[发明专利]高频扭转复位轴向振动冲击工具

摘要

本发明涉及一种用于石油天然气钻井工程的高频扭转复位冲击工具，通过螺纹连接安装在钻头上部，包括涡轮总成、转换总成、冲击总成。所述的转换总成前端接冲击总成，后端接涡轮总成；通过转换总成实现泥浆通道周期性变化，利用流道变化产生性的压差推动滑套向前移动，产生轴向位移与轴向作用力，作用在冲击花键上，驱动冲击花键与冲击锤一起向前运动，冲击锤前端扭簧压缩，冲击锤冲击砧子，滑套后移时，扭簧对冲击锤施加一个转动力矩，使冲击锤转动，冲击锤进入另一个花键槽，此后重复此周期性运动。本发明的高频扭转复位轴向振动冲击工具结构简单，对钻头和地层的适应性较强，能够提高钻井效率。

主权项

1.高频扭转复位轴向振动冲击工具，其特征在于：所述的轴向振动冲击工具包括涡轮总成、转换总成、冲击总成，在转换总成前端连接冲击总成，后端连接涡轮总成；所述涡轮总成包括上接头(1)、防掉帽(2)、防掉接头(3)、支撑环(4)、上旋塞(5)、涡轮轴(6)、涡轮定子(7)、涡轮转子(8)、涡轮外壳(9)、上花键(10)、下旋塞(11)，在上接头(1)前端安装支撑环(4),在涡轮外壳(9)后端安装上旋塞(5),并将涡轮外壳(9)安装在上接头(1)前端,将防掉接头(3)安装在支撑环(4)和上旋塞(5)中心通孔，并装上防掉帽(2),然后在防掉接头(3)前端安装涡轮轴(6)，再将涡轮定子(7)和涡轮转子(8)安装到涡轮轴(6)上，最后安装上花键(10)和下旋塞(11)，分别用于固定涡轮转子(8)和涡轮定子(7)，利用防掉帽(2)防止涡轮轴(6)向下掉落，泥浆从支撑环(4)和上旋塞(5)圆周通孔上进入涡轮工作腔，驱动涡轮工作，带动涡轮轴(6)旋转，并将旋转运动通过上花键(10)向下传递；所述的转换总成包括下花键(12)、垫片(13)、导流短节(14)、O型密封圈(15)、矩形密封圈a(16)、旋转套(17)、上外壳(18)、节流嘴(19)、定位筒(20)、调整垫片(21)、滑套(22)、压力密封圈(23)、碟簧(24)、芯轴(25)、中外壳(26)、推力球轴承组(27)、深沟球轴承(28)、密封圈a(29)，在下花键(12)前端放入垫片(13)后再安装导流短节(14)，将上外壳(18)安装到涡轮外壳(9)前端，将O型密封圈(15)和矩形密封圈a(16)分别安装到旋转套(17)内外圆周上，再将旋转套(17)安装到导流短节(14)上，再安装定位筒(20)固定旋转套(17)，并将中外壳(26)安装到上外壳(18)前端，将节流嘴(19)安装到导流短节(14)前端，再安装调整垫片(21)和滑套(22)，并在滑套(22)前端安装压力密封圈(23)，依次将密封圈a(29)、深沟球轴承(28)、推力球轴承组(27)、碟簧(24)安装到芯轴(25)上，再将芯轴(25)安装到滑套(22)前端，通过下花键(12)将上部转动传递到导流短节(14)，使导流短节(14)前端圆周上的导流孔与旋转套(17)之间处于周期性连通和关闭状态，从而产生周期性的压差变化，作用在滑套(22)上，产生轴向位移和轴向作用力，驱动芯轴(25)向前移动，碟簧(24)受压蓄能，压缩到极限位置后复位，推动芯轴(25)向后移动；所述的冲击总成包括密封圈b(30)、冲击花键(31)、导向花键(32)、密封圈c(33)、冲击锤(34)、下外壳(35)、扭簧(36)、耐磨环(37)、下接头(38)、矩形密封圈b(39)、定位块(40)、密封环(41)、调整环(42)、锁紧环(43)、砧子(44)，将导向花键(32)安装到芯轴(25)前端，再将密封圈b(30)和冲击花键(31)组合到一起，然后安装到导向花键(32)内，将密封圈c(33)安装到冲击锤(34)后端圆周上，再将冲击锤(34)安装到导向花键(32)，并将下外壳(35)安装到中外壳(26)前端，将扭簧(36)安装到冲击锤(34)后，安装耐磨环(37)，再将下接头(38)安装到下外壳(35)前端，依次将锁紧环(43)、调整环(42)、密封环(41)、定位块(40)安装到砧子(44)上，再将砧子(44)安装到下接头(38)前端，并旋紧锁紧环(43)，芯轴(25)向前移动时，驱动冲击花键(31)和冲击锤(34)向前移动，扭簧(36)压缩，直至与砧子(44)碰撞，产生冲击，并最终作用在钻头上，提高钻头破岩效率，当芯轴(25)向后移动时，扭簧(36)复位，产生反向推力和力矩，驱动冲击锤(34)产生旋转运动，并在冲击锤(34)尾部楔形结构导向作用下，进入另一个花键槽，从而使冲击锤(34)在产生冲击作用过程中处于不断旋转状态，避免冲击锤(34)出现不均匀磨损。