一种高频扭转和轴向双向冲击器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高频扭转和轴向双向冲击器，属油气田钻井、修井工具技术领域。
【背景技术】
[0002]石油素有〃世界经济的血液〃之称，在我国的工业及经济发展中历来有着举足轻重的作用，是我国国民经济的重要支柱。近几年来，全球石油市场低迷，从每桶90多美元下跌到20多美元，但开采成本却逐年增加，随着我国浅层油气资源的日益枯竭，油气开采必然向更深、更硬地层方向发展。传统的旋转钻井方式碰到硬地层时，钻井效率降低，钻头寿命变的更短，钻井周期更长，成本更高；因此有效地提高钻井速率是如今钻井工程中急需解决的一个问题;并且探求更新、更高效的破岩钻井技术，提高钻井速度、降低钻井成本、缩小勘探开发周期是钻井技术发展的急迫需求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于:提供一种能有效提尚钻头吃入岩石的深度，提尚钻进速度，同时减弱钻头扭矩、角速度及轴向速度波动，同时降低钻具应力波动，从而减少钻具的失效的高频扭转和轴向双向冲击器。
[0004]本发明的技术方案是:
一种高频扭转和轴向双向冲击器，包括外壳、连接头、扶正轴承、涡轮轴、上锤体和下锤体，其特征在于:外壳的一端螺纹安装有连接头;外壳的另一端通过端盖和缓冲弹簧滑动安装有下锤体，下锤体一侧的外壳内通过螺母安装有涡轮轴，涡轮轴一端的圆周上通过对称设置的扶正轴承安装有涡轮转子和定子，涡轮轴另一端的圆周上通过连接键滑动安装有上锤体，上锤体上设置有安装凸台，安装凸台一侧的上锤体上通过固定盘安装有压缩弹簧，安装凸台另一侧的端面上设置有锤头，上锤体通过锤头和下锤体间歇接触连接。
[0005]所述的下锤体上设置有限位凸起;限位凸起内侧的端面上对称设置有冲击凸台。
[0006]所述的冲击凸台为坡面凸台。
[0007]所述的涡轮轴中间部位径向均布有过流孔。
[0008]所述的固定盘与外壳固定连接，固定盘与上锤体滑动连接。
[0009]本发明的有益效果是:
该高频扭转和轴向双向冲击器的下锤体端面上对称设置有冲击凸台；上锤体每转动一周可产生一次轴向冲击力和扭转冲击力，有效提高钻头和岩石间的接触应力及破碎坑内的裂纹扩展，从而提高了钻头的破岩效率，解决了传统旋转钻井方式碰到硬地层时，钻井效率降低，钻头寿命变短，钻井周期长、成本高的问题;该高频扭转和轴向双向冲击器在提高钻进速度的同时，有效减弱了钻头扭矩、角速度及轴向速度波动，以及钻具应力波动，从而减少了钻具的失效。对提高钻井效率和降低钻井成本具有积极的推广意义。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明下锤体的冲击凸台的结构示意图。
[0011]图中:1、外壳，2、连接头，3、扶正轴承，4、涡轮轴，5、上锤体，6、下锤体，7、端盖，8、缓冲弹簧，9、限位凸起，10、冲击凸台，11、螺母，12、过流孔，13、涡轮转子，14、定子，15、固定盘，16、压缩弹簧，17、锤头。
【具体实施方式】
[0012]该高频扭转和轴向双向冲击器包括外壳1、连接头2、扶正轴承3、涡轮轴4、上锤体5和下锤体6。外壳I的一端螺纹安装有连接头2;外壳I的另一端通过端盖7和缓冲弹簧8滑动安装有下锤体6。下锤体6上设置有限位凸起9;限位凸起9内侧的端面上对称设置有2个冲击凸台10，冲击凸台10为坡面凸台。
[0013]下锤体6—侧的外壳I内通过螺母11安装有涡轮轴4，涡轮轴4为变径轴，涡轮轴4的中间部位径向均布有过流孔12。涡轮轴4 一端的圆周上通过对称设置的扶正轴承3安装有涡轮转子13和定子14，
