CN207795050U - 一种高频低幅复合振动冲击器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高频低幅复合振动冲击器，包括外壳、导流杯、扭转冲击器、传动接头、砧子、双母接头，外壳下部与传动接头连接，在外壳中安装导流杯和扭转冲击器；导流杯为“V”形漏斗形部件，导流杯下端口与扭转冲击器的入口相通，连接方式为螺纹连接；扭转冲击器与传动接头通过螺纹连接在一起，砧子安装在传动接头内侧底部，砧子底部公螺纹与双母接头上母螺纹相连，双母接头下母螺纹与钻头相连。本实用新型实现了轴向与周向复合振动冲击，提高了破岩效率；实现了轴向振动与周向振动功能一体化，缩短了工具长度；结构简单，成本低廉；施工简单易行，安全可靠。

Description

一种高频低幅复合振动冲击器

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻井技术领域，尤其是一种高频低幅复合振动冲击器。

背景技术

随着我国石油勘探开发的发展，新区的勘探开发不断扩大，采油井的深度不断加深，进入的地层越来越老，钻遇地层越来越复杂，岩石也越来越硬，动力沿程损失大，液柱对井底的压持效应明显，钻井速度慢，严重制约了油气田开发的进程。因此，国内外对如何提高钻井破岩效率，从而提高钻井速度非常重视。

钻井液等液体比管柱等固体有更高的能量传递效率，因此可将足够的能量传到井底，解决深井能量利用率低的问题。同时，钻具纵向振动也能更好地适应坚硬地层，解决深井地层坚硬的问题。为此，提出将脉冲射流和冲击振动钻井两类技术进行优势互补，克服彼此的不足，发展一种工作原理全新的钻井冲击器，即近钻头水力脉冲震荡冲击器。

冲击器利用井底水力脉动，对钻头施加适当的周期性冲击作用力，通过改善井底附近岩石或钻头的受力状况，来提高钻头的破岩钻进效率，是己为实践证明有效的技术手段。目前，已存在单一功能的轴向振动冲击工具和周向振动冲击工具，而复合冲击振动冲击工具的尚显不足，如何实现复合振动冲击来解决深部地层的难钻问题非常关键。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种高频低幅复合振动冲击器，解决目前钻探中深部地层研磨性强，软硬交错，钻头吃入地层效果差，PDC钻头在钻进中卡滑严重，钻头失效快等问题，实现提高破岩效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种高频低幅复合振动冲击器，包括外壳、导流杯、扭转冲击器、传动接头、砧子、双母接头，外壳下部与传动接头连接，在外壳中安装导流杯和扭转冲击器；导流杯为“V”形漏斗形部件，导流杯下端口与扭转冲击器的入口相通，连接方式为螺纹连接；扭转冲击器与传动接头通过螺纹连接在一起，砧子安装在传动接头内侧底部，砧子底部公螺纹与双母接头上母螺纹相连，双母接头下母螺纹与钻头相连。

所述导流杯上端分布有6个分流孔。

所述传动接头内部加工有流道，顶端迎水面为平面，边缘部位为大圆角，传动接头与外壳之间采用密封配合连接。

本实用新型的有益效果是：实现了轴向与周向复合振动冲击，提高了破岩效率；实现了轴向振动与周向振动功能一体化，缩短了工具长度；结构简单，成本低廉；施工简单易行，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型高频低幅复合振动冲击器示意图。

图2是周向振动起始位置图。

图3是周向振动终点位置图。

图4是周向振动临界位置图。

图中，1.外壳，2.导流杯，3.液动锤外壳，4.液动锤，5.传动接头，6.砧子，7.双母接头，8.液动锤压盖，9.启动器，10.中心管，11.喷嘴，12.脉冲振荡腔，13.扭转冲击器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

如图1所示，本实用新型的高频低幅复合振动冲击器，包括外壳1、导流杯2、扭转冲击器13、传动接头5、砧子6、双母接头7，外壳1下部与传动接头5连接，在外壳1中安装导流杯2和扭转冲击器13；导流杯2为“V”形漏斗形部件，导流杯2下端口与扭转冲击器13的入口相通，连接方式为螺纹连接；扭转冲击器13与传动接头5通过螺纹连接在一起，砧子6安装在传动接头5内侧底部，砧子6底部公螺纹与双母接头7上母螺纹相连，双母接头7下母螺纹与钻头相连。

具体地说，本实用新型高频低幅复合振动冲击器安装在钻铤下方，钻头上方。扭转冲击器13为现有设备，扭转冲击器13中有液动锤4，液动锤4外表面对称的锤砧位于冲击器外壳3的冲击槽内；这些结构共同构成了三条流体通道，即中心节流通道、液动锤驱动通道和换向驱动通道；脉冲振荡腔12由安装在中心导流器中汇流喷嘴11和冲击器外壳3下接头共同构成。本实用新型能够同时实现周向振动冲击与轴向振动冲击，提高钻头破岩效率，适用于软硬交错地层。

外壳1短接是封装高频低幅复合振动冲击器各部件的外部结构高强度合金短接。在保证各部活动部件稳定运动的前提下，外壳1要承受上部钻铤产生的钻压、旋转扭矩、弯矩及钻井液内外压差。即压、扭、弯载荷为外壳1受到的主要外载。

