[实用新型]射流脉动发生器及其冲锤装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油勘探钻井用的钻井工具，具体地为一种射流脉动发生器及其冲击锤装置，主要用于硬岩石地层或深井的钻探，应用于石油勘探、地质资源勘测等方面。 

技术背景

现阶段油气及地质勘探钻井的方法是旋转钻进，当钻遇深井地层和钻遇硬岩石层时，由于地层岩石的可钻性差，钻进速度较低。目前使用的射流脉动冲击锤为旋转剪切破岩为主、非周期性地冲击压碎破岩为辅的钻井方法，提供周期性脉动冲击载荷，可以提高了钻进速度，但因易损部件寿命短，而没有得到广泛使用。其主要结构为分体式组合结构，包括脉冲发生器、信号传输通道、活塞机构和冲锤机构。 

目前正在使用的射流脉动冲击锤存在以下缺陷： 

1、脉冲发生器结构复杂。采用了分体式组合结构，误差较大，并存在间隙，泥浆射流穿过间隙时易损坏该发生器。在多相流体(液、固、气)中，水击压力波衰减很严重，尤其是在固相含量较高、粘度较高、粘滞性较强、耗散系数较大的结构流体中，水击压力波无法在通道中传播，因而也就无法作用射流，并无法使射流改变流道，导致冲击器无法连续工作； 

2、活塞机构设计不合理，活塞机构与脉冲发生器存在间隙。泥浆射流，进入活塞缸套后，当泥浆射流换向时，部分固体颗粒不会沿着曲折的射流流体通道被排出，残留在活塞缸套中，另外还有部分固体颗粒卡在活塞机构与脉冲发生器的间隙中。实践证明，残留的固体颗粒积少成多，积聚在缸套和间隙中，使活塞无法运动，致使冲击器无法工作； 

3、冲锤机构与活塞杆之间的配合是锥面配合，主要依靠锥面之间的预紧摩擦，保持连接。实践证明：由于泥浆进入锥面起到了润滑作用，减少了锥面的摩擦力，以及振动等原因，使活塞杆与冲锤脱离连接，导致冲锤不能正常工作。 

4、另外，泥浆射流具有很强的切割、磨削和冲蚀能力，现有的射流式冲击器，在高速射流流道口，没有采用耐磨削、抗冲蚀的高硬度硬质合金，或者没有采用整体结构的硬质合金构件，致使射流元件和冲击器寿命很短，无法满足钻井需要。 

发明内容

为解决现有的射流脉动冲击锤存在的缺陷，本实用新型提供了一种经济、实用、高效的射流脉动发生器，以及以本发明射流脉动发生器为基础的冲锤装置。 

本实用新型提供了一种射流脉动发生器，由发生器本体和喷嘴采用固定连接构成；其中，发生器本体由发生器基体和左右压盖及连接螺栓构成；喷嘴是由硬质合金加工为一整体。 

作为上述技术方案的改进，其中喷嘴为一个圆台状或圆柱状，其内孔为变径的流线型，其入口的截面为圆形，出口的截面为曲边矩形。 

作为上述技术方案的改进，其中发生器基体为一钉子形体，由一块钢结合金的圆柱体，或者合金钢的圆柱体加工而成；钉子形体的圆柱体上有密封机构，圆柱体的中心有一个圆锥入口、曲边矩形出口的锥型孔，围绕着中心孔，有四个对称分布的圆孔，其中两个是螺纹孔，另两个是射流通孔；钉子形体的矩形体上有两个射流通道、若干个螺栓通孔、两个压力波信号通道，两通道的出口分别安装在曲边矩形出口的两侧。 

本实用新型另外还提供了一种冲锤装置，其包括由射流脉动发生器、活塞机构和冲锤机构顺序连接而成；其中，射流脉动发生器由发生器本体和喷嘴采用固定连接构成；发生器本体由发生器基体和左右压盖及连接螺栓构成；喷嘴是由硬质合金加工为一整体；活塞机构是由活塞、活塞套、活塞杆及压盖构成；冲锤机构是由冲锤、砧子和冲锤外套组成。 

作为上述冲锤装置技术方案的改进，其中射流脉动发生器的喷嘴为一个圆台状或圆柱状，其内孔为变径的流线型锥形孔，其入口的截面为圆形，出口的截面为曲边矩形。 

作为上述冲锤装置技术方案的改进，其中发生器基体为一钉子形体，由一块钢结合金的圆柱体，或者合金钢的圆柱体加工而成；钉子形体的圆柱体上有密封机构，圆柱体的中心有一个圆锥入口、曲边矩形出口的锥型孔，围绕着中心孔，有四个对称分布的圆孔，其中两个是螺纹孔，另两个是射流通孔；钉子形体的矩形体上有两个射流通道、若干个螺栓通孔、两个压力波信号通道，两通道的出口分别安装在曲边矩形出口的两侧。 

作为上述冲锤装置技术方案的改进，其中，活塞的柱面上加工有螺旋凹槽，并与缸套内柱面形成间隙配合；活塞杆柱面与缸盖的中心孔形成间隙配合，在活塞杆上有排屑环，当排屑环移至缸盖中心孔时，彼此间隙增大，便于排出积 存在缸套中的固相颗粒；活塞杆的一端是锥形体，锥形体的端部有个圆槽通孔；活塞的另一端有凸台，与活塞和活塞杆是一整体；活塞套与射流脉动发生器本体通过螺栓连接。