CN108678656B - 一种非接触式强磁冲击器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冲击器，具体是一种非接触式强磁冲击器。上管体和下管体之间相互螺纹连接，上管体内装有转轴，转轴下端装有动阀盘，动阀盘上方装有静阀盘；下管体内设置有活塞缸，活塞缸内设置有活塞冲击杆，活塞冲击杆上装有环形冲击强磁铁，下管体内装有环形传力强磁铁；活塞冲击杆间歇延伸至环形传力强磁铁内。该非接触式强磁冲击器通过环形冲击强磁铁和环形传力强磁铁的产生的同极互斥力，配合钻进液的轴向脉冲冲击力并共同作用至钻头上；实现辅助破岩以及提高钻进效率的目的；可有效避免现有冲击器接触式冲击对工具所造成的损坏，延长了冲击器的使用寿命，具有性能稳定，钻进效率高的特点，对降低钻井成本具有积极的意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种冲击器，具体是一种非接触式强磁冲击器。
背景技术
随着科学技术的不断进步和发展，钻井技术也渐渐取得一定的进展，钻井工程逐渐向深、超深环境等条件恶劣的钻井领域发展；但在向深环境井的开发过程中遇到了很多问题，主要表现在由于岩石密度和摩阻增大等因素导致的岩石破碎困难，钻头破岩效率不高，寿命大大降低和钻速大幅下降等方面；虽然现在已有能产生轴向冲击的液动冲击器，这些冲击器采用导流盘和液压机构结合起来，以利用液压力产生轴向脉冲，让液压活塞带动冲击头直接撞击钻头接头；但是这些装置由于结构原因存有一定的不足，如，容易因钻井液阻力和黏滞作用导致无法回程，造成整个冲击器性能不稳定，使得冲击器的寿命变短，甚至失效，造成巨大的经济损失。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种可有效解决现有冲击器因钻井液阻力和黏滞作用导致无法回程，造成整个冲击器性能不稳定问题的非接触式强磁冲击器。
本发明的技术方案是：
一种非接触式强磁冲击器，包括上管体、下管体、转轴、活塞缸、活塞冲击杆、动阀盘和静阀盘，其特征在于：上管体和下管体之间相互螺纹连接，上管体上螺纹安装有上接头，下管体上螺纹安装有下接头，上接头下方的上管体内通过扶正轴承和涡轮组件安装有转轴，转轴下端端头通过固定螺钉装有动阀盘，动阀盘上方的上管体内固装有静阀盘；下管体内设置有活塞缸，活塞缸与动阀盘滑动密封连接；活塞缸内设置有活塞冲击杆，活塞冲击杆的一端延伸至活塞缸下方，活塞缸内的活塞冲击杆顶部端头固装有泄流盘，泄流盘与活塞缸内壁滑动密封连接；泄流盘下方的活塞冲击杆上通过封头螺母套装有环形冲击强磁铁，活塞冲击杆下方的下管体内通过轴向固定环固定安装有环形传力强磁铁；活塞冲击杆的一端间歇延伸至环形传力强磁铁内。
所述的下接头的中心孔为收缩孔。
所述的泄流盘呈圆柱形，泄流盘的圆周上轴向对称状设置有装配槽，装配槽内通过压缩弹簧活动安装有堵塞。
所述的泄流盘顶部固装有密封板，密封板与堵塞的上端面滑动密封连接。
所述的密封板直径小于泄流盘直径。
所述的活塞冲击杆两侧的活塞缸底部对称设置有泄流孔。
所述的动阀盘和静阀盘上分别设置有对应的液流内孔，液流内孔***的动阀盘和静阀盘上分别设置有对应的液流外孔。动阀盘和静阀盘之间滑动密封连接。
所述的泄流盘下方的活塞缸内对称设置有凸起。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该非接触式强磁冲击器在液力推动下通过活塞冲击杆带动环形冲击强磁铁向下运动，在环形冲击强磁铁和环形传力强磁铁的同极互斥力的作用下传力，由此产生轴向冲击力并配合静阀盘与动阀盘转动产生的周期性钻进液轴向冲击力作用至钻头上；从而实现辅助破岩的目的。该非接触式强磁冲击器的非接触式冲击方式，可有效避免接触式冲击对工具所造成的损坏，延长工具的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中的A处放大结构示意图；