其次外壳1短接的尺寸要设计合理，不能太大，也不能太小。尺寸太大，会造成冲击器与井壁的间距太小，增加钻井液的通过阻力，影响下部钻具组合的正常工作。尺寸太小，会造成冲击器的功率不足，或壁厚不够，影响冲击器井下工作的安全性。

导流杯2是一个V形漏斗形部件，导流杯2下端口与中心管10的入口相通，连接方式为螺纹连接，在导流杯2上端分布有6个分流孔；导流杯2将钻井液流体分为内外两股，外边的流体流向高压流道，通过高压孔、换向键孔流入到启动器9中的换向槽中，不间断给启动器9供液；其余内部流体给中心管10供液。

液动锤外壳3的主要功能为承受扭转冲击力，安置启动器9、液压锤和中心管10等，及传动扭矩等功能。

扭转冲击力由液动锤4冲击面反复冲击产生的。其冲击力大小受控于液动锤4的质量、钻井液流量以及冲击面的大小。

液动锤外壳3内腔下部有自激振荡腔的下半部分，通过与中心管10下部喷嘴11配合形成自激振荡腔，迫使钻井液产生自激振荡，形成高强度的脉冲射流，作用于传动接头5，使钻头产生纵向振动。

液动锤外壳3是启动器9、液压锤和中心管10等多个部件的载体，是高频低幅复合振动冲击器的核心部件。其运动部件都在其中。传动扭矩是指通过下接头将扭矩传递给传动接头5。

液动锤4是高频低幅复合振动冲击器冲击器核心的运动部件，主要功能是产生反复运动的扭转冲击，其运动受控于启动器9。液动锤4主要受液压冲击力作用。

启动器9是液动锤4运动的调节部件，也就是整个冲击器的换向开关。其运动受控于流体高低压的变换。启动器9固定于液动锤外壳3、液动锤压盖8和中心管10三者之间，是高频低幅复合振动冲击器核心运动部件。

中心管10是高频低幅复合振动冲击器核心部件，该部件不运动，固定在液压锤外壳3，并起到固定液压锤压盖8的作用。其功能十分复杂，主要包括以下：对启动进行运动定位；疏导高压流体；安装变流量喷嘴11；连接导流器。

底撑泄压盘结构中包括多个垂向泄流孔和若干个横向泄流孔。其功能主要是为两个：其一是泄流，即将冲击槽中排出的流体引导到冲击锤下连接部位。其二是支撑作用，支撑液动锤4和启动器9。

变流量喷嘴11是液动锤4的调节部件。其产生一定的压耗。其最终尺寸的大小决定了液动锤4的频率和扭力大小。

液压锤压盖8和液动锤4在一起，起密封和限位作用。

喷嘴11放置在中心管10的下部，通过与锤外壳3的内腔下部配合形成自激振荡腔，使钻井液产生自激振荡，形成高强度脉冲射流，传动接头5产生纵向振动。

传动接头5起功能主要是传递扭转冲击力，其次是传递钻铤的钻压和扭矩，并连接砧子6，最终通过砧子6将冲击力，钻压，扭矩传递给钻头。

传动接头5内部加工有流道，顶端迎水面为平面，边缘部位为大圆角。传动接头5与外壳1之间采用密封配合连接，传动接头5上部表面加工有密封槽，以防止泄露和震动，根据国标密封圈规格设计密封槽尺寸。传动接头5中部车有凹槽，通过卡簧作用，以防止在上提钻具时下部钻具脱落，发生事故。传动接头5下端加工有NC50螺纹，通过转换接头与钻头相接。

双母接头两端具有母螺纹，提供砧子6和钻头的联接。

如图2,3,4所示，扭转冲击器13中的液动锤外壳3、液动锤4、启动器9、中心管10的相对位置分为起始位置、终点位置、临界位置三种，液动锤4在液动锤外壳3内来回往复摆动锤击液动锤外壳3。

综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本实用新型的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本实用新型的范围之内。

Claims (3)

1.一种高频低幅复合振动冲击器，其特征在于，包括外壳(1)、导流杯(2)、扭转冲击器(13)、传动接头(5)、砧子(6)、双母接头(7)，外壳(1)下部与传动接头(5)连接，在外壳(1)中安装导流杯(2)和扭转冲击器(13)；导流杯(2)为“V”形漏斗形部件，导流杯(2)下端口与扭转冲击器(13)的入口相通，连接方式为螺纹连接；扭转冲击器(13)与传动接头(5)通过螺纹连接在一起，砧子(6)安装在传动接头(5)内侧底部，砧子(6)底部公螺纹与双母接头(7)上母螺纹相连，双母接头(7)下母螺纹与钻头相连。

2.根据权利要求1所述高频低幅复合振动冲击器，其特征在于，所述导流杯(2)上端分布有6个分流孔。

3.根据权利要求1所述高频低幅复合振动冲击器，其特征在于，所述传动接头(5)内部加工有流道，顶端迎水面为平面，边缘部位为大圆角，传动接头(5)与外壳(1)之间采用密封配合连接。