[实用新型]一种液力脉动冲击器

说明书

技术领域

本实用新型涉及钻井工程液动冲击领域，具体地讲，涉及的是一种液力脉动冲击器。

背景技术

在钻井过程中，随着井深的增加，水力沿程损耗增大，井底钻头可用水能急剧下降，水力破岩和清岩能力减弱，导致深井钻速低、钻头磨损快、粘卡严重等问题。另外，为了提高采油效率，水平井、分支井、大位移井、丛式井等越来越受重视，从而使井眼越来越不规则，摩阻和扭矩大，滑动钻井困难，井眼延伸范围小。

实践证明，冲击器和扭力冲击器能够大幅度提高钻井速度，其钻进速度比普通旋转钻进速度提高30%以上，井斜明显减小，钻具损坏减小。冲击器钻井技术不能广泛推广的重要原因之一是冲击器质量不过关，因而其寿命达不到所需要的时间，满足不了实际钻井的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液力脉动冲击器，解决目前冲击钻具瞬间产生冲击力导致阀系统过早失效引起钻具寿命低的问题，为钻头提供连续柔和脉动冲击钻压，实现显著提高钻具的机械钻速的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种液力脉动冲击器，包括主要由定子壳体和转子构成的马达总成和主要由万向轴壳体和万向轴构成的万向轴总成，其中，马达总成下端与万向轴总成上端连接；所述万向轴总成下端连接有用于提供脉冲钻压的轴阀总成。

具体来讲，所述轴阀总成包括与万向轴壳体连接的轴阀外壳，位于轴阀外壳内并与万向轴连接的流量调节阀，位于轴阀外壳内并与流量调节阀连接的空心轴；空心轴通过止推轴承组与轴阀外壳连接。

进一步地，所述流量调节阀主要由与万向轴连接的导流水帽和与轴阀外壳固定连接的流量调节筒组成，其中，导流水帽位于流量调节筒内并与之活动连接；该导流水帽还与空心轴连通。

为了实现脉动冲击的效果，所述导流水帽上设有导流孔，所述流量调节筒上端面为凹凸端面，该凹凸端面的最低处低于或齐平于导流孔的最低处，该凹凸端面的最高处低于导流孔的最高处，两者之间存在一定间距，使导流孔有效流通面积最小值不为零，通过导流孔的钻井液流量最小值不为零。

所述凹凸端面的投影为呈周期性变化的曲线形状，如正弦曲线或拟正弦曲线，其中拟正弦曲线指形状类似于正弦曲线的曲线，作为一种优选结构，所述流量调节筒的凹凸端面为正弦端面，即流量调节筒展开后该凹凸端面的投影呈正弦曲线状。

为了保证足够的冲击力，所述空心轴的下端悬空且位于轴阀外壳内部。

为了使连接更加稳固，所述马达总成上部还设有防掉总成，该防掉总成主要由下端与转子连接的防掉杆、通过防掉螺母与防掉杆上端连接并与定子壳体上部活动连接的防掉圈组成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型结构简单，设计巧妙，实现方便，适合推广应用。

（2）根据水力学计算得知，在一定钻井深度，近钻头附近安装一个阀门，以一定速度关闭时，由于钻井液的惯性作用，阀门以上的钻具内液压会逐渐增加，能够产生相当于数吨重物压力的水压冲击力，故本实用新型在万向轴总成下端设计轴阀总成，用于控制冲击器内部的钻井液流量，利用液力产生的压力对其下端连接的钻具或者钻头提供了冲击力，从而提高了钻井破岩的效率。

（3）本实用新型的流量调节阀中无需使用密封件，通过流量调节筒与导流水帽的相对运动来控制流量，保证了运动动作的连续性，从而增加了冲击器的整体可靠性，进而提高了冲击器的使用寿命，解决了现有冲击器使用寿命短的难题。

（4）本实用新型利用流量调节筒与导流水帽相对运动控制流量，而流量调节筒的凹凸不平端面采用正弦端面形状或者拟正弦端面形状，当其与导流水帽的导流孔相对运动时，通过导流孔处的流量沿正弦曲线状或拟正弦曲线状的周期性变化，将冲击器内的流量改变为沿正弦曲线状或拟正弦曲线状的周期性变化，从而产生沿正弦曲线状或拟正弦曲线变化的柔和的冲击力，避免了现有的冲击器产生瞬间冲击力降低阀系统寿命的问题，提高了本实用新型的使用寿命。

（5）本实用新型的上端和下端均可以连接其他钻具，串联在钻柱的任意部位工作，极大地提高了本实用新型的应用范围。

（6）本实用新型的空心轴悬空安装，当轴阀总成下部连接其他钻具或钻头时，在轴阀总成下部形成液压腔，工作时内部填充满的钻井液有效地传递并增加液压力，为其下部连接其他钻具或钻头提供了有效的冲击力，显著地提高了破岩效率。

（7）本实用新型通过设置防掉总成，与下部的轴阀总成中的止推轴承组共同作用，防止了转子及空心轴脱落，进一步提高了整体结构的稳固性，进而增加了本实用新型及其应用的钻具的使用寿命。