專利名稱：一種液力脈動沖擊器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鉆井工程液動沖擊領(lǐng)域，具體地講，涉及的是一種液力脈動沖擊器。
背景技術(shù)：
在鉆井過程中，隨著井深的增加，水力沿程損耗增大，井底鉆頭可用水能急劇下降，水力破巖和清巖能力減弱，導致深井鉆速低、鉆頭磨損快、粘卡嚴重等問題。另外，為了提高采油效率，水平井、分支井、大位移井、叢式井等越來越受重視，從而使井眼越來越不規(guī)貝U，摩阻和扭矩大，滑動鉆井困難，井眼延伸范圍小。實踐證明，沖擊器和扭力沖擊器能夠大幅度提高鉆井速度，其鉆進速度比普通旋轉(zhuǎn)鉆進速度提高30%以上，井斜明顯減小，鉆具損壞減小。沖擊器鉆井技術(shù)不能廣泛推廣的·重要原因之一是沖擊器質(zhì)量不過關(guān)，因而其壽命達不到所需要的時間，滿足不了實際鉆井的需要。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種液力脈動沖擊器，解決目前沖擊鉆具瞬間產(chǎn)生沖擊力導致閥系統(tǒng)過早失效引起鉆具壽命低的問題，為鉆頭提供連續(xù)柔和脈動沖擊鉆壓，實現(xiàn)顯著提高鉆具的機械鉆速的目的。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種液力脈動沖擊器，包括主要由定子殼體和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的馬達總成和主要由萬向軸殼體和萬向軸構(gòu)成的萬向軸總成，其中，馬達總成下端與萬向軸總成上端連接；所述萬向軸總成下端連接有用于提供脈沖鉆壓的軸閥總成。具體來講，所述軸閥總成包括與萬向軸殼體連接的軸閥外殼,位于軸閥外殼內(nèi)并與萬向軸連接的流量調(diào)節(jié)閥，位于軸閥外殼內(nèi)并與流量調(diào)節(jié)閥連接的空心軸；空心軸通過止推軸承組與軸閥外殼連接。進一步地，所述流量調(diào)節(jié)閥主要由與萬向軸連接的導流水帽和與軸閥外殼固定連接的流量調(diào)節(jié)筒組成，其中，導流水帽位于流量調(diào)節(jié)筒內(nèi)并與之活動連接；該導流水帽還與空心軸連通。為了實現(xiàn)脈動沖擊的效果，所述導流水帽上設有導流孔，所述流量調(diào)節(jié)筒上端面為凹凸端面，該凹凸端面的最低處低于或齊平于導流孔的最低處，該凹凸端面的最高處低于導流孔的最高處，兩者之間存在一定間距，使導流孔有效流通面積最小值不為零，通過導流孔的鉆井液流量最小值不為零。所述凹凸端面的投影為呈周期性變化的曲線形狀，如正弦曲線或擬正弦曲線，其中擬正弦曲線指形狀類似于正弦曲線的曲線，作為一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述流量調(diào)節(jié)筒的凹凸端面為正弦端面，即流量調(diào)節(jié)筒展開后該凹凸端面的投影呈正弦曲線狀。為了保證足夠的沖擊力，所述空心軸的下端懸空且位于軸閥外殼內(nèi)部。[0012]為了使連接更加穩(wěn)固，所述馬達總成上部還設有防掉總成，該防掉總成主要由下端與轉(zhuǎn)子連接的防掉桿、通過防掉螺母與防掉桿上端連接并與定子殼體上部活動連接的防掉圈組成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果(I)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設計巧妙，實現(xiàn)方便，適合推廣應用。(2)根據(jù)水力學計算得知，在一定鉆井深度，近鉆頭附近安裝一個閥門，以一定速度關(guān)閉時，由于鉆井液的慣性作用，閥門以上的鉆具內(nèi)液壓會逐漸增加，能夠產(chǎn)生相當于數(shù)噸重物壓力的水壓沖擊力，故本實用新型在萬向軸總成下端設計軸閥總成，用于控制沖擊器內(nèi)部的鉆井液流量，利用液力產(chǎn)生的壓力對其下端連接的鉆具或者鉆頭提供了沖擊力，從而提聞了鉆井破巖的效率。(3)本實用新型的流量調(diào)節(jié)閥中無需使用密封件，通過流量調(diào)節(jié)筒與導流水帽的 相對運動來控制流量，保證了運動動作的連續(xù)性，從而增加了沖擊器的整體可靠性，進而提高了沖擊器的使用壽命，解決了現(xiàn)有沖擊器使用壽命短的難題。(4)本實用新型利用流量調(diào)節(jié)筒與導流水帽相對運動控制流量，而流量調(diào)節(jié)筒的凹凸不平端面采用正弦端面形狀或者擬正弦端面形狀，當其與導流水帽的導流孔相對運動時，通過導流孔處的流量沿正弦曲線狀或擬正弦曲線狀的周期性變化，將沖擊器內(nèi)的流量改變?yōu)檠卣仪€狀或擬正弦曲線狀的周期性變化，從而產(chǎn)生沿正弦曲線狀或擬正弦曲線變化的柔和的沖擊力，避免了現(xiàn)有的沖擊器產(chǎn)生瞬間沖擊力降低閥系統(tǒng)壽命的問題，提高了本實用新型的使用壽命。