泥浆动力冲击结构及具备该冲击结构的扩孔装置的制作方法

本申请涉及非开挖扩孔的，尤其是涉及一种全断面扩孔结构。

背景技术：

1、非开挖工程一般是指利用岩土钻掘、定向测控等技术手段, 在地表不挖槽和地层结构破坏极小的情况下, 穿越河流、建筑物等，以实现对天然气等公用管线施工的技术。

2、在非开挖领域最重要的是钻孔、扩孔过程，目前常规的施工技术是钻机带动钻杆转动以及进退，钻杆与岩石扩孔器直接相连从而实现钻孔和扩孔的需求，该种钻孔技术在长距离或者大管径扩孔时，由于钻机的输出扭矩经过较长的钻杆传到岩石扩孔器，一方面扭矩损失非常大，从而难以实现较为顺畅地钻孔扩孔需求，另一方面是遇到岩石层等硬度较大的地下施工层，钻杆的钻进力严重不足，需要多次钻进，效率低下。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种泥浆动力冲击结构及具备该冲击结构的扩孔装置，其能够快速一次性较为全面地进行钻孔和扩孔的操作，极大地提升了钻孔和扩孔的效率。

2、为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

3、第一方面，本申请提供了一种泥浆动力冲击结构，其特征在于，包括：

4、外套筒，所述外套筒的一端设有进浆部，所述进浆部开有进浆通道；

5、分浆座，所述分浆座固定在外套筒靠近进浆通道的一端，所述分浆座与进浆部之间形成分浆腔，所述分浆座上同轴设有弹性封堵组件用于将进浆通道常闭，所述分浆座远离进浆部的一端同轴设有封堵轴；

6、冲击活塞，所述冲击活塞滑动在外套筒内壁，所述冲击活塞上同轴贯通开有泄浆通道，所述泄浆通道与封堵轴形成滑动配合，所述冲击活塞包括滑动在外套筒内壁的冲击头以及直径小于冲击头的冲击尾，所述冲击头与分浆座之间形成主腔；

7、设置在外套筒内壁的环形凸起，所述冲击尾滑动在环形凸起内，所述冲击尾外壁、环形凸起以及外套筒内壁形成缓冲腔；

8、以及开设在外套筒上的过度腔，所述过度腔与外套筒内壁开通有副一孔以及副二孔，所述副一孔位于封堵轴底端靠近分浆座的一侧，所述副二孔位于封堵轴底端远离分浆座的一侧，所述冲击头越过副一孔时自身外壁将副二孔封堵，所述分浆座上开有用于向副腔进浆的副通道以及用于向主腔进浆的主通道。

9、实现上述技术方案，初始位置冲击头靠近分浆座以使得封堵轴与泄浆通道插接在一起，泥浆从进浆通道开始涌入，待进浆通道内的泥浆压力逐渐增强时，泥浆冲开弹性封堵组件进入到分浆腔，然后从分浆座的主通道和副通道内分别进入到主腔以及副腔，由于主腔和副腔受到的压力相同，而冲击头两截面面积不同，则冲击头位于主腔的一面受到的推力逐渐大于位于副腔的一面压力，冲击活塞沿着封堵轴逐渐缓慢移动，直到冲击头越过副一孔，此时副二孔被封堵，副腔内的泥浆从过度腔迅速涌入到主腔，主腔内的压力迅速增加，与此同时副腔内的压力迅速降低，最终推动冲击头快速移动冲击到需要振动的部件，而当冲击头冲击过时，封堵轴与泄浆通道脱离，此时主腔内的泥浆压力迅速从泄浆通道流出，则导致主腔内的压力和分浆腔内的压力迅速降低，此时弹性封堵组件复位将进浆通道堵住，主腔压力突然降低则冲击尾收到冲撞后反弹，使得封堵轴与泄浆通道插接，回到初始位置，完成一次冲击过程。后续则按照以上流程进行多次冲击过程，可对岩石等较为坚硬的材质进行击破，并且泥浆能喷出实现润滑作用，大大增强钻孔的便捷性。

10、作为本申请的其中一个可选实施例，所述分浆座上开有导向槽，所述弹性封堵组件包括滑动在导向槽内的封堵柱塞以及设置在导向槽内的弹性件，所述封堵柱塞与进浆通道形成封堵。

