脉冲射流式纵向冲击器

1.一种脉冲射流式纵向冲击器，其特征在于：这种脉冲射流式纵向冲击器包括主体短
接（1）、泵上盖（2）、泵外罩（3）、中心转子（4）、泵中轴（5）、下盖板（6）、固定罩螺母（7）、阀体（8）、固定螺栓（21）、上阀板（9）、下阀板（10）、冲击阀（11）、六方套（12）、冲击接头（13）；泵上盖（2）下端和泵外罩（3）上端通过螺纹配合固定在一起，泵上盖（2）下端连接中心转子（4）；
泵中轴（5）上端具有螺纹，固定于中心转子（4）下端，泵中轴（5）通过凸台，坐于下盖板（6）上；下盖板（6）固定于泵外罩（3）下端内部，下盖板（6）同时将中心转子（4）和泵中轴（5）固定于泵外罩（3）内部；泵外罩（3）被固定罩螺母（7）固定于主体短接（1）内部，阀体（8）固定于泵中轴（5）下端，上阀板（9）通过固定螺栓（21）固定于阀体（8）内部；下阀板（10）固定于冲击阀（11）上端，冲击阀（11）具有螺纹，冲击阀（11）与冲击接头（13）螺纹连接；冲击接头（13）固定于六方套（12）内部；主体短接（1）上部连接上部钻柱，主体短接（1）下部连接六方套（12）；冲击阀（11）固定于六方套（12）上方，冲击阀（11）内部具有流道，钻井液流过下阀板（10），流量由大到小周期性的变化，形成脉冲式的射流，经冲击阀（11）的流道撞击冲击接头（13），使冲击接头（13）产生脉冲式的纵向振动，进而带动冲击接头（13）下端的钻头产生脉冲式振动；
所述的泵外罩（3）侧面车有8个钻井液从罩外流向罩内切向流道（15），切向流道（15）为扇形的，泵外罩（3）侧面下端车有11个溢流孔（16），多余的钻井液从溢流孔（16）流出，使中心转子（4）达到最佳转速，由于切向流道（15）和溢流孔（16）的相互配合，迫使从钻柱流出的钻井液产生切向速度，冲击叶片（17），使中心转子（4）转动，进而带动泵中轴（5）一起转动，传递扭矩。
2.根据权利要求1所述的脉冲射流式纵向冲击器，其特征在于：所述的主体短接（1）上
部车有螺纹，以与上部钻柱相接；主体短接（1）腔体内部上端收缩部位设置泵上盖（2）、泵外罩（3）、中心转子（4）、泵中轴（5）和下盖板（6）；主体短接（1）腔体内部下部设置阀体（8）、固定螺栓（21）、上阀板（9）、下阀板（10）、冲击阀（11）；主体短接（1）内部下端车有螺纹，与六方套（12）上端车有的螺纹相配合，将六方套（12）固定于其内部；主体短接（1）内侧具有环形凹槽（14），固定罩螺母（7）安装于环形凹槽（14）处。
3.根据权利要求2所述的脉冲射流式纵向冲击器，其特征在于：所述的中心转子（4）中
心孔与泵中轴（5）相配合，中心转子（4）的上部插入下盖板（6）的中心孔内，中心转子（4）下端具有螺纹，与泵中轴（5）上端螺纹连接，固定于一起，以带动泵中轴（5）转动，传递中心转子（4）的扭矩；中心转子（4）上焊接有多个叶片（17）。
4.根据权利要求3所述的脉冲射流式纵向冲击器，其特征在于：所述的中心转子（4）上
焊接有1-10个叶片。
5.根据权利要求4所述的脉冲射流式纵向冲击器，其特征在于：所述的中心转子（4）上
焊接有6-8个叶片。
6.根据权利要求5所述的脉冲射流式纵向冲击器，其特征在于：所述的泵中轴（5）通过
下部的倒圆台座在下盖板（6）上，泵中轴（5）下端具有螺纹，与阀体（8）中间螺纹通孔配合，固定阀体（8），带动阀体（8）转动。
7.根据权利要求6所述的脉冲射流式纵向冲击器，其特征在于：所述的阀体（8）为对称
扇形状，两个扇形巴掌（18）各具有一个螺纹孔，这两个螺纹孔分别与上阀板（9）的螺纹孔一一对应，上阀板（9）与阀体（8）通过固定螺栓（21）固定于一起；上阀板（9）上的扇形巴掌（18）与阀体（8）上的扇形巴掌（18）大小一样且一一对应；阀体（8）上端与泵中轴（5）连接在一起。
