ；所述冲击体底部设有底座，底座上部中心处的凸台置于冲击体底部的沉孔内，且底座上开有扇形槽；所述底座外部套有牙嵌，牙嵌顶部卡在浅槽中，牙嵌周边设有两组对称分布的台肩Ⅰ和台肩Ⅱ，其中台肩Ⅱ与冲击体中心处高度一致，台肩Ⅰ与进液盘厚度一致；所述冲击体底部的沉孔内置有一对复合片；所述过流孔为椭圆孔，所述进液孔Ⅰ和进液孔Ⅱ为与过流孔形状一致的椭圆孔；所述进液孔Ⅰ和进液孔Ⅱ长轴之间的夹角为92.5°；所述斜圆孔Ⅰ及斜圆孔Ⅱ的中心线与上换向阀轴线夹角为60°；所述弧形刀翼两边之间的夹角为60°；所述扇形槽两边之间的夹角为92.5°。本专利技术具有如下有益效果：由于采取上述方案，该冲击机构无橡胶件，无需动力系统激发，零件空间布局合理，易损件少，系统寿命长；该冲击机构可单独使用，也可配合动力钻具一起使用，对现场设备无任何特殊要求，可用于直井，也可用于水平井、定向井。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图２是上换向阀的主视图；图３是沿图2中A-A剖视图；图4是下换向阀的主视图；图5是下换向阀的剖视图；图6是进液盘的俯视图；图7是冲击件的主视图；图8是冲击件的俯视图；图9是沿图7中C-C的剖视图；图10是牙嵌的主视图；图11是牙嵌的俯视图；图12是底座的主视图；图13是底座的俯视图。图中1-上换向阀，2-下换向阀，3-进液盘，4-冲击体，5-牙嵌，6-复合片，7-底座，a-斜圆孔Ⅰ，b-过流孔，c-进液孔Ⅰ，d-进液孔Ⅱ，e-浅槽，f-弧形槽，g-对称通槽，h-刀翼，i-斜圆孔Ⅱ，j-台肩Ⅰ，k-台肩Ⅱ，l-沉孔，m-扇形槽，n-中心孔Ⅰ，o-中心孔Ⅱ。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：由图1至图13所示，一种新型自激式冲击机构，包括上换向阀1，所述上换向阀1中部为空心轴，空心轴顶部不相通，空心轴的一侧开有斜圆孔Ⅰa，所述斜圆孔Ⅰa中心线与上换向阀1轴线夹角为60°；空心轴外部为圆盘，圆盘上开有过流孔b。所述上换向阀1底部的空心轴外部依次套有下换向阀2和进液盘3，所述下换向阀2上开有与过流孔b形状一致的进液孔Ⅰc和进液孔Ⅱd，过流孔b、进液孔Ⅰc和进液孔Ⅱd为形状和方向都一致的椭圆孔，同时进液孔Ⅰc和进液孔Ⅱd长轴之间的夹角为92.5°。下换向阀2的底部开有两个对称的浅槽e，且其中一个浅槽e位于两进液孔之间。所述进液盘3上开有两个与浅槽e形状一致的对称通槽g，且对称对槽g位置与浅槽e相对应；对称通槽g两侧开有两个对称的弧形槽f，弧形槽f的形状及角度根据进液孔Ⅰc和进液孔Ⅱd确定，应使弧形槽f不小于过液孔。所述进液盘3底部设有冲击体4，所述冲击体4左右两侧为弧形的刀翼h，弧形刀翼h两边之间的夹角为60°，弧形刀翼h上部凸出，置于进液盘3的弧形槽f内。冲击体4底部中心处开有中心孔Ⅱo，中心孔Ⅱo上下分别设有沉孔，上部沉孔的一侧开有斜圆孔Ⅱi，斜圆孔Ⅱi的中心线与上换向阀1轴线间夹角为60°，所述冲击体4底部设有底座7，底座7上部设有凸台，凸台中心处设有沉孔，凸台置于冲击体4底部的沉孔内，这样，冲击体4底部的沉孔l与底座7上的沉孔之间置有一对复合片6，复合片6之间相互接触，使二者之间可相互转动，并减小摩擦力。所述底座7上还开有扇形槽m，扇形槽m两边之间的夹角为92.5°。所述底座7外部套有牙嵌5，牙嵌5顶部卡在进液盘2上的浅槽e中，牙嵌5周边设有两组对称分布的台肩Ⅰj和台肩Ⅱk，其中台肩Ⅱk与冲击体4中心处高度一致，台肩Ⅰj与进液盘3厚度一致。装配时：下换向阀2和进液盘3通过依次套在上换向阀1的空心轴外部；冲击体4的刀翼h穿过进液盘3的弧形槽f；冲击体4与底座7之间通过一对复合片6配合；牙嵌5上的台肩Ⅱk穿过进液盘3上的对称通槽g，其上端置于下换向阀2上的浅槽e内。在油气井钻井过程中，通过钻井液动力机构带动上换向阀1旋转。当上换向阀1上的过流孔b与下换向阀2上的进液孔Ⅰc和进液孔Ⅱd不重合时，钻井液通过斜圆孔Ⅰa经过空心轴，由冲击体4上的斜圆孔Ⅱi流出，通过底座7上的扇形槽m施加于钻头上。