[发明专利]一种井下锤式冲切装置

说明书

本发明涉及井下物料破碎技术领域，具体涉及一种井下锤式冲切装置，包括：锤头结构(1)，与悬吊驱动结构(4)连接；配重结构(2)，设置在所述锤头结构(1)之上；储能结构(3)，设置在所述锤头结构(1)与所述配重结构(2)之间，在所述悬吊驱动结构(4)驱动所述锤头结构(1)上升移动时，将所述配重结构(2)的部分重力势能转换为储存能量，并在所述悬吊驱动结构(4)自由释放所述锤头结构(1)下落时释放所述储存能量于所述锤头结构(1)上。本发明提供了一种在不增加整体重量的前提下，提高冲击力，改善破碎效果的井下锤式冲切装置。

技术领域

本发明涉及井下物料破碎技术领域，具体涉及一种井下锤式冲切装置。

背景技术

现有地质钻孔技术一种采用旋转式钻进，地质钻机由于钻进深度越深，钻杆逐渐由刚性特性突出转变为弹性特性突出，此时井口输入的转动转速不能有效地体现在井底的钻头上，过快的井口转速反而会导致钻杆拧成麻花状，甚至产生塑性屈服导致钻杆损坏，因此其转速受传动深度的限制，其随着钻进深度的增加切削效率会逐渐降到很低。另一种方式为冲击式钻进的方式，冲击式钻进的方式能适应较深钻孔的钻进，该方式通过悬吊钻具借重力自由下落的冲击力来凿碎岩石，因此其冲击力的大小与钻具的重量密切相关，而钻具的重量又受到驱动装置的动力及钻具的悬吊钢索的强度限制，因此也限制了这类钻进方式的钻进效率的进一步提高。此外，这种钻进方式也会将钻孔中的岩心完全打碎，而将岩心完全打碎则需要消耗相应的能量，而且也是非必要的，同时破碎后的岩屑从井孔中清理出来也是很麻烦的事情。

现有技术还有一种冲击和旋转联合钻进方式，例如，中国专利文献CN103174380A公开的一种弹簧蓄能激发式旋转冲击钻井装置，包括钻管，设置在该钻管下端的钻头，设置在所述钻管内的冲击机构。该冲击机构包括井下马达、设置在该井下马达下端的旋转轴和套设在该旋转轴下部的冲振套件。该发明采用冲击机构的设计，通过井下马达、旋转轴和冲振套件相互配合，产生快速连续的冲击，使钻压在钻进过程中大幅度、高频率地振动，在钻头扭矩的配合下，加快钻进过程，提高钻进效率。该技术方案的本质是以旋转钻进为主，冲击钻进为辅。其需要在钻井装置中以井下马达作为动力，否则仍不能克服深井孔时，钻杆过长所带来的问题。而在井下装置中设置动力装置，还需要有相应的能量输入机构，使得井下装置的结构非常复杂。此外，这类装置也是将岩心打碎，存在无效能量消耗的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的钻头对地下岩石的冲击力小的缺陷；进一步解决现有冲击和旋转联合钻进装置结构复杂的问题；并进一步解决现有装置存在无效能量消耗的问题，从而提供一种在不增加整体重量的前提下，提高冲击力，改善破碎效果的井下锤式冲切装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种井下锤式冲切装置，包括：

锤头结构，与悬吊驱动结构连接；

配重结构，设置在所述锤头结构之上；

储能结构，设置在所述锤头结构与所述配重结构之间，在所述悬吊驱动结构驱动所述锤头结构上升移动时，将所述配重结构的部分重力势能转换为储存能量，并在所述悬吊驱动结构自由释放所述锤头结构下落时释放所述储存能量于所述锤头结构上。

所述的井下锤式冲切装置，所述储能结构为压缩方向平行于所述悬吊驱动结构的施力方向的弹簧，相应地所述储存能量为弹性势能。

所述的井下锤式冲切装置，所述锤头结构和配重结构还通过贯穿所述配重结构并固定在所述锤头结构上的连接杆连接。

所述的井下锤式冲切装置，在所述锤头结构与所述配重结构之间设有所述锤头结构下落时，只允许所述锤头结构沿纵向轴单向转动的旋转结构，所述锤头结构与所述悬吊驱动结构相应地沿纵向轴转动地连接。

所述的井下锤式冲切装置，所述锤头结构和配重结构还通过贯穿所述配重结构并固定在所述锤头结构上的连接杆连接；在所述连接杆和所述配重结构之间设有所述单向转动的旋转结构。