8.根据权利要求7所述的脉冲射流式纵向冲击器，其特征在于：所述的下阀板（10）为圆形形状，中间具有两个对称扇形流道（19），与上阀板（9）中的两个扇形巴掌（18）一一对应，下阀板（10）具有两个安全孔（20）；当上阀板（9）上的扇形巴掌（18）与下阀板（10）的扇形流道（19）正好相对时，钻井液的流道将完全被堵死，随着上阀板（9）的转动，扇形巴掌（18）将逐渐错开下阀板（10）上的扇形流道（19），直至完全错开，钻井液的流道也将由小到大，周期性变化，钻井液通过扇形流道（19）继续向下流动。

脉冲射流式纵向冲击器\n技术领域\n[0001] 本发明涉及石油行业钻井用的适用于中硬到硬地层的一种高效破岩工具，具体涉及脉冲射流式纵向冲击器。\n背景技术\n[0002] 近年来，随着油气田勘探开发的深入，油气钻井逐渐由浅部地层向深部地层转变，钻遇地层岩石硬度增大、可钻性级值增高，机械钻速降低、破岩效率降低，钻井成本升高，因此在各种钻井技术中高效钻井破岩技术就凸显了自身的重要性。\n[0003] 当前，各类冲击器是提高深井机械钻速的主要井下动力工具。而其中尤以脉冲式振荡冲击器为最。脉冲式振荡冲击器通过在钻头上部安放一定的水力能量转换机构，使钻头在旋转的同时产生纵向振动，而且可能还伴有脉冲射流空化作用，可大大的提高破岩效率，提高钻速，缩短建井周期，大大的降低建井成本。现有的液动冲击器存在较多的连接、活动件，形成易损、薄弱部位，大大降低了常规液动冲击器寿命。同时，其中弹簧等缓冲储能装置已经冲击锤等中间结构的存在，也降低了冲击器的冲击功，影响了冲击器冲击效能。这些问题的存在严重制约了液动冲击器在现场的推广使用。\n发明内容\n[0004] 本发明的一个目的是提供脉冲射流式纵向冲击器，这种脉冲射流式纵向冲击器用于解决现有的常规冲击器的寿命低、冲击功低问题。\n[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种脉冲射流式纵向冲击器包括主体短接、泵上盖、泵外罩、中心转子、泵中轴、下盖板、固定罩螺母、阀体、固定螺栓、上阀板、下阀板、冲击阀、六方套、冲击接头；泵上盖下端和泵外罩上端通过螺纹配合固定在一起，泵上盖下端连接中心转子；泵中轴上端具有螺纹，固定于中心转子下端，泵中轴通过凸台，坐于下盖板上；下盖板固定于泵外罩下端内部，下盖板同时将中心转子和泵中轴固定于泵外罩内部；泵外罩被固定罩螺母固定于主体短接内部，阀体固定于泵中轴下端，上阀板通过固定螺栓固定于阀体内部；下阀板固定于冲击阀上端，冲击阀具有螺纹，冲击阀与冲击接头螺纹连接；冲击接头固定于六方套内部；主体短接上部连接上部钻柱，主体短接下部连接六方套；冲击阀固定于六方套上方，冲击阀内部具有流道，钻井液流过下阀板，流量由大到小周期性的变化，形成脉冲式的射流，经冲击阀的流道撞击冲击接头，使冲击接头产生脉冲式的纵向振动，进而带动冲击接头下端的钻头产生脉冲式振动。\n[0006] 上述方案中主体短接上部车有螺纹，以与上部钻柱相接；主体短接腔体内部上端收缩部位设置泵上盖、泵外罩、中心转子、泵中轴和下盖板；主体短接腔体内部下部设置阀体、固定螺栓、上阀板、下阀板、冲击阀；主体短接内部下端车有螺纹，与六方套上端车有的螺纹相配合，将六方套固定于其内部；主体短接内侧具有环形凹槽，固定罩螺母安装于环形凹槽处。\n[0007] 上述方案中泵外罩侧面车有8个钻井液从罩外流向罩内切向流道，切向流道为扇形的，泵外罩侧面下端车有11个泄流孔，多余的钻井液从溢流孔流出，使中心转子达到最佳转速，由于切向流道和溢流孔的相互配合，迫使从钻柱流出的钻井液产生切向速度，冲击叶片，使中心转子转动，进而带动泵中轴一起转动，传递扭矩。