CN105019824A - 一种机械式钻探冲击器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械式钻探冲击器，至少包括钻杆以及钻杆接头，所述的钻杆的上部套装有冲击单元，钻杆的下部安装有传动单元，所述的传动单元包括外六方接头、内六方接头、转换接头以及O型密封圈；所述的冲击单元包括冲锤、轴承以及拨块，拨块旋转至冲锤的单斜面缺口处时，冲锤在重力作用下下落，对内六方接头和转换接头进行冲击，拨块继续旋转，在逐渐转出单斜面缺口时将冲锤顶起。本发明所提供的冲击器通过钻杆的回转提供动力，具有结构简单、易操作的优点，该冲击器与冲洗液的流量、含砂量等因素无关，无弹簧等易损件，冲击功可调，可适用于深孔高温高压环境，可显著提高钻进效率和钻孔质量，降低钻探成本和施工周期，应用前景广泛。

Description

一种机械式钻探冲击器

技术领域

本发明属于钻探领域，具体涉及一种机械式钻探冲击器。可广泛应用于地质、石油、水电、煤炭、冶金等部门的钻探领域。

背景技术

冲击回转钻进是提高钻探效率的有效技术手段，实现冲击回转钻进的关键部件是冲击器。目前，生产中最常用的冲击器为液动冲击器，它能显著提高钻探效率，但在实际使用过程中仍存在一些不足，例如对冲洗液的流量和含砂量有严格要求、使用和维护较困难、存在易损件导致寿命短等，这些问题使得液动冲击器不能在生产实践中大规模推广应用。

因此，提供一种纯机械式钻探冲击器是本领域迫切需要的，但是目前本领域尚无一种装置能够满足此要求。

发明内容

本发明解决了背景技术中的不足，提供了一种机械式钻探冲击器，该冲击器通过钻杆的回转提供动力，具有结构简单、易操作的优点，该冲击器与冲洗液的流量、含砂量等因素无关，无弹簧等易损件，冲击功可调，可适用于深孔高温高压环境，可显著提高钻进效率和钻孔质量，降低钻探成本和施工周期，应用前景广泛。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种机械式钻探冲击器，至少包括钻杆以及安装于钻杆顶部的钻杆接头，所述的钻杆的上部套装有冲击单元，钻杆的下部安装有传动单元，所述的传动单元包括外六方接头、内六方接头、转换接头以及O型密封圈，所述的外六方接头通过螺纹固定在钻杆的底端，内六方接头的上部为圆环状，下部为内六方状，其上部套在钻杆上，其下部套在外六方接头上，且两者相互匹配吻合，O型密封圈安装于内六方接头上部与钻杆外壁之间，用于密封两者之间的缝隙，转换接头通过螺纹固定连接于内六方接头的底端，且转换接头的底部设置有连接口，用于连接岩心管或者钻头短节；所述转换接头的上部设置有朝内伸出的台阶，所述台阶位于内六方接头和外六方接头的下方并与两者相接触，当钻杆旋转时带动外六方接头旋转，外六方接头通过内外六方套带动内六方接头旋转，内六方接头带动转换接头旋转，同时钻杆通过外六方接头和台阶向转换接头传递钻压；

所述的冲击单元包括冲锤、轴承以及拨块，其中冲锤套在钻杆上，且位于内六方接头的上方，轴承安装于钻杆和冲锤之间，钻杆在轴承的作用下在冲锤内任意旋转，所述拨块固定安装于内六方接头的顶部，且冲锤的底部设置有与拨块相匹配的单斜面缺口，所述拨块随内六方接头旋转，在旋转过程中，当拨块旋转至冲锤的单斜面缺口处时，冲锤在重力作用下下落，对内六方接头和转换接头进行冲击，拨块继续旋转，在逐渐转出单斜面缺口时将冲锤顶起，依此循环，实现冲击的效果。

