[发明专利]一种新型机械式冲击器

说明书

本发明属于石油机械技术领域，涉及一种新型机械式冲击器，滑动轴承安装在冲击器外壳中，滑动轴承内孔与专用钻杆形成间隙配合；内套筒与冲击器外壳通过榫卯结构固连；冲锤与内套筒间隙配合，冲锤上端安装有碟形弹簧作为储能元件；冲锤下端设有旋转砧铁座，旋转砧铁座上安装有砧铁；转换接头通过销轴与专用钻杆相连，压在冲击器外壳底部的端盖固定连接在转换接头上，冲击器的上下两端分别安装有上端密封装置和下端密封装置；其结构简单，操作方便，原理可靠，能够通过更换不同的碟形弹簧组和改变旋转砧铁座和冲锤的端面轮齿的齿数以改变冲击器的冲击能量和频率，有利于现场的维护和使用，环境适应性好，工作寿命长，安全可靠。

技术领域：

本发明属于石油机械技术领域，涉及一种可安装在钻柱上的用于实现旋冲钻进的钻井辅助装置，特别是一种可以方便地安装到钻柱上实现旋冲钻进的新型机械式冲击器。

背景技术：

随着油气钻井深度的不断增加，钻井的难度和成本成倍增长，硬地层钻进的难题日益突出，如何提高钻头在硬地层的钻井速度已迫在眉睫。旋冲钻井技术是在常规旋转钻井的基础上，通过冲击器产生的冲击力施加给钻头，使钻头靠旋转和冲击共同作用破碎岩石，是一种切实可行的高效、优质、低耗的钻进方法。旋冲钻进的一个关键设备是冲击器，冲击器作为旋冲钻进的辅助装置，按其动力源可分为液动式冲击器、气动式冲击器和机械式冲击器等。液动式冲击器和气动式冲击器早已应用于生产实践。但仍存在不足之处，例如冲击器使用寿命短、不能应用于深孔中、对钻井液的含砂量和流量有严格要求，现场使用和调节困难等，不仅给生产人员带来一定的安全隐患，也会造成井壁在大泵量循环下的失稳现象。由于上述原因，液动式冲击器在我国还没有被广泛推广应用。机械式冲击器以钻杆的回转运动为动力源，将钻杆的回转运动转换成冲锤沿着钻杆方向的往复式冲击运动。由于它的驱动力直接来自于钻杆，不受孔底复杂环境的影响，对外部的抗干扰能力极强，是液动式、气动式冲击器无法达到的。将冲锤重力势能转换为冲击动能的机械式冲击器虽然克服了液动式冲击器存在的缺点，但冲锤结构复杂、加工难度大且为了获得较大的冲击功需要增大冲锤质量和移动距离，这将导致冲锤向上移动的过程中产生的附加扭矩加大且难于准确平衡，影响冲击器工作的可靠性和稳定性，例如CN201510372685.7公开的一种机械式钻探冲击器。以弹簧作为储能元件的机械式冲击器，在将回转运动转换为往复移动压缩弹簧的过程中，不论采取何种方式都会同时产生较大的附加扭矩，同样存在上述问题且结构更为复杂，例如CN208734274U公开的一种旋冲螺杆传动轴总成以及CN208518596U公开的一种旋冲钻具。因此，亟需设计一种新型结构的机械式冲击器，以碟形弹簧组为储能元件，冲锤向上移动的过程中产生的附加扭矩由冲锤凸齿经内套筒、外壳凸脊传递到岩石孔壁上，工作稳定可靠；通过改变碟形弹簧及其组合方式可以方便地改变冲击功的大小，改变旋转砧铁座和冲锤端面轮齿的数量可以改变冲击器的冲击频率，操作简便，有利于现场的维护和使用。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有冲击器存在的缺点，设计提供一种新型机械式冲击器，以碟形弹簧组为储能元件，依靠岩石孔壁作用在冲击器外壳纵向凸脊上的反力来平衡冲锤向上移动过程中受到的附加扭矩，以钻杆的回转运动为动力源，实现冲锤沿着钻杆轴线方向的往复式冲击运动从而完成旋冲钻进，而且冲锤与砧铁碰撞过程中，旋转砧铁座端面轮齿和冲锤端面轮齿不承受冲击载荷。