\n[0008] 上述方案中中心转子中心孔与泵中轴相配合，中心转子的上部插入下盖板的中心孔内，中心转子下端具有螺纹，与泵中轴上端螺纹连接，固定于一起，以带动泵中轴转动，传递中心转子的扭矩；中心转子上焊接有多个个叶片。当钻井液切向流经叶片时，带动叶片转动，产生扭矩。\n[0009] 上述方案中中心转子上焊接有1-10个叶片。\n[0010] 上述方案中中心转子上焊接有6-8个叶片。\n[0011] 上述方案中泵中轴通过下部的倒圆台座在下盖板上，泵中轴下端具有螺纹，与阀体中间螺纹通孔配合，固定阀体，带动阀体转动。\n[0012] 上述方案中阀体为对称扇形状，两个扇形巴掌各具有一个螺纹孔，这两个螺纹孔分别与上阀板的螺纹孔一一对应，上阀板与阀体通过固定螺栓固定于一起；上阀板上的扇形巴掌与阀体上的扇形巴掌大小一样且一一对应；阀体上端与泵中轴连接在一起，阀体和上阀板可随泵中轴一起转动，以传递泵中轴的扭矩。\n[0013] 上述方案中下阀板为圆形形状，中间具有两个对称扇形流道，与上阀板中的两个扇形巴掌一一对应，下阀板具有两个安全孔。当上阀板上的扇形巴掌与下阀板的扇形流道正好相对时，钻井液的流道将完全被堵死，随着上阀板的转动，扇形巴掌将逐渐错开下阀板上的扇形流道，直至完全错开，钻井液的流道也将由小到大，周期性变化，钻井液通过扇形流道继续向下流动。下阀板内部的两个安全孔，防止钻井液憋压过大。\n[0014] 本发明具有以下有益效果：\n[0015] （1）本发明使钻头在旋转工作的同时产生纵向振动，提高破岩效率；充分利用了钻井液的液柱压力，使钻井液得到了更充分的利用，大幅度降低了钻井液压力的中间损耗，不需要额外补充能量。\n[0016] （2）本发明中间结构少，能耗低，冲击力大。\n[0017] （3）本发明纵向振动频率，幅值可通过扇形流道大小很方便，很简单的调整。\n[0018] （4）本发明结构简单，易于实现，成本较低，便于在油田现场的推广应用。\n附图说明\n[0019] 图1是本发明的结构示意图；\n[0020] 图2是本发明主体短接的结构示意图；\n[0021] 图3是本发明泵外罩的结构示意图；\n[0022] 图4是本发明中心转子的结构示意图；\n[0023] 图5是本发明泵中轴的结构示意图；\n[0024] 图6是本发明下盖板的结构示意图；\n[0025] 图7是本发明阀体的结构示意图；\n[0026] 图8是本发明上阀板的结构示意图；\n[0027] 图9是本发明下阀板的结构示意图；\n[0028] 图10是本发明冲击阀的结构示意图；\n[0029] 图11是本发明六方套的结构示意图；\n[0030] 图12是本发明冲击接头的结构示意图。\n[0031] 图中：1.主体短接；2.泵上盖；3.泵外罩；4.中心转子；5.泵中轴；6.下盖板7.固定罩螺母；8.阀体；9.上阀板；10.下阀板；11.冲击阀；12.六方套；13.冲击接头；14.环形凹槽；\n15.切向流道；16.溢流孔；17.叶片；18.巴掌；19.扇形流道；20.安全孔；21.固定螺栓。\n具体实施方式\n[0032] 下面结合附图对本发明作进一步的说明：\n[0033] 结合图1、图2所示，这种脉冲射流式纵向冲击器包括主体短接1、泵上盖2、泵外罩\n3、中心转子4、泵中轴5、下盖板6、固定罩螺母7、阀体8、固定螺栓21、上阀板9、下阀板10、冲击阀11、六方套12、冲击接头13；泵上盖2下端和泵外罩3上端通过螺纹配合固定在一起，泵上盖2下端连接中心转子4；泵中轴5上端具有螺纹，固定于中心转子4下端，泵中轴5通过凸台，坐于下盖板6上；下盖板参阅图6，下盖板6固定于泵外罩3下端内部，下盖板6同时将中心转子4和泵中轴5固定于泵外罩3内部；泵外罩3被固定罩螺母7固定于主体短接1内部，阀体8固定于泵中轴5下端，上阀板9通过固定螺栓21固定于阀体8内部；下阀板10固定于冲击阀11上端，参阅图10，冲击阀11内部具有流道，冲击阀11具有螺纹，冲击阀11与冲击接头13螺纹连接；冲击阀11固定于六方套12上方，冲击接头13固定于六方套12内部，六方套参阅图11，冲击接头参阅图12；主体短接1上部连接上部钻柱，主体短接1下部连接六方套12。