所述的内六方接头中呈内六方状的下部的高度大于外六方接头的高度。

所述的轴承设置有两个，分别为上轴承和下轴承，上轴承通过上轴承压盖安装固定，下轴承通过下轴承压盖安装固定。

所述冲锤的上方设置有用于增加冲击力的二级冲锤，所述二级冲锤的底端与冲锤的顶端固定连接。

所述冲锤的外壁上设置有三个竖直的导向翼片，防止冲锤上下运动时对钻孔产生抽吸作用。

与现有技术相比，本发明所提供的机械式钻探冲击器具有以下优点：1、本申请所提供的机械式钻探冲击器能够实现纯机械式冲击，当钻杆旋转时带动外六方接头旋转，外六方接头通过内外六方套带动内六方接头旋转，内六方接头带动转换接头旋转，同时钻杆通过外六方接头和台阶向转换接头传递钻压；在旋转过程中，当拨块旋转至冲锤的单斜面缺口处时，冲锤在重力作用下下落，对内六方接头和转换接头进行冲击，拨块继续旋转，在逐渐转出单斜面缺口时将冲锤顶起，依此循环，实现冲击的效果。2、本申请中内六方接头中呈内六方状的下部的高度大于外六方接头的高度，这样，冲锤的冲击能量可以尽可能地传递至转换接头。3、所述冲锤的上方设置有用于增加冲击力的二级冲锤，二级冲锤用于调节冲锤的总重量从而调节冲击器冲击功的大小。4、所述冲锤的外壁上设置有三个竖直的导向翼片，防止冲锤上下运动时对钻孔产生抽吸作用，同时对防止冲锤和二级冲锤随着钻杆一起旋转也有一定的作用。

附图说明

图1为本发明提供的机械式钻探冲击器的整体结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图1的B向局部视图；

图4为图1的C-C向剖视图；

图中：1-钻杆接头，2-钻杆，3-二级冲锤，4-冲锤，5-上轴承压盖，6-上轴承，7-下轴承，8-下轴承压盖，9-拨块，10-O型密封圈，11-外六方接头，12-内六方接头，13-转换接头。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。

本发明提供的机械式钻探冲击器的整体结构如图1所示，至少包括钻杆2以及安装于钻杆2顶部的钻杆接头1，所述的钻杆2的上部套装有冲击单元，钻杆的下部安装有传动单元。

所述的传动单元包括外六方接头11、内六方接头12、转换接头13以及O型密封圈10，所述的外六方接头11通过螺纹固定在钻杆2的底端，内六方接头12的上部为圆环状，下部为内六方状，其上部套在钻杆2上，其下部套在外六方接头11上，且两者相互匹配吻合，如图4所示。所述的内六方接头12中呈内六方状的下部的高度大于外六方接头的高度。

O型密封圈10安装于内六方接头12上部与钻杆外壁之间，用于密封两者之间的缝隙，转换接头13通过螺纹固定连接于内六方接头12的底端，且转换接头13的底部设置有连接口，用于连接岩心管或者钻头短节。所述转换接头13的上部设置有朝内伸出的台阶，所述台阶位于内六方接头和外六方接头的下方并与两者相接触，当钻杆旋转时带动外六方接头旋转，外六方接头通过内外六方套带动内六方接头旋转，内六方接头带动转换接头旋转，同时钻杆通过外六方接头和台阶向转换接头传递钻压。

所述的冲击单元包括冲锤4、轴承以及拨块9，其中冲锤4套在钻杆2上，且位于内六方接头12的上方，所述冲锤4的上方设置有用于增加冲击力的二级冲锤3，所述二级冲锤3的底端与冲锤4的顶端固定连接。所述冲锤4的外壁上设置有三个竖直的导向翼片，防止冲锤上下运动时对钻孔产生抽吸作用，如图2所示。

轴承安装于钻杆2和冲锤4之间，钻杆2在轴承的作用下在冲锤4内任意旋转，所述的轴承设置有两个，分别为上轴承6和下轴承7，上轴承6通过上轴承压盖5安装固定，下轴承7通过下轴承压盖8安装固定。所述拨块9固定安装于内六方接头12的顶部，且冲锤4的底部设置有与拨块9相匹配的单斜面缺口，如图3所示。所述拨块9随内六方接头旋转，在旋转过程中，当拨块旋转至冲锤的单斜面缺口处时，冲锤在重力作用下下落，对内六方接头和转换接头进行冲击，拨块继续旋转，在逐渐转出单斜面缺口时将冲锤顶起，依此循环，实现冲击的效果。

