[发明专利]双频轴向冲击工具

说明书

本发明涉及一种双频轴向冲击工具，包括外壳体、冲击总成、减速器、导流总成。其技术方案是：上部接钻柱，下部接螺杆钻具或涡轮钻具，将冲击总成、减速器、导流总成组装为内部整体，再将内部整体装入外壳体内；钻井液进入外壳体，驱动涡轮高速转动，通过减速器，将涡轮的高速转动减速到凸轮的适合工作速度，通过凸轮与滚轮的配合运动，上冲击筒和下冲击筒、内导流筒轴向循环运动，产生周期性的轴向机械振动和水力脉冲，并且进入螺杆钻具或涡轮钻具的钻井液流量发生周期性变化，钻头在较低转速时产生较大轴向冲击，在较高转速时产生较小轴向冲击。本发明可有效提高钻头机械钻速和寿命，提高破岩效率。

技术领域

本发明涉及一种用于石油天然气钻探工程领域的双频轴向冲击工具。

背景技术

随着石油天然气资源的不断开采，钻井过程中所面临的问题也越来越多。在钻井过程中，地层硬度和钻井难度随着井深的增加是呈指数形式增加的，尤其是深部坚硬地层，存在着钻井效率低、钻具寿命短、钻井周期长、钻井成本高的难题，严重影响着石油钻探开发的整体效益，迫切需要发展高效破岩钻井方法，提高深部资源的钻探效率。现在比较有效的钻井工具主要是旋冲钻具，其最主要的部分就是我们所说的冲击器。而现如今，世界上各个国家所用的冲击器种类是非常多的，但是其工作原理有这么几个：液动式冲击器、气动式冲击器、电动式冲击器以及机械作用式冲击器，还有就是气液两相混合式冲击器。液动式的冲击器利用钻井液的作用，它对钻井液能量的利用明显强于其他类型的冲击器，而机械作用式冲击器结构可靠。

基于此，为了有效的提高钻头机械钻速和寿命，提高破岩效率，我们结合液动式冲击器和机械作用式冲击器的工作原理，提出一种双频轴向冲击工具。

发明内容

为进一步提高中深井、硬地层钻井速度、坚硬打滑地层的钻进时效,降低生产成本，提高钻头的破岩效果，改善钻头和岩石的受力情况，提高钻头使用寿命，本发明提供了一种双频轴向冲击工具。

本发明的技术方案是：双频轴向冲击工具，包括外壳体、冲击总成、减速器、导流总成，其特征在于：在外壳体内由后至前依次为冲击总成、减速器、导流总成，将冲击总成、减速器、导流总成组装为内部整体，再将内部整体从外壳体后端装入外壳体内；所述的外壳体包括上壳体、下壳体、外导流筒、下接头，上壳体和下壳体通过螺纹连接，然后将外导流筒从下壳体前端口装入，并通过下壳体下端口的键槽实现周向定位，最后将下壳体和下接头通过螺纹连接；所述的冲击总成包括打捞轴套、定位套、导流套、O型密封圈a、上冲击筒、打捞轴、O型密封圈b、下冲击筒、O型密封圈c、滚轮a，O型密封圈a安装于上冲击筒内壁，O型密封圈c安装于下冲击筒外壁，滚轮a周向间隔120°均匀布置于下冲击筒前端，上冲击筒从打捞轴后端装入，下冲击筒从打捞轴前端装入，然后上冲击筒和下冲击筒通过螺纹连接，导流套、定位套依次从打捞轴后端装入，最后打捞轴套和打捞轴通过螺纹连接；所述的减速器包括O型密封圈d、连接套a、减速器外壳a、减速器外壳b、键、行星轮轴保持架、太阳齿轮轴、连接套b、连接套c、凸轮a、行星轮支撑架输出轴、轴承a、轴承b、轴承c、轴承d、凸轮b、内齿轮、行星轮、行星轮轴，O型密封圈d安装于连接套a和连接套c外壁，将太阳齿轮轴安装在连接套c后端，并将轴承c放入连接套b内后一起安装到太阳齿轮轴后端，再将轴承b与行星轮轴保持架分别安装到太阳齿轮轴后端，在行星轮轴保持架后端面上安装行星轮轴、键和行星轮，在太阳齿轮轴最后端安装轴承a后，再安装行星轮支撑架输出轴，将内齿轮安装后将轴承c与连接套b组合体安装到行星轮支撑架输出轴上，然后将连接套a前端安装在行星轮支撑架输出轴上，接着将以上装配好的减速器内部组合件放入减速器外壳b，分别从减速器外壳b前后端依次安装轴承d、减速器外壳a，并将凸轮b、凸轮a分别安装在减速器前后端的连接套b上，最后将打捞轴与连接套a后端螺纹连接，通过减速器的作用将涡轮输出的高速转动减速到适合凸轮a、凸轮b工作的转速；所述的导流总成包括涡轮轴、内导流筒、弹簧a、楔形套、卡瓦、砧子、弹簧b、涡轮、滚轮b、O型密封圈e，滚轮b周向间隔120°均匀布置于内导流筒后端，将弹簧a、内导流筒依次从涡轮轴后端装入，并将涡轮轴与连接套c前端螺纹连接，再将楔形套从涡轮轴前端装入，然后从楔形套前端依次装入卡瓦、砧子，在卡瓦前端装入弹簧b，O型密封圈e安装于涡轮筒体内壁，最后将涡轮与涡轮轴螺纹连接。