[发明专利]一种滚动式定流量射流冲击器

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻井工具，特别涉及一种用于石油天然气钻井作业的滚动式定流量射流冲击器。

背景技术

在石油工业的钻井工程中，冲旋钻井是提高脆性地层钻井速度的重要方法之一，通过钻柱扭矩和冲击器冲击载荷共同作用达到破岩的目的。液动冲击器是冲旋钻井的重要工具，主要分为阀式和液动射流式两类。阀式冲击器主要通过阀的开闭以及弹簧和节流压力实现冲锤冲击和回程，射流式冲击器通过射流元件附壁切换实现钻井液交替进入活塞的上下腔，从而实现冲程和回程。射流元件是射流式冲击器的重要部件，钻井液排量过大时易出现冲蚀、堵塞等现象，缩短冲击器使用寿命，另外液动射流冲击器的冲击功还有待提高。CN202882755U公开了一种带分流装置的射流元件压盖，在元件压盖上设置两个分流孔，通过在分流孔内安装不同尺寸的硬质合金喷嘴调节进入射流元件的流量，分流出去的流量经冲击器内通道通过钻头喷嘴排出，不参与对冲锤做功。该发明需要在特定的排量下更换不同尺寸的喷嘴，且合金喷嘴与分流压盖间的密封易损坏，影响冲击器性能。

发明内容

本发明的目的是：为了克服现有技术的不足，有效解决冲击器的分流问题，能够有效降低水平井和大位移井冲旋钻井中冲击器的内部摩阻，增大冲击功，并且回程储存的能量能有效增大冲击器性能，降低对双稳射流元件和缸体的损坏，特提供一种滚动式定流量射流冲击器。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种滚动式定流量射流冲击器，是由上接头、分流阀总成、第一中接头、第二中接头、双稳射流元件、内缸体、储能片簧、整体式活塞、冲锤、滚珠总成、滚球总成和下接头组成，上接头内轴向安装有分流阀总成，分流阀总成由分流阀和碟簧组成，碟簧通过第一中接头上端面顶抵，上接头下端通过螺纹与第一中接头连接，第一中接头由喷嘴和外缸体组成，喷嘴下端与双稳射流元件连接，双稳射流元件下端接内缸体，内缸体与缸盖通过周向均匀布置的三颗螺钉连接；双稳射流元件、内缸体和缸盖通过第二中接头上端面顶抵，双稳射流元件、内缸体和缸盖都限位于第一中接头内；内缸体内设置有储能片簧，储能片簧通过限位凹槽和限位凸台限位，调节杆与整体式活塞通过螺纹连接；冲锤与整体式活塞通过螺纹连接，并内置于内缸体中；沿冲锤周向均匀布置有四个滚珠总成，滚球总成离冲锤下端面20cm～25cm，滚珠总成由滚珠挡条、滚珠和滚珠座构成，滚珠座与冲锤之间是过盈配合；第二中接头下端与第三中接头通过螺纹连接，第三中接头内套装有砧子，砧子上设置有花键，花键部位设置有滚球总成，砧子下端与下接头通过螺纹连接。

上述滚珠座内放置5～10颗滚珠，并用滚珠挡条限位，滚珠挡条焊接在滚珠座上。

上述储能片簧安装在内缸体上腔内，通过内缸体的限位凹槽和限位凸台分别限制储能片簧的轴向和周向运动。

在整体式活塞的活塞杆和缸盖摩擦部位的壁面分别铺焊厚度为2mm的硬质合金粉末以形成活塞杆耐磨层和缸盖耐磨层，活塞杆耐磨层和缸盖耐磨层的表面粗糙度不大于3.2。

上述内缸体选用高性能热作模具钢铸造而成。

本发明与现有技术比较，具有以下有益效果：(1)上接头内设置有分流阀总成，能够将过量的钻井液分流，分流出去的流量经过冲击器内部循环通道通过钻头喷嘴排出，从而有效减少双稳射流元件受到的冲蚀破坏，增加双稳射流元件的使用寿命；(2)内缸体内设置有储能片簧，能够存储回程阶段冲锤产生的能量，并在冲锤冲程阶段时释放出来，提高了冲击功，有效缓解由于冲锤回程冲击使缸体和双稳射流元件遭受到的冲击破坏；(3)冲锤沿周向均匀布置有四个滚珠总成，使得冲锤与第二中接头间的摩擦由滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了摩阻，提高了冲击器的冲击功，减少了第二中接头内壁的磨损；(4)整体式活塞的活塞杆和缸盖摩擦部位的壁面铺焊硬质合金粉末形成耐磨层，提高了缸盖和活塞杆的耐磨性，减小了缸盖与活塞杆的磨损，延长了使用寿命；(5)第三中接头与砧子通过花键配合，花键连接部位设滚球总成，可减少摩擦，传递扭矩。

附图说明

图1是本发明一种滚动式定流量射流冲击器结构示意图。

图2是本射流冲击器图1的A-A剖视图。

图3是本射流冲击器图1的B-B剖视图。

图4是本射流冲击器图1的C-C剖视图。

图5是本射流冲击器图1的D-D剖视图。

图6是本射流冲击器图1的E-E剖视图。

图7是本射流冲击器图1的F-F剖视图。

图8是本射流冲击器图1的G-G剖视图。