钻井液流过下阀板10，流量由大到小周期性的变化，形成脉冲式的射流，经冲击阀11的流道撞击冲击接头13，使冲击接头13产生脉冲式的纵向振动，进而带动冲击接头13下端的钻头产生脉冲式振动。\n[0034] 主体短接1上部车有螺纹，以与上部钻柱相接；主体短接1腔体内部上端收缩部位设置泵上盖2、泵外罩3、中心转子4、泵中轴5和下盖板6；主体短接1腔体内部下部设置阀体\n8、固定螺栓21、上阀板9、下阀板10、冲击阀11；主体短接1内部下端车有螺纹，与六方套12上端车有的螺纹相配合，将六方套12固定于其内部；主体短接1内侧具有环形凹槽14，固定罩螺母7安装于环形凹槽14处。\n[0035] 参阅图3，泵外罩3侧面车有8个钻井液从罩外流向罩内切向流道15，切向流道15为扇形的，泵外罩3侧面下端车有11个溢流孔16，多余的钻井液从溢流孔16流出，使中心转子4达到最佳转速，由于切向流道15和溢流孔16的相互配合，迫使从钻柱流出的钻井液产生切向速度，冲击叶片17，使中心转子4转动，进而带动泵中轴5一起转动，传递扭矩。\n[0036] 参阅图4，中心转子4中心孔与泵中轴5相配合，中心转子4的上部插入下盖板6的中心孔内，中心转子4下端具有螺纹，与泵中轴5上端螺纹连接，固定于一起，以带动泵中轴5转动，传递中心转子4的扭矩；中心转子4上焊接有1-10个叶片17，最佳的是中心转子4上焊接有6-8个叶片17。当钻井液切向流经叶片17时，带动叶片17转动，产生扭矩。\n[0037] 参阅图5，泵中轴5通过下部的倒圆台座在下盖板6上，泵中轴5下端具有螺纹，与阀体8中间螺纹通孔配合，固定阀体8，带动阀体8转动。\n[0038] 参阅图7，阀体8为对称扇形状，两个扇形巴掌18各具有一个螺纹孔，这两个螺纹孔分别与上阀板9的螺纹孔一一对应，上阀板9与阀体8通过固定螺栓21固定于一起；参阅图8，上阀板9上的扇形巴掌18与阀体8上的扇形巴掌18大小一样且一一对应；阀体8上端与泵中轴5连接在一起，阀板和上阀板9可随泵中轴5一起转动，以传递泵中轴5的扭矩。\n[0039] 参阅图9，下阀板10为圆形形状，中间具有两个对称扇形流道19，与上阀板9中的两个扇形巴掌18一一对应，下阀板10具有两个安全孔20。当上阀板9上的扇形巴掌18与下阀板\n10的扇形流道19正好相对时，钻井液的流道将完全被堵死，随着上阀板9的转动，扇形巴掌\n18将逐渐错开下阀板10上的扇形流道19，直至完全错开，钻井液的流道也将由小到大，周期性变化，钻井液通过扇形流道19继续向下流动。下阀板10内部的两个安全孔20，防止钻井液憋压过大。\n[0040] 本发明在工作时，钻井液经泵外罩3扇形流道15后，产生切向流速，冲击中心转子4叶片17，促使中心转子4转动，进而带动泵中轴5转动。泵中轴5带动阀板和上阀板9转动。在转动中，当上阀板9的两个巴掌18与下阀板10的两个扇形流道19正好相对时，钻井液流道完全被堵死，随着转动的继续，巴掌18与扇形流道19错开，钻井液将通过扇形流道19继续流动。随着巴掌18和扇形流道19周期性的相对与错开，连续的钻井液流转化为非连续的脉冲流。这种脉冲流将通过冲击阀11内部车有的流道直接作用于冲击接头13，进而作用于下端连接的钻头，使其产生纵向振动。