[发明专利]涡轮式轴向冲击器

说明书

本发明涉及的是涡轮式轴向冲击器，这种涡轮式轴向冲击器这种涡轮式轴向冲击器的主体短接上端连接双母接头，下端通过六方套连接冲击接头，冲击接头的空心腔位于主体短接内，过流盖板的过流盖头坐在冲击接头的空心腔上端口，过流盖板的过流通道插入空心腔内，活塞锤为三段式空心圆柱结构，活塞锤位于空心腔与过流通道之间的环形空间内，涡轮转子的传动圆柱插入过流通道内，涡轮转子中的环形台坐在过流盖板的过流盖头上，涡轮转子上端连接射流定子，射流定子被压在双母接头下端口处；射流定子内部有斜向射孔，当流体从斜向射孔通过时，射流打在涡轮转子的涡轮叶片上，使得涡轮转子发生旋转。本发明在钻头上产生很好的纵向振动，提速效果非常明显。

技术领域：

本发明涉及的是石油天然气钻井过程中所使用的井下液动冲击工具，具体涉及的是涡轮式轴向冲击器。

背景技术：

随着勘探开发技术的进步，油气井深度不断的增加，深井、超深井数目也随之增加。深部地层岩石硬度大，可钻性级值高，是导致钻井难度增加、机械钻速减慢、钻井成本增加的主要原因。关于硬地层的钻进难题也变得越来越突出，高效破岩技术显得更加重要，破岩效率的好坏也将直接决定着钻井的速度和成本，更加决定了钻井工程的经济效益。通过室内实验和现场实践可知，当一定周期性的冲击力作用在钻头上的时候，钻头的破岩效率将得到显著地增加，从而提高机械钻速。

轴向冲击器作为井下辅助破岩的动力工具，由于其不需要提供额外的能量，受到了行业越来越多的重视，逐渐成为了深井提速的一个不可或缺的技术手段。尽管各类冲击器在现场试验中被证实了可以提高钻井效率，但出现了寿命短、容易受钻井液性能影响等缺点，使得它至今没有在钻机作业中得到广泛的应用。

发明内容：

本发明的目的是提供涡轮式轴向冲击器，这种涡轮式轴向冲击器用于解决随着油井深度不断增加而产生的钻井速度较慢、工具冲击效能较低等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种涡轮式轴向冲击器这种涡轮式轴向冲击器包括双母接头、主体短接、六方套、冲击接头、射流定子、涡轮转子、过流盖板、活塞锤，主体短接上端连接双母接头，下端通过六方套连接冲击接头，冲击接头的空心腔位于主体短接内，过流盖板的过流盖头坐在冲击接头的空心腔上端口，过流盖板的过流通道插入空心腔内，活塞锤为三段式空心圆柱结构，活塞锤位于空心腔与过流通道之间的环形空间内，涡轮转子的传动圆柱插入过流通道内，涡轮转子中的环形台坐在过流盖板的过流盖头上，涡轮转子上端连接射流定子，射流定子被压在双母接头下端口处；射流定子内部有斜向射孔，当流体从斜向射孔通过时，射流打在涡轮转子的涡轮叶片上，使得涡轮转子发生旋转；

传动圆柱是空心的，环形台之上的传动圆柱有流入孔，环形台之下的传动圆柱设置第一循环孔和第二循环孔，过流通道对应设置第一过流孔和第二过流孔，空心腔相应设置有第一出液孔和第二出液孔。

上述方案中射流定子被卡在主体短接的母扣处，射流定子与双母接头之间设置环形的弹性体，为了减缓射流形成的反向力对双母接头的冲击；射流定子的斜向射孔出口端有外轮廓倾斜的斜向卡槽，斜向卡槽与涡轮转子的涡轮叶片相匹配；射流定子中心有一个限位槽，涡轮转子上端的限位柱插入限位槽，使得涡轮转子不发生径向运动和轴向运动。

上述方案中涡轮转子限位柱的下边缘有保护圈，保护圈的作用是减少涡轮转子在转动过程中与射流定子的摩擦。

上述方案中冲击接头在空心腔的底部有一个减压孔，流体可以从此处流出空心腔，以此来减小空心腔中的压力；在冲击接头的中部有出液通道，出液通道下方的冲进接头上有汇流通道，从第一出液孔和第二出液孔出来的流体可以从此处流入到汇流通道中；在减压孔和出液通道之间有稳流通道，为了使流体形成一种稳定的状态；在冲击接头外部有一段六方接头，六方接头与六方套的内部相吻合，固定冲击接头，六方接头的尖锐处具有倒角，为了减少振动过程中的磨损。

上述方案中冲击接头外部设有卡环槽，用来安放半分环，达到固定冲击接头的作用；在卡环槽下端设置T型台阶，用来安装弹性体，缓冲冲击接头的移动。