本发明所提供的机械式钻探冲击器组装好后，串接在近钻头钻杆柱中并下入钻孔内，如果是取心钻进，则冲击器下端的转换接头与岩心管连接，如果是全面钻进，则冲击器下端的转换接头与钻头短节连接。

在上部钻机的带动下钻杆沿如图1所示的ω方向旋转，钻杆带动下端的外六方接头旋转，通过内外六方套的配合传递扭矩，外六方接头带动内六方接头、转换接头及下部的岩心管和钻头等部件一起旋转，外六方接头的下端压在转换接头的台阶上传递钻压，实现正常钻进。与些同时内六方接头带动安装在其上端面的拨块一起旋转。拨块旋转的同时把冲锤和二级冲锤顶起，拨块旋转一周后，再次落入冲锤下端的单斜面缺口内，此时，冲锤和二级冲锤在重力的作用下迅速下落冲击内六方接头，通过转换接头最终把冲击能量传至钻头处，从而提高碎岩效率。外六方接头的六方长度略小于内六方接头的六方长度，这样，冲锤的冲击能量可以尽可能地传递至转换接头。钻杆外套有上轴承和下轴承用于尽可能防止冲锤和二级冲锤随着钻杆一起旋转。冲锤外面设有3个导向翼片，用于防止冲锤上下运动时对钻孔产生抽吸作用，同时对防止冲锤和二级冲锤随着钻杆一起旋转也有一定的作用。二级冲锤用于调节冲锤的总重量从而调节冲击器冲击功的大小。

Claims (5)

1.一种机械式钻探冲击器，至少包括钻杆以及安装于钻杆顶部的钻杆接头，其特征在于：所述的钻杆的上部套装有冲击单元，钻杆的下部安装有传动单元，所述的传动单元包括外六方接头、内六方接头、转换接头以及O型密封圈，所述的外六方接头通过螺纹固定在钻杆的底端，内六方接头的上部为圆环状，下部为内六方状，其上部套在钻杆上，其下部套在外六方接头上，且两者相互匹配吻合，O型密封圈安装于内六方接头上部与钻杆外壁之间，用于密封两者之间的缝隙，转换接头通过螺纹固定连接于内六方接头的底端，且转换接头的底部设置有连接口，用于连接岩心管或者钻头短节；所述转换接头的上部设置有朝内伸出的台阶，所述台阶位于内六方接头和外六方接头的下方并与两者相接触，当钻杆旋转时带动外六方接头旋转，外六方接头通过内外六方套带动内六方接头旋转，内六方接头带动转换接头旋转，同时钻杆通过外六方接头和台阶向转换接头传递钻压；

所述的冲击单元包括冲锤、轴承以及拨块，其中冲锤套在钻杆上，且位于内六方接头的上方，轴承安装于钻杆和冲锤之间，钻杆在轴承的作用下在冲锤内任意旋转，所述拨块固定安装于内六方接头的顶部，且冲锤的底部设置有与拨块相匹配的单斜面缺口，所述拨块随内六方接头旋转，在旋转过程中，当拨块旋转至冲锤的单斜面缺口处时，冲锤在重力作用下下落，对内六方接头和转换接头进行冲击，拨块继续旋转，在逐渐转出单斜面缺口时将冲锤顶起，依此循环，实现冲击的效果。

2.根据权利要求1所述的机械式钻探冲击器，其特征在于：所述的内六方接头中呈内六方状的下部的高度大于外六方接头的高度。

3.根据权利要求1所述的机械式钻探冲击器，其特征在于：所述的轴承设置有两个，分别为上轴承和下轴承，上轴承通过上轴承压盖安装固定，下轴承通过下轴承压盖安装固定。

4.根据权利要求1所述的机械式钻探冲击器，其特征在于：所述冲锤的上方设置有用于增加冲击力的二级冲锤，所述二级冲锤的底端与冲锤的顶端固定连接。

5.根据权利要求1所述的机械式钻探冲击器，其特征在于：所述冲锤的外壁上设置有三个竖直的导向翼片，防止冲锤上下运动时对钻孔产生抽吸作用。