图3为本发明的泄流盘去掉密封板后的俯视结构示意图；
图4为本发明泄流盘的堵塞与凸起接触示意图。
图中：1、上管体，2、下管体，3、转轴，4、活塞缸，5、活塞冲击杆，6、动阀盘，7、静阀盘，8、上接头，9、下接头，10、扶正轴承，11、涡轮组件，12、固定螺钉，13、液流内孔，14、液流外孔，15、连接耳，16、泄流盘，17、装配槽，18、压缩弹簧，19、堵塞，20、密封板，21、封头螺母，22、环形冲击强磁铁，23、轴向固定环，24、环形传力强磁铁，25、凸起，26、泄流孔，27、收缩孔。
具体实施方式
该非接触式强磁冲击器包括上管体1、下管体2、转轴3、活塞缸4、活塞冲击杆5、动阀盘6和静阀盘7。上管体1和下管体2之间相互螺纹连接，上管体1上螺纹安装有上接头8，下管体2上螺纹安装有下接头9，下接头9的中心孔为收缩孔27。上接头8下方的上管体1内通过扶正轴承10和涡轮组件11安装有转轴3，涡轮组件11由涡轮转子和涡轮定子组成。转轴3下端端头通过固定螺钉12装有动阀盘6，动阀盘6上方的上管体1内固装有静阀盘7。动阀盘6和静阀盘7上分别设置有对应的液流内孔13，液流内孔13***的动阀盘6和静阀盘7上分别设置有对应的液流外孔14。动阀盘6和静阀盘7之间滑动密封连接，动阀盘6和静阀盘7之间相互转动的过程中液流内孔13之间和液流外孔14之间间歇连通。
下管体2内设置有活塞缸4，活塞缸4与动阀盘6滑动密封连接；活塞缸4通过其圆周上的连接耳15固定在下管体2内。活塞缸4内设置有活塞冲击杆5，活塞冲击杆5的一端延伸至活塞缸4下方，活塞冲击杆5两侧的活塞缸4底部对称设置有泄流孔26。活塞缸4内的活塞冲击杆5顶部端头固装有泄流盘16，泄流盘16与活塞缸4内壁滑动密封连接。泄流盘16呈圆柱形，泄流盘16的圆周上轴向对称状设置有装配槽17，装配槽17内通过压缩弹簧18活动安装有堵塞19。堵塞19的底部呈锥形；泄流盘16的顶部固装有密封板20，密封板20的直径小于泄流盘16直径。密封板20与堵塞19的上端面滑动密封连接。密封板20的目的是对装配槽17的上端口形成半封堵；半封堵的密封板20配合堵塞19形成对装配槽17的上端口形成封堵，进而堵塞19配合装配槽17两侧的泄流盘16圆周面对活塞缸4内腔形成整体密封，以在非工作状态中钻进液经泄流盘16下泄。
泄流盘16下方的活塞冲击杆5上通过封头螺母21套装有环形冲击强磁铁22，活塞冲击杆5下方的下管体2内通过轴向固定环23固定安装有环形传力强磁铁24；工作过程中，环形冲击强磁铁22通过活塞冲击杆5间歇延伸至环形传力强磁铁24内。
该非接触式强磁冲击器的泄流盘16下方的活塞缸4内对称设置有凸起25，堵塞19与凸起25间歇接触连接。
该非接触式强磁冲击器钻井作业时，钻井液从上接头8的中心流向涡轮组件11，在钻井液的液力作用下使得涡轮转子带动转轴3转动，从而带动动阀盘6转动，静阀盘7上的液流内孔13和液流外孔14与动阀盘6上的液流内孔13和液流外孔14由此交替接通；从涡轮组件11中流出的钻井液进入静阀盘7上部的环空，然后流入静阀盘7的液流内孔13和液流外孔14；由于动阀盘6和静阀盘7上的液流内孔13和液流外孔14分别呈间隔设置；
当静阀盘7的液流内孔13与动阀盘6上的液流内孔13完全接通时，钻井液流入活塞缸4内并通过泄流盘16推动活塞冲击杆5下行，从而带动环形冲击强磁铁22向下运动，在磁铁同极互斥力的作用下将冲击力传递到环形传力强磁铁24上，进而将冲击传递到钻头。
