[发明专利]芯阀射吸式液压潜孔锤

说明书

技术领域

本发明涉及钻井机械领域，具体是一种用于钻井工程旋冲钻井技术的芯阀射吸式液压潜孔锤。

背景技术

液压潜孔锤有正作用、反作用、双作用和复合作用等多种作用原理，这些潜孔锤用于大泵量施工的钻井工程中，由于受到潜孔锤管径的限制，其阀控机构都难以容纳钻井所需泵量，因此设计者多采用分流方式解决。分流必然导致潜孔锤结构复杂，无用能耗增大，而且还带来一些其它的技术问题。

射吸式液压潜孔锤液能利用率低，大部分液能无法被活塞利用而是通过排液通道进入砧子以下的钻具排出，因此这种潜孔锤具有采用大泵量不分流的潜在条件，已有的射吸式液压潜孔锤均为套阀射吸式阀控机构，例如SX型液压冲击器和HSX液压潜孔锤，按照石油钻井所需泵量，现有潜孔锤还远远达不到要求。研制新的阀控机构是解决问题的关键。

发明内容

本发明提供一种芯阀射吸式液压潜孔锤，它能克服传统的套阀射吸式液压潜孔锤的结构缺陷，使射吸式液压潜孔锤能满足大泵量、高粘度、不分流的技术要求。

本发明通过以下技术方案实现：一种芯阀射吸式液压潜孔锤，由上接头、喷嘴、阀程座、芯阀、活塞、外壳、砧子和传动套构成，外壳两头分别与上接头和传动套螺纹连接，其特征在于：喷嘴安装在上接头与阀程座之间的射吸腔顶部，喷嘴下方的阀程座、芯阀和活塞由上至下顺序安装在外壳内构成芯阀射吸式阀控机构，该阀控机构的阀程座固定在上接头与外壳连接处，芯阀的阀体和阀锥穿过阀程座中心的通孔进入活塞内腔，芯阀的阀冠受阀程座限制只能在射吸腔内往复运动；芯阀的阀体内有承喷孔，承喷孔的入口在阀冠顶端，出口在阀体与阀锥之间，阀锥与活塞内腔里面的阀座构成开启或关闭活塞排液通道的阀门；芯阀的阀体外圆柱面与活塞内腔上部构成动密封配合且相互间在密封状态下往复运动，活塞外圆柱面与外壳内壁之间构成动密封配合且相互间在密封状态下往复运动。

所述芯阀形状像一根空心的钉子，芯阀不仅是一个控制元件阀，同时还是一个在沿轴线往复运动的过程中将液压动能转变为压能的能量转换承喷器，该承喷器中的承喷孔由阀冠顶部的喉管入口、往下的喉管、与喉管入口连通的扩散管和连通活塞内腔的旁路构成。

所述的活塞外圆柱面与外壳内壁之间通过密封件构成动密封配合。

所述的活塞不仅是一个将液能转变为机械能冲击砧子作功的执行元件，同时还是一个与芯阀配合实现往复冲击运动的控制元件；活塞内腔由三个不同直径的同轴孔段组成，上孔段与芯阀的外圆柱面通过密封件构成动密封配合，直径最大的中孔段既是容纳芯阀旁路出口段和阀锥的阀室，同时也是扩散管的延伸腔，下孔段直径小于中孔段，是活塞的排液孔；在进入芯阀的工作液的射流作用下，阀锥与阀座构成的阀门能使排液孔有规律的开启和关闭，实现工作液流不断地将活塞向上举升和向下冲击砧子做功。

所述芯阀的阀锥下段与活塞内腔中的阀座相互撞击的部分为耐冲击、耐磨损和耐腐蚀的材料制成并且是易更换的零件。

所述的芯阀与活塞以及活塞与外壳之间的动密封配合是由刚性材料制成的活塞环或弹性材料制成的密封圈与光滑耐磨的孔壁或外圆柱面构成。

所述活塞内腔中的阀座由耐冲击、耐磨损和耐腐蚀的材料制成并且是易更换的零件。

本发明具有以下优点和积极效果：

一、芯阀与活塞除了互为潜孔锤的阀控元件外，它们还具有将液压动能转变为压能和液能转变为机械能冲击砧子作功的双重功能；阀程座则可以直接调控芯阀行程和活塞自由行程，整个阀控机构十分简单，只有芯阀与活塞两个运动件和两个动密封部位，发生故障的机率自然也很低。

二、整个潜孔锤内的钻井液流道除阀锥与阀座之间有很短距离的流线形环形流道外，其余全部是圆柱状直孔，在相同的截面积流道中圆柱状直孔与流体接触的表面积最小，液流阻力也最小。

三、芯阀射吸式阀控机构能够充分利用潜孔锤的外壳内腔，活塞外径与外壳内径很接近，为大流量射吸式阀控机构的设计提供了条件。

四、阀控机构属常开状态，潜孔锤停止工作时排液通道畅通。

五、本发明能承受的工作泵量是同规格已有射吸式液压潜孔锤的3～5倍，工作压降0.5～1.5Mpa，是一种可使用浓泥浆的大泵量、低压降、不分流的液压潜孔锤，它适用于石油钻井、水井钻探等大口径钻井工程的旋冲钻井工艺，特别是大泵量、高粘度钻井泥浆、施工的旋冲钻井工艺。本发明结构简单，装拆维修容易，易冲蚀、损坏部位少，使用过程中除运动件被异物卡死，沉淀的泥沙埋住和正常磨损与冲蚀外一般不会有更多故障。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的芯阀示意图。