[发明专利]一种连续轴向冲击破岩锤子

说明书

本发明涉及油田钻探开发技术领域，特别涉及一种连续轴向冲击破岩锤子。该装置的外壳上端内部设有轴承轴，轴承轴上端套装有定子上顶圈，定子上顶圈固定在外壳内壁上，转子锁紧螺母套装在轴承轴中部并与轴承轴之间密封，轴承串置于转子锁紧螺母下端并套装在轴承轴上。本发明实现了在不影响井眼轨迹控制的前提下，能够提高各种类型钻头的破岩效率，结构合理，整体长度短，不影响井眼轨迹控制，能够产生可控的压力脉冲波，且频率高，能够对钻头实现高频冲击，直接与钻头连接，冲击力直接作用于钻头体，中间无能量损失，且冲击力大小可调，整机寿命高，无易损件，连续工作时间长，可靠性高、安装方便。

技术领域：

本发明涉及油田钻探开发技术领域，特别涉及一种连续轴向冲击破岩锤子。

背景技术：

自上世纪80年代中期开始，利用“冲击破岩”的方法提高石油天然气钻井速度成为钻井提速的研究热点。先后诞生了几种原理相近的“液力旋冲工具”，其核心技术内涵都是利用一套特殊的“交叉换向机构”或“自激式脉冲发生装置”，让钻井流体在钻杆水眼内，产生连续的压力波动，从而在钻头上方形成一个连续的震动力，使得钻头一边旋转一边冲击地层，达到高效破岩的目的。但由于这几种工具的关键部件都要承受着钻井流体的高速冲蚀，因此普遍整机寿命短；同时由于工具结构太长，直接连接钻头又无法满足井眼轨迹控制的要求，故没有得到推广；近几年，受西方石油钻井的影响，国内一些单位和个人仿制了国外同类技术产品，推出了一种“扭力冲击工具”，旨在给钻头施加一个连续冲击的、沿钻头圆周的切线方向的力，以达到高效破岩效果。但是该工具冲击力小，力的方向不是沿钻头的轴线方向施加的，工具长度也很难缩短到0.4米以下，井眼轨迹控制大大受到制约，因此应用范围也受到了很大限制，不能大范围推广应用。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种连续轴向冲击破岩锤子，该装置实现了在不影响井眼轨迹控制的前提下，能够提高各种类型钻头的破岩效率，结构合理，整体长度短，不影响井眼轨迹控制，能够产生可控的压力脉冲波，且频率高，能够对钻头实现高频冲击，直接与钻头连接，冲击力直接作用于钻头体，中间无能量损失，且冲击力大小可调，整机寿命高，无易损件，连续工作时间长，可靠性高、安装方便。克服了现有冲击工具结构太长，影响井眼轨迹控制，冲击力小，使用寿命短的不足。

本发明所采取的技术方案是：一种连续轴向冲击破岩锤子，包括外壳，外壳上端设计有公接头；外壳上端内部设有轴承轴，轴承轴上端套装有定子上顶圈，定子上顶圈固定在外壳内壁上，转子锁紧螺母套装在轴承轴中部并与轴承轴之间密封，轴承串置于转子锁紧螺母下端并套装在轴承轴上，转子内套套装在轴承串外侧，转子内套外壁上轴向顺次套装有多个涡轮转子，转子锁紧螺母螺纹连接在转子内套上端并压紧涡轮转子，每个涡轮转子外侧对应安装涡轮定子，定子下顶圈固定在外壳内壁上，涡轮定子通过定子上顶圈和定子下顶圈固定，定子上顶圈周向设计有多个钻井流体过流孔，该钻井流体过流孔与涡轮定子和涡轮转子之间相通；

转子内套下端设置上脉冲发生块，上脉冲发生块能够沿转子内套轴向滑动，上脉冲发生块随转子内套旋转而旋转，上脉冲发生块下端圆柱底面开有具有轴向深度的钻井流体过流通道，该钻井流体过流通道端面形状为一个过圆心的扇面与一个中心圆连线组成；上脉冲发生块下端设置锤体震动套，锤体震动套顶端面上设置有与钻井流体过流通道端面形状大小一致的脉冲发生控流孔，钻井流体过流通道端面能够与脉冲发生控流孔完全对应连通；

锤体震动套外壁与外壳内壁之间密封，锤体震动套下端连接锤头帽，钻头母接头上端伸入锤头帽内，钻头母接头外部设有能够与锤头帽下端面相贴合的限位台阶，碟簧支撑块套装钻头母接头上端，碟簧支撑块上套装碟簧，碟簧上端顶在锤体震动套上，锤头帽能够沿钻头母接头轴向滑动并对钻头母接头限位台阶面进行撞击；锤体震动套的脉冲发生控流孔与碟簧支撑块中心通道和钻头母接头中心通道均相连通；

钻头母接头外壁周向开有锁紧球道，相对应的外壳内壁上开有环形球道，所述锁紧球道与所述环形球道之间安装有锁紧钢珠，外壳底端周向设计有多个牙嵌槽，钻头母接头下端外壁周向设计有多个牙嵌，所述牙嵌槽与牙嵌相匹配安装。