活塞冲击杆5带动环形冲击强磁铁22继续向下运动，这一过程中，泄流盘16上的堵塞19逐步与凸起25接触，凸起25对堵塞19形成挤压，迫使堵塞19向内收缩，堵塞19与活塞缸4内壁之间出现间隙，卸流通道被打开，活塞缸4内的钻井液经凸起25两侧和泄流孔26排出活塞缸4；这一过程中，动阀盘6和静阀盘7上的液流内孔13逐步关闭，动阀盘6和静阀盘7上的液流外孔14逐步连通。
当动阀盘6和静阀盘7上的液流内孔13完全关闭，动阀盘6和静阀盘7上的液流外孔14完全连通时，从涡轮组件11中流出的钻井液经动阀盘6和静阀盘7上的液流外孔14流至封头螺母21下方的环形传力强磁铁24内，此时，在磁铁的斥力与钻井液液压力的共同作用下推动活塞冲击杆5复位。动阀盘6的转动，使得动阀盘6和静阀盘7上的液流内孔13和液流外孔交替接通；使得钻井液形成周期性轴向脉冲，形成周期性轴向脉冲的钻井液经下接头9的收缩孔27和钻头上的水眼喷射至井底岩石上，即可实现辅助破岩的目的。
该非接触式强磁冲击器通过环形冲击强磁铁22和环形传力强磁铁24的产生的同极互斥力，配合钻进液的轴向脉冲冲击力并共同作用至钻头上；实现辅助破岩以及提高钻进效率的目的；可有效避免现有冲击器接触式冲击对工具所造成的损坏，延长了冲击器的使用寿命，具有性能稳定，钻进效率高的特点，对降低钻井成本具有积极的意义。
Claims (3)
1.一种非接触式强磁冲击器，包括上管体（1）、下管体（2）、转轴（3）、活塞缸（4）、活塞冲击杆（5）、动阀盘（6）和静阀盘（7），上管体（1）和下管体（2）之间相互螺纹连接，上管体（1）上螺纹安装有上接头（8），下管体（2）上螺纹安装有下接头（9），上接头（8）下方的上管体（1）内通过扶正轴承（10）和涡轮组件（11）安装有转轴（3），其特征在于：转轴（3）下端端头通过固定螺钉（12）装有动阀盘（6），动阀盘（6）上方的上管体（1）内固装有静阀盘（7）；下管体（2）内设置有活塞缸（4），活塞缸（4）与动阀盘（6）滑动密封连接；活塞缸（4）内设置有活塞冲击杆（5），活塞冲击杆（5）的一端延伸至活塞缸（4）下方，活塞缸（4）内的活塞冲击杆（5）顶部端头固装有泄流盘（16），泄流盘（16）与活塞缸（4）内壁滑动密封连接；泄流盘（16）下方的活塞冲击杆（5）上通过封头螺母（21）套装有环形冲击强磁铁（22），活塞冲击杆（5）下方的下管体（2）内通过轴向固定环（23）固定安装有环形传力强磁铁（24）；活塞冲击杆（5）的一端间歇延伸至环形传力强磁铁（24）内；
所述的泄流盘（16）呈圆柱形，泄流盘（16）的圆周上轴向对称状设置有装配槽（17），装配槽（17）内通过压缩弹簧（18）活动安装有堵塞（19）；
所述的泄流盘（16）下方的活塞缸（4）内对称设置有凸起（25）；工作中，活塞冲击杆带动环形冲击强磁铁向下运动，这一过程中，泄流盘（16）上的堵塞（19）逐步与凸起（25）接触，凸起（25）对堵塞（19）形成挤压，迫使堵塞（19）向内收缩，堵塞（19）与活塞缸（4）内壁之间出现间隙，卸流通道被打开，活塞缸（4）内的钻井液经凸起（25）两侧和泄流孔（26）排出活塞缸（4）；
所述的泄流盘（16）顶部固装有密封板（20），密封板（20）与堵塞（19）的上端面滑动密封连接；
所述的活塞冲击杆（5）两侧的活塞缸（4）底部对称设置有泄流孔（26）；
所述的动阀盘（6）和静阀盘（7）上分别设置有对应的液流内孔（13），液流内孔（13）***的动阀盘（6）和静阀盘（7）上分别设置有对应的液流外孔（14）；动阀盘（6）和静阀盘（7）之间滑动密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式强磁冲击器，其特征在于：所述的下接头（9）的中心孔为收缩孔（27）。
3.根据权利要求1所述的一种非接触式强磁冲击器，其特征在于：所述的密封板（20）直径小于泄流盘（16）直径。
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