当上换向阀1上的过流孔b与下换向阀2上的进液孔Ⅰc重合时，过流通道b-c打开，钻井液通过通道冲击冲击体4的弧形刀翼h，带动冲击体4逆时针旋转产生高频冲击力，通过底座7上的扇形槽m施加于钻头上。当上换向阀1上的过流孔b与下换向阀2上的进液孔Ⅱd重合时，过流通道b-d打开，钻井液通过通道冲击冲击体4的弧形刀翼h，带动冲击体4顺时针旋转产生高频冲击力，通过底座7上的扇形槽m施加于钻头上。过流通道b-c与b-d周期打开关闭产生周期性脉冲，带动冲击体4做往复运动，通过改变冲击体4刀翼两侧空间体积，改变两侧流体压差，产生水力脉冲。该冲击机构在压差作用下产生高频轴向脉冲直接驱动换向阀旋转，在冲击体4两侧产生高频冲击力带动冲击体4产生往复运动，通过传压传扭机构传递给钻头，在钻头周向上附加均匀稳定的高频振动冲击力实现高速破岩。在周向高频冲击和轴向水力脉冲的共同作用下，钻头始终与井底始终保持连续的高频切削，剪切效率明显提高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型自激式冲击机构，包括上换向阀(1)，其特征在于：所述上换向阀(1)中部为空心轴，空心轴外部为圆盘，空心轴的一侧开有斜圆孔Ⅰ(a)，圆盘上开有过流孔(b)，所述上换向阀(1)底部的空心轴外部依次套有下换向阀(2)和进液盘(3)，所述下换向阀(2)上开有与过流孔(b)形状一致的进液孔Ⅰ(c)和进液孔Ⅱ(d)，下换向阀(2)的底部开有两个对称的浅槽(e)，且其中一个浅槽(e)位于两进液孔之间，所述进液盘(3)上开有两个与浅槽(e)形状一致的对称通槽(g)，对称通槽(g)两侧开有两个对称的弧形槽(f)；/n所述进液盘(3)底部设有冲击体(4)，所述冲击体(4)左右两侧为弧形的刀翼(h)，刀翼(h)置于进液盘(3)的弧形槽(f)内，冲击体(4)底部中心处开有中心孔Ⅱ(o)，中心孔Ⅱ(o)上下分别设有沉孔，上部沉孔的一侧开有斜圆孔Ⅱ(i)；所述冲击体(4)底部设有底座(7)，底座(7)上部中心处的凸台置于冲击体(4)底部的沉孔内，且底座(7)上开有扇形槽(m)；/n所述底座(7)外部套有牙嵌(5)，牙嵌(5)顶部卡在浅槽(e)中，牙嵌(5)周边设有两组对称分布的台肩Ⅰ(j)和台肩Ⅱ(k)，其中台肩Ⅱ(k)与冲击体(4)中心处高度一致，台肩Ⅰ(j)与进液盘(3)厚度一致。/n...

【技术特征摘要】
1.一种新型自激式冲击机构，包括上换向阀(1)，其特征在于：所述上换向阀(1)中部为空心轴，空心轴外部为圆盘，空心轴的一侧开有斜圆孔Ⅰ(a)，圆盘上开有过流孔(b)，所述上换向阀(1)底部的空心轴外部依次套有下换向阀(2)和进液盘(3)，所述下换向阀(2)上开有与过流孔(b)形状一致的进液孔Ⅰ(c)和进液孔Ⅱ(d)，下换向阀(2)的底部开有两个对称的浅槽(e)，且其中一个浅槽(e)位于两进液孔之间，所述进液盘(3)上开有两个与浅槽(e)形状一致的对称通槽(g)，对称通槽(g)两侧开有两个对称的弧形槽(f)；
所述进液盘(3)底部设有冲击体(4)，所述冲击体(4)左右两侧为弧形的刀翼(h)，刀翼(h)置于进液盘(3)的弧形槽(f)内，冲击体(4)底部中心处开有中心孔Ⅱ(o)，中心孔Ⅱ(o)上下分别设有沉孔，上部沉孔的一侧开有斜圆孔Ⅱ(i)；所述冲击体(4)底部设有底座(7)，底座(7)上部中心处的凸台置于冲击体(4)底部的沉孔内，且底座(7)上开有扇形槽(m)；
所述底座(7)外部套有牙嵌(5)，牙嵌(5)顶部卡在浅槽(e)中，牙嵌(5)周边设有两组...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑瑞强，侯圣，王伟，杨决算，李玉海，耿晓光，谷玉堂，万发明，万征，
申请(专利权)人：大庆石油管理局有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23