[发明专利]一种振动耦合式钻具冲击器

说明书

本申请公开了一种振动耦合式钻具冲击器，包括：壳体组件；动力总成，设置于壳体组件中；耦合总成，转动设置于壳体组件中，且耦合总成与动力总成驱动连接，耦合总成内部轴向由上至下依次设置有不连通的上通道和下通道；脉冲发生器，设置于耦合总成的上通道和下通道之间，脉冲发生器的流通截面积随耦合总成的转动而周期性改变，上通道和下通道通过脉冲发生器连通；传动总成，与耦合总成的下端传动连接，传动总成用于与钻头连接。工作时，动力总成驱动耦合总成转动，使得脉冲发生器的流通截面积大小周期性改变，形成水力脉冲压力，脉冲压力作用于耦合总成、脉冲发生器和壳体组件形成的整体，最终传递给传动总成和钻头，实现钻头对岩石的脉冲冲击。

技术领域

本发明涉及钻进设备技术领域，特别涉及一种振动耦合式钻具冲击器。

背景技术

随着油气资源勘探开发领域的拓展和低油价时代的到来，钻井提速成为降低钻井成本的迫切需求。通常情况下，钻头在中硬及复杂地层破岩过程中存在的粘滑、振动弹跳、不同心摇摆、反进动回转等现象是影响钻头切削效率和寿命的主要因素，从目前的技术认识和实践来看，解决这些问题最直接、最有效的途径是保持钻头持续有一个稳定的破岩状态，PDC钻头尤为如此。

近几年出现了PDC钻头扭力冲击器、PDC钻头扭矩稳定器、液力加压器、三维震荡冲击器等新工具，现场使用证明这些工具针对性地解决了某一个影响钻头破岩稳定性的因素，在一定范围和情况下提高了机械钻速和钻头寿命，但整体提速效果和使用范围仍然有限，且大部分工具不适于组合使用或配套螺杆钻具进行复合钻进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种振动耦合式钻具冲击器，以具有脉动冲击功能。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种振动耦合式钻具冲击器，包括：

壳体组件；

动力总成，设置于所述壳体组件中；

耦合总成，转动设置于所述壳体组件中，且所述耦合总成与所述动力总成驱动连接，所述耦合总成内部轴向由上至下依次设置有不连通的上通道和下通道；

脉冲发生器，设置于所述耦合总成的上通道和所述下通道之间，所述脉冲发生器的流通截面积随所述耦合总成的转动而周期性改变，所述上通道和所述下通道通过所述脉冲发生器连通；

传动总成，与所述耦合总成的下端传动连接，所述传动总成用于与钻头连接。

优选地，在上述的振动耦合式钻具冲击器中，还包括设置于壳体组件中的弹性件，所述传动总成可相对所述耦合总成的下端轴向移动，且所述传动总成与所述耦合总成相对周向静止，所述弹性件的两端弹性作用于所述耦合总成和所述传动总成。

优选地，在上述的振动耦合式钻具冲击器中，所述脉冲发生器包括上下叠置的上脉冲盘和下脉冲盘；

所述上脉冲盘和所述下脉冲盘套设于所述耦合总成上，所述上脉冲盘和下脉冲盘中的一个固定于所述壳体组件，另一个固定于所述耦合总成，所述上脉冲盘和所述下脉冲盘均设置有液流通孔，当所述上脉冲盘和所述下脉冲盘相对旋转时，所述上脉冲盘和所述下脉冲盘的液流通孔交替连通并改变流通截面积，所述液流通孔与所述上通道和下通道连通。

优选地，在上述的振动耦合式钻具冲击器中，所述液流通孔沿圆周方式均布于所述上脉冲盘和下脉冲盘的盘面上。

优选地，在上述的振动耦合式钻具冲击器中，所述耦合总成包括由上至下依次固定连接的水帽、上传动轴、中传动轴和下传动轴；所述水帽与所述动力总成驱动连接，所述上传动轴和中传动轴均通过扶正轴承与所述壳体组件转动配合；所述下传动轴与所述传动总成传动连接：所述弹性件的两端分别作用于所述下传动轴和所述传动总成；所述上通道设置于所述上传动轴，所述下通道设置于所述中传动轴和所述下传动轴；所述脉冲发生器设置于所述上传动轴。