涡轮轴4另一端的圆周上通过连接键滑动安装有上锤体5，上锤体5在涡轮轴4上可轴向滑动，并能随涡轮轴4的转动而转动。上锤体5上设置有安装凸台，安装凸台一侧的上锤体5上通过固定盘15安装有压缩弹簧16，安装凸台另一侧的端面上设置有锤头17，上锤体5通过锤头17与下锤体6间歇接触连接。
[0014]该高频扭转和轴向双向冲击器的固定盘15与外壳I固定连接，固定盘15与上锤体5之间滑动连接。该高频扭转和轴向双向冲击器工作时一端通过连接头2与钻柱连接，并传递钻柱扭矩;另一端通过下锤体6与钻头连接，并传递冲击力。工作过程中，钻井液通过罗流孔12进入并冲击祸轮转子13和定子14从而带动祸轮轴4旋转，进而带动上锤体5转动。这一过程中，由于下锤体6上设置有2个冲击凸台10，且冲击凸台10为坡面凸台。(冲击凸台10的最高点与最低点之间为平面过渡)上锤体5在随涡轮轴4旋转的同时，上锤体5上的锤头17沿冲击凸台10的坡面轨迹呈螺旋升高从而向最高点运行，当运动到冲击凸台10的轨迹面最高点与最低点落差位置时，上锤体5下落撞击下锤体6，由此形成轴向冲击力。
[0015]轴向冲击完成后，上锤体5继续旋转，此时锤头I与冲击凸台10的轨迹面接触，带动下锤体6产生瞬间转动，从而形成一个扭转冲击力。该冲击器产生的轴向冲击力和扭转冲击力相互配合，可有效提高钻头和岩石间的接触应力及破碎坑内的裂纹扩展，从而提高了钻头的破岩效率，解决了传统旋转钻井方式碰到硬地层时，钻井效率降低，钻头寿命变短，钻井周期长、成本高的问题;该冲击器在提高钻进速度的同时，有效减弱了钻头扭矩、角速度及轴向速度波动，以及钻具应力波动，从而减少了钻具的失效。对提高钻井效率和降低钻井成本具有积极的推广意义。
【主权项】
1.一种高频扭转和轴向双向冲击器，包括外壳(I)、连接头(2)、扶正轴承(3)、涡轮轴(4)、上锤体(5)和下锤体(6)，其特征在于:外壳(I)的一端螺纹安装有连接头(2);外壳(I)的另一端通过端盖(7)和缓冲弹簧(8)滑动安装有下锤体(6)，下锤体(6)—侧的外壳(I)内通过螺母(11)安装有涡轮轴(4)，涡轮轴(4) 一端的圆周上通过对称设置的扶正轴承(3)安装有涡轮转子(13)和定子(14)，涡轮轴(4)另一端的圆周上通过连接键滑动安装有上锤体(5)，上锤体(5)上设置有安装凸台，安装凸台一侧的上锤体(5)上通过固定盘(15)安装有压缩弹簧(16)，安装凸台另一侧的端面上设置有锤头(17)，上锤体(5)通过锤头(17)和下锤体(6)间歇接触连接。2.根据权利要求1所述的一种高频扭转和轴向双向冲击器，其特征在于:所述的下锤体(6)上设置有限位凸起(9);限位凸起(9)内侧的端面上对称设置有冲击凸台(10)。
【专利摘要】本发明涉及一种高频扭转和轴向双向冲击器，属油气田钻井、修井工具技术领域。该冲击器包括外壳、连接头、扶正轴承、涡轮轴、上锤体和下锤体。外壳的一端螺纹安装有连接头；外壳的另一端通过端盖和缓冲弹簧滑动安装有下锤体，外壳内通过螺母安装有涡轮轴，涡轮轴一端装有涡轮转子和定子，另一端装有上锤体。该冲击器可有效提高钻头和岩石间的接触应力及破碎坑内的裂纹扩展，从而提高了钻头的破岩效率，解决了传统旋转钻井方式碰到硬地层时，钻井效率降低，钻头寿命变短，钻井周期长、成本高的问题；对提高钻井效率和降低钻井成本具有积极的推广意义。
【IPC分类】E21B4/16
【公开号】CN105672873
【申请号】CN201610253509
【发明人】夏成宇, 吕加华
【申请人】长江大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年4月22日