[发明专利]冲击回转钻用冲击器

说明书

本发明应用于钻探技术领域中。采用冲击回转钻进方法时，产生冲击力的一种工具。主要由壳体和能产生冲击功的活塞式振荡缸，活塞下部带有冲锤，冲锤作往复运动，冲击铁砧，对钻头产生冲击功。它可以适用于洗井液为磨砾度较大的钻井泥浆的石油钻井，也适用于水文、地质钻井。

冲击回转钻进是二十世纪初发明的一种效率较高的钻井方法。冲击回转钻进方法就是在目前一般回转钻进的基础上，增加一个振动冲击器，将冲击器接在钻头的上部，钻头在一定的轴向压力下高速回转的同时，冲击器对钻头施加有周期的冲击载荷，加速钻头破碎岩石。冲击回转钻进的方法，可以提高钻进速度，提高井孔质量，降低钻井成本。这种方法在水文、地质的钻井中取得了较好的效果。

目前，国内外的冲击器的种类很多，也有与本发明较为接近的技术。如美国专利公开的一份专利号为4280570的专利，是一种主要用压缩空气为动力源的冲击器。它是由一个延外壳和中心管作往复运动的主活塞和换向机构所组成。主活塞在多通道中心管和换向控制阀的控制下，上下运动并对主活塞下部的中间活塞产生冲击，又通过中间活塞对钻头施加冲击，加速钻头破碎岩石。主活塞在较纯净的介质，压缩空气的推动下，作上下运动，对中心管和阀件的磨损较小。在用压缩空气为动力的凿岩作业中，其冲击器的寿命长，能发挥出较好的作用。在石油钻井中使用的洗井液是钻井泥浆，钻井泥浆中含有大量泥砂，所以泥浆的磨砾度较高。在泥浆作为工作介质的条件下，这种的冲击器有两个不可克服的问题。一、中心管与主活塞磨损很快，影响冲击器的寿命;二、全部钻井泥浆都要通过控制阀，因此钻井泥浆对控制阀的磨损也很快。这样使得冲击器的工作寿命降低。

在石油钻井中，有采用滑阀控制的冲击器和平面阀加弹簧控制的冲击器。因为滑阀一次控制，全部泥浆通过滑阀，滑阀磨损很快，有用几个小时就失去作用;弹簧在高频振荡的受力情况下，产生疲劳损坏，直接影响冲击器的工作寿命，影响了推广使用。

本发明的目的是创造一种冲击工具，减少工作介质对控制阀的磨损，提高冲击器工作寿命。另一个目的是使控制阀系统的结构更合理，开启灵活，改善冲击器的性能，即使是在工作条件比较差的石油钻井中也能适用。

附图说明：

附图1是本冲击器的工作原理图;

附图2是本冲击器的剖面图;

附图2a是冲击器的上半部分的剖面图;

附图2b是冲击器的下半部分的剖面图;

附图3是附图2中的A-A剖面图;

附图4是附图2中的B-B剖面图。

首先了解本冲击器的工作原理，更有利于理解本发明。

当具有一定压力的流体进入冲击器，分流器将它分成两路，一路进入振荡器（2），一路通向信号分配器（3）和工作阀（6）。流体通过振荡器（2），使振荡器（2）发生振荡信号，信号分配器（3）将通道（1）的流体按振荡信号分配，指令工作阀（6）工作。下面分两步说明冲击器的工作状态：

附图1a中振荡器（2）发生振荡，信号分配器（3）发指令，使得通道（4）是高压流体，通道（5）是低压流体，这时工作阀（6）所处的位置能使通道（1）的流体进入振荡缸（7）的活塞上腔，振荡缸（7）的活塞下腔的流体经过工作阀（6），流向冲击器的外部，振荡缸（7）的活塞带动冲锤（8）向下运动，完成一次对钻头的冲击。

附图1b中振荡器（2）变换位置，发出不同信号，信号分配器（3）变换指令，使通道（5）是高压流体，通道（4）是低压流体，推动工作阀（6）换向。工作阀这时的位置，能使通道（1）的流体进入振荡缸（7）的活塞下腔，振荡缸（7）的活塞上腔的流体经过工作阀（6）流向冲击器外部，振荡缸（7）的活塞带动冲锤（8）向上运动，作好下次冲击准备。

有一定压力的高压液体连续通过振荡器（2），振荡器（2）产生连续变化信号，信号分配器（3）按振荡器（2）的信号指令工作阀连续工作，振荡缸（7）的活塞在工作阀（6）的指令下带动冲锤（8）连续产生冲击。

本冲击器的结构特点：

在壳体（16）内的上部装有三通式分流器（9）。进入冲击器的钻井泥浆首先进入三通式分流器（9）的入口，经三通式分流器（9）分为两部分。大部分钻井泥浆从分流器（9）与壳体（16）组成的通道（29）通过;一小部分钻井泥浆从分流器（9）内部的通道（20）进入振荡器（10），使振荡器（10）工作。分流器（9）的外形基本为圆柱体，为使分流器（9）能与壳体（16）组成通道（29），在分流器（9）的圆柱体外表面，延轴向切出通道，形成通道（29）。