(5)本實用新型的上端和下端均可以連接其他鉆具，串聯(lián)在鉆柱的任意部位工作，極大地提高了本實用新型的應用范圍。(6)本實用新型的空心軸懸空安裝，當軸閥總成下部連接其他鉆具或鉆頭時，在軸閥總成下部形成液壓腔，工作時內(nèi)部填充滿的鉆井液有效地傳遞并增加液壓力，為其下部連接其他鉆具或鉆頭提供了有效的沖擊力，顯著地提高了破巖效率。(7)本實用新型通過設置防掉總成，與下部的軸閥總成中的止推軸承組共同作用，防止了轉(zhuǎn)子及空心軸脫落，進一步提高了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，進而增加了本實用新型及其應用的鉆具的使用壽命。

圖I為本實用新型-實施例I的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型中流量調(diào)節(jié)筒的展開示意圖。圖3為本實用新型中流量調(diào)節(jié)閥的展開示意圖。圖4為本實用新型-實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。上述附圖中，附圖標記對應的部件名稱如下I-馬達總成，2-萬向軸總成，3-軸閥總成，4-防掉總成；31-導流水帽，32-軸閥外殼，33-流量調(diào)節(jié)筒，34-凹凸端面，35-導流孔，36-空心軸；41-防掉桿，42-防掉圈。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，本實用新型的實施方式包括但不限于下列實施例。實施例I如圖I 圖3所示，該液力脈動沖擊器，包括主要由定子殼體和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的馬達總成I和主要由萬向軸殼體和萬向軸構(gòu)成的萬向軸總成2，其中，馬達總成下端與萬向軸總成上端連接，萬向軸總成下端還連接有用于提供脈沖鉆壓的軸閥總成3，馬達總成上端和軸閥總成下端均設有用于連接其他鉆具的螺紋。該軸閥總成包括導流水帽31，軸閥外殼32，流量調(diào)節(jié)筒33，以及空心軸36 ;其中，軸閥外殼與萬向軸殼體螺紋連接，流量調(diào)節(jié)筒固定連接與軸閥外殼內(nèi)部，導流水帽位于流量調(diào)節(jié)筒內(nèi)部并與之配合且活動連接，導流水帽上端與萬向軸螺紋連接，下端與空心軸螺紋連接并連通，空心軸通過止推軸承組與軸閥外殼連接。為了使液壓沖擊力呈柔和的周期性變化，實現(xiàn)脈動沖擊的效果，導流水帽31上設有導流孔35，并且流量調(diào)節(jié)筒33上端面為凹凸端面34，該凹凸不平端面的最低處不高于導流孔的最 低處，該凹凸不平端面的最高處低于導流孔的最高處，保證兩者之間存在一定間距，使導流孔有效流通面積最小值不為零，通過導流孔的鉆井液流量最小值不為零，從而保證了鉆井工程所需的最小鉆井液流量。其中，為了保證鉆井液產(chǎn)生脈動沖擊里，該流量調(diào)節(jié)筒的凹凸端面的投影為呈周期性變化的曲線形狀，如正弦曲線或擬正弦曲線，其中擬正弦曲線指形狀類似于正弦曲線的曲線，作為一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該流量調(diào)節(jié)筒的凹凸端面為正弦端面，即流量調(diào)節(jié)筒展開后該凹凸端面的投影呈正弦曲線狀。為了保證足夠的沖擊力，空心軸的下端懸空且位于軸閥外殼內(nèi)部而不延伸出軸閥外殼，如此在工作時軸閥總成的下部形成液壓腔，能夠更好地傳遞和增強脈動沖擊力，從而顯著提高破巖效率。本實用新型工作時，內(nèi)部有鉆井液流過，馬達總成轉(zhuǎn)動工作，帶動相應部件使導流水帽轉(zhuǎn)動，引起流量調(diào)節(jié)筒與導流水帽相對運動，使流量調(diào)節(jié)筒的凹凸端面與導流水帽的導流孔相對運動，從而使導流孔的過流面積發(fā)生連續(xù)的周期性變化，鉆井液通過導流孔時流量發(fā)生連續(xù)的呈擬正弦曲線狀的周期性變化，最終導致本實用新型內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)的柔和的呈擬正弦曲線狀的周期性變化的水擊，造成沖擊器對鉆柱產(chǎn)生相應的呈擬正弦曲線狀的周期變化的沖擊力，這種呈擬正弦曲線變化的沖擊力變化柔和，避免了沖擊力瞬間變化對沖擊器本身和連接于其上端或下端的其他鉆具的損壞，進而延長了本實用新型和鉆柱上其它井下工具的使用壽命。