11、作为本方案的其中一个可选实施例，所述进浆部外壁设有外螺纹。

12、作为本方案的其中一个可选实施例，所述进浆部与分浆座之间设有第一密封组件。

13、作为本方案的其中一个可选实施例，所述冲击头外壁与外套筒内壁之间设有第二密封组件。

14、作为本方案的其中一个可选实施例，所述冲击尾与环形凸起之间设有第三密封组件。

15、作为本方案的其中一个可选实施例，所述冲击尾的尾端设有限位凸起，所述限位凸起与环形凸起抵接用于限制冲击活塞脱离环形凸起位置。

16、第二方面，本申请还公开了一种扩孔装置，其包括；上述中的泥浆动力冲击结构；

17、泥浆马达，所述泥浆马达的旋动内壳与进浆部固定连接用于带动泥浆动力冲击结构转动，所述泥浆马达的外壳与钻杆连接用于传递钻杆的扭矩；

18、以及岩石扩孔组件，所述岩石扩孔器设置在外套筒的尾端，所述冲击活塞可对岩石扩孔组件产生冲击。

19、实现上述技术方案，钻杆的转动扭矩传递到泥浆马达上实现对泥浆马达的一级扭动，泥浆马达自身又可以带动泥浆动力冲击结构二级扭动，从而可以提高钻孔时的动力，再结合泥浆动力冲击结构对岩石扩孔组件的冲击，大大提高扩孔或者钻孔过程中的效率。

20、作为本方案的其中一个可选实施例，所述岩石扩孔组件包括滑动在外套筒内的连接部以及设置在连接部上的岩石扩孔器，所述连接部与外套筒内壁设有限位组件以避免连接部滑出外套筒，所述连接部上与泄浆通道同轴开有出浆通道。

21、作为本方案的其中一个可选实施例，所述限位组件包括固定在外套筒内壁的花键以及开设在连接部外壁上的限位槽。

22、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

23、1.利用泥浆动力实现冲击活塞的往复冲击，并且还能够卸出对岩石或者泥土进行浸湿，可以极大地提升对地下土层的钻进动力，提高钻进动力；

24、2.钻杆的转动扭矩传递到泥浆马达上实现对泥浆马达的一级扭动，泥浆马达自身又可以带动泥浆动力冲击结构二级扭动，从而可以提高钻孔时的动力，再结合泥浆动力冲击结构对岩石扩孔组件的冲击，大大提高扩孔或者钻孔过程中的效率。

技术特征：

1.一种泥浆动力冲击结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的泥浆动力冲击结构，其特征在于：所述分浆座(3)上开有导向槽(41)，所述弹性封堵组件包括滑动在导向槽(41)内的封堵柱塞(42)以及设置在导向槽(41)内的弹性件(43)，所述封堵柱塞(42)与进浆通道(21)形成封堵。

3.根据权利要求1所述的泥浆动力冲击结构，其特征在于：所述进浆部(2)外壁设有外螺纹。

4.根据权利要求3所述的泥浆动力冲击结构，其特征在于：所述进浆部(2)与分浆座(3)之间设有第一密封组件(81)。

5.根据权利要求1所述的泥浆动力冲击结构，其特征在于：所述冲击头(52)外壁与外套筒(1)内壁之间设有第二密封组件(82)。

6.根据权利要求1所述的泥浆动力冲击结构，其特征在于：所述冲击尾(53)与环形凸起(6)之间设有第三密封组件(83)。

7.根据权利要求1所述的泥浆动力冲击结构，其特征在于：所述冲击尾(53)的尾端设有限位凸起(9)，所述限位凸起(9)与环形凸起(6)抵接用于限制冲击活塞(5)脱离环形凸起(6)位置。

8.一种扩孔装置，其特征在于，包括；权利要求1-7任意一项所述的泥浆动力冲击结构；

9.根据权利要求8所述的扩孔装置，其特征在于：所述岩石扩孔组件(11)包括滑动在外套筒(1)内的连接部(111)以及设置在连接部(111)上的岩石扩孔器(112)，所述连接部(111)与外套筒(1)内壁设有限位组件(12)以避免连接部(111)滑出外套筒(1)，所述连接部(111)上与泄浆通道(51)同轴开有出浆通道(1111)。

10.根据权利要求9所述的扩孔装置，其特征在于：所述限位组件(12)包括固定在外套筒(1)内壁的花键(121)以及开设在连接部(111)外壁上的限位槽(122)。

技术总结
本申请涉及泥浆动力冲击结构及具备该冲击结构的扩孔装置，泥浆动力冲击结构，包括开有进浆通道的外套筒；固定的分浆座，分浆座与进浆部之间形成分浆腔，分浆座上设有弹性封堵组件用于将进浆通道常闭，分浆座远离进浆部的一端同轴设有封堵轴；冲击活塞，冲击活塞上同轴贯通开有泄浆通道，泄浆通道与封堵轴形成滑动配合，冲击活塞包括滑动在外套筒内壁的冲击头以及直径小于冲击头的冲击尾，冲击头与分浆座之间形成主腔；设置在外套筒内壁的环形凸起，冲击尾滑动在环形凸起内，冲击尾外壁、环形凸起以及外套筒内壁形成副腔；开设在外套筒上的过度腔，分浆座有向副腔进浆的副通道及向主腔进浆的主通道。本方案能够快速一次性较为全面地进行钻孔和扩孔的操作，极大地提升了钻孔和扩孔的效率。

技术研发人员：曹良
受保护的技术使用者：苏州科艺油气工程设备服务有限公司
技术研发日：20230719
技术公布日：2024/2/25