[实用新型]一种泡沫钻井用冲击器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种泡沫钻井用冲击器，属于石油天然气钻探类井下工具技术领域。

背景技术

石油天然气钻探中，气体钻井中使用气动冲击器可以进一步提高机械钻速，控制井身质量。气动冲击器由钻头、钻头防落套、下接头、半卡环、扶正套、内缸套、活塞、中心管、配气座、定位座、上接头、外管、单向阀组成，活塞在内缸套和外管内上下运动冲击钻头进行钻井。然而，由于地层出水，为保证井下安全，提高钻进效率，需要将气体钻井转化为泡沫钻井，由于泡沫可压缩性低，易造成冲击器背压高，使能量交换条件受到影响，无法完成泡沫钻井工作。

ZL 200720080542公布了一种物探无阀式泡沫冲击器，用于物探行业，井浅，井眼直径小，背压较低，其结构和现有气动冲击器基本相同，对解决冲击器腐蚀和活塞容易失效等有一定效果。但当泡沫浓度较高时，造成背压高，由于该种结构无背压卸荷装置，导致冲击器不能正常工作，因此，这种结构不适用于石油天然气钻探中的泡沫钻井。

发明内容

本实用新型目的是针对石油天然气勘探开发中现有气动冲击器不能应用于泡沫钻井，提出一种带卸荷装置的泡沫钻井用冲击器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种泡沫钻井用冲击器，包括钻头、钻头防落套、下接头、半卡环、扶正套、内缸套、活塞、中心管、配气座、上供气-卸荷阀、定位座、上接头、外管、单向阀，在扶正套、缸套、活塞和外管的环空内安装有卸荷装置。

卸荷装置包括扶正套、下阀座、衬套、下卸荷阀、上阀座，扶正套外管壁呈阶梯状，上端开有外花键槽，中间部位开有多个导气斜孔，扶正套外管壁上依次安装有下阀座、下卸荷阀、上阀座；下阀座环状结构，周边设有轴向气孔，内部中心设有阶梯孔，与外管间隙配合；下卸荷阀外管壁设有台肩，台肩上、下端面分别设有弧面，其中心孔内设有内花键槽，内、外管壁分别与扶正套、衬套、上阀座间隙配合；在外管与下卸荷阀之间的环空内安装有衬套，衬套外管壁呈阶梯状，中心为通孔；在衬套上部和上阀座下部的内缸套的外管壁上开有进气口；上阀座外管壁呈阶梯状，周边设有轴向气孔，内部中心设有阶梯孔，其外管壁与内缸套间隙配合，内管壁与活塞间隙配合。

下阀座和上阀座周边设有的轴向气孔为一个或多个。

本实用新型根据泡沫液密度大、可压缩性小、粘滞阻力高特点，在现有纯空气冲击器基础上设置卸荷机构，减小活塞运动时排气室的背压，从而保证活塞在往复运动过程中运动阻力达到最小值，增加冲击器的冲击力量，提高破岩效率和钻井速度。

附图说明

图1为本实用新型实施例结构示意图。

图2为本实用新型实施例图1局部视图。

图3为本实用新型实施例图2局部放大图。

图4为本实用新型实施例下阀座6的结构图。

图5为本实用新型实施例衬套7的结构图。

图6为本实用新型实施例下卸荷阀8的结构图。

图7为本实用新型实施例上阀座9的结构图。

具体实施方式

本实用新型实施例包括钻头1、钻头防落套2、下接头3、半卡环4、扶正套5、内缸套10、活塞11、中心管12、配气座13、上供气-卸荷阀14、定位座15、上接头16、外管17、单向阀18；在扶正套5、内缸套10、活塞11和外管17的环孔内安装有卸荷装置，卸荷装置由扶正套5、下阀座6、衬套7、下卸荷阀8、上阀座9组成。扶正套5外管壁呈阶梯状，上端开有外花键槽，扶正套5外管壁上依次安装有下阀座6、下卸荷阀8、上阀座9；下阀座6为环状结构，如图4所示，其周边设有轴向气孔，内部中心设有阶梯孔，与外管17间隙配合；下卸荷阀8结构如图6所示，外管壁设有台肩，台肩上、下端面分别设有弧面，其中心孔内设有内花键槽，内、外管壁分别与扶正套5、衬套7、上阀座9间隙配合；在外管17与下卸荷阀8之间的环空内安装有衬套7，衬套7结构如图5所示，外管壁呈阶梯状，中心为通孔；在衬套7上部和上阀座9下部的内缸套10的外管壁上开有进气口19；上阀座9结构如图7所示，外管壁呈阶梯状，周边设有轴向气孔，内部中心设有阶梯孔，外管壁与内缸套10间隙配合，内管壁与活塞11间隙配合。

所述下阀座6周边设有的轴向气孔为一个或多个。

所述上阀座9周边设有的轴向气孔为一个或多个。

工作时，泡沫经上接头16的中心孔压开单向阀l8，沿内缸套10上的排气通道分成两路：一路经进气口20、活塞11与内缸套10环空进入下气室21，推动活塞回程，另一路经下卸荷阀进气口19和下卸荷阀8相通，此时，下卸荷阀8处于下端。在活塞11未进入中心管12前，上气室22通过活塞11中心孔道卸荷，当活塞11进入中心管12后，上气室22通过中心管12上的径向孔卸荷。当活塞11上行至下气室21停止供气时，活塞11继续上行，活塞11后台阶完全进入内缸套10台阶时（即h尺寸为零），压缩泡沫通过内缸套10上的孔进入上气室22，活塞11上行距离H为零时，下气室21通过活塞11键槽和钻头相通，而下气室21内作用在下卸荷阀8上的压力急剧降低，在下卸荷阀进气口19处和下气室21内作用在下卸荷阀8外管壁台肩上的压差作用下，下卸荷阀8上行压紧上阀座9，上气室22继续进入高压泡沫，直到活塞11到达上死点。上气室22压力达到一定值时，上供气-卸荷阀14通道打开。泡沫直接进入上气室22，随着泡沫不断进入，上气室22内压力不断升高，在上气室22压力作用下活塞11开始下行。当活塞11后台阶封闭了上气室22进气通道时，活塞11上的键槽也封闭了下气室21与管外的通道，下气室21开始通过下卸荷阀8和扶正套5之间花键环空和端面间隙、下阀座6轴向气孔进入扶正套5的槽和孔卸荷。活塞11继续下行，当压缩泡沫开始通过内缸套10上的孔进入下气室21时，下卸荷阀8在压力作用下回位，关闭卸荷通道，随着泡沫液的不断进入，其压力也急剧升高，活塞11开始减速下行直至冲击结束，完成一次工作周期，如此循环往复。