[其他]二次控制冲击器

说明书

本发明应用于钻探领域中。采用冲击回转钻进方法时，产生冲击力的一种工具。特点是它可适应于冲洗液为磨砾度较大的泥浆的石油钻井。

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。冲击回转钻进方法的实质就是，在目前一般回转钻进的基础上，再加上一个冲击器，冲击器接在钻头上部，钻头在一定轴向压力作用下回转的同时，冲击器对钻头施加周期的冲击载荷，加速了岩石的破碎。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，但仍存在着冲击器工作寿命较低的问题。在石油钻井中，到目前为止很少采用冲击回转钻进的方法。其主要原因是，现有的冲击器为一次性控制滑阀、平面阀或一次性控制平面阀加弹簧的控制机构，控制振荡缸工作。因弹簧疲劳或因大量泥浆通过滑阀，滑阀很快磨损。一次控制冲击器寿命很低，影响了推广使用。

本发明二次控制冲击器是将流体伺服控制原理，应用于冲击器中;主要由控制机构、工作阀及振荡缸组成，全部结构中无弹簧。控制机构为两次控制。一是振荡器发出振荡信号指令工作阀工作;二是工作阀控制振荡缸工作。由于二次控制机构通过的流体比一次控制机构通过的流体少，而磨损小;同时工作阀工作时所需要的压力差很小，故磨损后仍能维持长时间工作。工作阀为平面阀，平面阀对流体中杂质敏感小，寿命长。所以，二次控制冲击器的寿命比目前的冲击器寿命长。可以应用于冲洗液为泥浆的石油钻井中。如果将其应用于水文、地质等钻探中将会取得更显著的效果。

二次控制冲击器工作原理：见附图1

当具有一定压力的流体流入冲击器时，分成二路，一路通入振荡器（2），一路通向信号分配器（3）和工作阀（6）。流体通过振荡器（2）后，使振荡器发生振荡，信号分配器（3）将通道（1）的流体按振荡器振荡频率分配，指令工作阀（6）工作。下面分两步说明振荡缸的工作状态：

附图1中（a）为振荡器（2）、信号分配器（3）发出指令，通道（4）是高压流体，通道（5）是低压流体，工作阀（6）所处位置使通道（1）的流体进入振荡缸（7）活塞的上腔，振荡缸（7）活塞的下腔流体经工作阀（6）流向冲击器壳外。振荡缸（7）的活塞带动冲锤（8）向下运动，完成对钻头的一次冲击。

附图1中（b）为振荡器（2）变换位置，信号分配器（3）发出指令，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（6）的位置使通道（1）的流体进入振荡缸（7）活塞的下腔，振荡缸（7）活塞上腔的流体经工作阀（6）流向冲击器壳外。振荡缸（7）的活塞带动冲锤（8）向上运动，作好下次冲击准备。

由于振荡器（2）连续通过具有一定压力的流体时，自身即产生连续振荡，信号分配器（3）即指令工作阀（6）连续工作，振荡缸（7）的活塞即带动冲锤（8）连续产生冲击。

此种控制，先经振荡器（2）产生振荡信号，再经信号发生器（3）指令工作阀（6）工作而控制振荡缸（7）工作，故称“二次控制”。

二次控制冲击器的结构特点：见附图2

1.壳体（16）内装入三通式分流器（9）;振荡器（10）-振荡器结构可采用差动式、射流式、节流压差式等型式;信号分配器（11）-结构为二位三通阀，至少有二个多路阀组成的工作阀（12）;振荡缸（22）;振荡缸缸盖（18）等零件。两端由螺母（21）、（25）压紧。

振荡器（10）产生振荡信号，信号分配器（11）发出指令，指令工作阀（12）工作，从而控制振荡缸（22）工作。

2.为了调整、控制流体和工作流体的比例，分流器（9）上设有分流孔（20）直径为1.5～15mm。

3.振荡器（10）、信号分配器（11）、工作阀（12）、振荡缸（22）均制成截面为圆形面上切去至少三部分面积的棱柱体（见附图2中A-A剖面），与壳体（16）组成至少三条通道，便于实现“二次控制”流体的回路。

4.振荡器（10）、信号分配器（11）、工作阀（12）、振荡缸（22）与壳体（16）组成的三条通道（29）、（30）、（31），该三条通道之间装有轴向密封条（28），以便实现三条通道之间的密封（附图2中A-A剖面）。

5.为了使各部件与壳体之间不发生位移，壳体（6）内装零件有分流器（9）、振荡器（10）、信号分配器（11）、工作阀（12）、振荡缸（22）、振荡缸缸盖（18）均由定位肖（13）与壳体（16）上的定位槽实现径向固定;两端由螺母（21）、（25）压紧实现轴向固定。