實施例2如圖4所示，本實施例與實施例I的區(qū)別在于所述馬達總成I上部還設有防掉總成4，該防掉總成主要由下端與轉(zhuǎn)子連接的防掉桿41、通過防掉螺母與防掉桿上端連接并與定子殼體上部活動連接的防掉圈42組成，該結(jié)構(gòu)與軸閥總成中的止推軸承組共同作用，防止了轉(zhuǎn)子及空心軸脫落，進一步提高了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，進而增加了本實用新型及其應用的鉆具的使用壽命。按照上述實施例，便可很好地實現(xiàn)本實用新型，但是僅是本實用新型的兩種實施方式，通過調(diào)節(jié)鉆井工具內(nèi)的鉆井液流量，使其內(nèi)部產(chǎn)生水擊增壓和水擊降壓，并導致其鉆壓呈柔和的周期性變化的結(jié)構(gòu)均在本實用新型保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種液力脈動沖擊器，包括主要由定子殼體和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的馬達總成(I)和主要由萬向軸殼體和萬向軸構(gòu)成的萬向軸總成(2)，其中，馬達總成(I)下端與萬向軸總成(2)上端連接，其特征在于，所述萬向軸總成(2)下端連接有用于提供脈沖鉆壓的軸閥總成(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種液力脈動沖擊器，其特征在于，所述軸閥總成(3)包括與萬向軸殼體連接的軸閥外殼(32)，位于軸閥外殼(32)內(nèi)并與萬向軸連接的流量調(diào)節(jié)閥，位于軸閥外殼(32)內(nèi)并與流量調(diào)節(jié)閥連接的空心軸(36);空心軸(36)通過止推軸承組與軸閥外殼(32)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種液力脈動沖擊器，其特征在于，所述流量調(diào)節(jié)閥主要由與萬向軸連接的導流水帽(31)和與軸閥外殼(32)固定連接的流量調(diào)節(jié)筒(33)組成，其中，導流水帽(31)位于流量調(diào)節(jié)筒(33)內(nèi)并與之活動連接；該導流水帽(31)還與空心軸(36)連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種液力脈動沖擊器，其特征在于，所述導流水帽(31)上設有導流孔(35);所述流量調(diào)節(jié)筒(33)上端面為凹凸端面(34)，該凹凸端面(34)的最低處低于或齊平于導流孔(35)的最低處，該凹凸端面(34)的最高處低于導流孔(35)的最高處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種液力脈動沖擊器，其特征在于，所述流量調(diào)節(jié)筒(33)的凹凸端面(34)為正弦端面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種液力脈動沖擊器，其特征在于，所述空心軸(36)的下端懸空且位于軸閥外殼(32)內(nèi)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任一項所述的一種液力脈動沖擊器，其特征在于，所述馬達總成(I)上部還設有防掉總成(4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種液力脈動沖擊器，其特征在于，所述防掉總成(4)主要由下端與轉(zhuǎn)子連接的防掉桿(41)、通過防掉螺母與防掉桿(41)上端連接并與定子殼體上部活動連接的防掉圈(42)組成。
專利摘要本實用新型公開了一種液力脈動沖擊器，屬于鉆井技術(shù)，解決了目前沖擊鉆具瞬間產(chǎn)生沖擊力導致閥系統(tǒng)過早失效引起鉆具壽命低的問題。本實用新型包括主要由定子殼體和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的馬達總成和主要由萬向軸殼體和萬向軸構(gòu)成的萬向軸總成，其中，馬達總成下端與萬向軸總成上端連接；所述萬向軸總成下端連接有用于提供脈沖鉆壓的軸閥總成。本實用新型利用鉆井時使用的鉆井液，通過軸閥總成控制流量使其產(chǎn)生柔和的脈動沖擊力，提高了與之連接的鉆頭的破巖效率和機械鉆速，并極大地提高了使用壽命。
文檔編號E21B1/28GK202706904SQ20122041395
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者董學成, 熊繼有, 魏小梅, 王國華 申請人:熊繼有, 魏小梅