[发明专利]一种扭力冲击器

说明书

本发明提供一种扭力冲击器，包括传动轴、涡轮、扭力传导接头和若干对扭力发生装置，传动轴上端通过上轴承座连接上接头，传动轴下端通过下轴承座连接下接头，下接头下端连接钻头，涡轮安装在传动轴上，扭力传导接头位于涡轮下方且其上下两端分别连接上接头和下接头，各对扭力发生装置均安装在扭力传导接头内部，每一扭力发生装置均包括冲击砧、连接轴和两冲锤，冲击砧的横截面为变厚度圆环形，且冲击砧的内表面设有第一冲击面，连接轴和两冲锤均位于冲击砧内部，两冲锤分别安装在连接轴的两端，连接轴垂直连接传动轴。本发明的有益效果：本发明可以持续地、同方向地生产扭转冲击振动，能够有效避免钻头黏滑现象的产生，提高钻头钻探效率。

技术领域

本发明涉及钻探工具技术领域，尤其涉及一种扭力冲击器。

背景技术

随着社会的发展，人类对自然资源的需求量日益增加，目前我们能够使用的能源仍然主要是煤炭、石油、天然气、页岩气等化石燃料。随着开采年限的增加，表层的、易开采的这些化石燃料已经越来越少，深部的、难以开采的化石燃料越来越多，这便对钻探技术提出了更高的挑战。钻探过程中，常常会由于钻压、转速、送钻速度、司钻技术、井壁摩阻等问题，造成钻头损坏、切削齿崩断、切削齿过快磨损、影响破岩效率，甚至影响成孔(成井)。

另外，PDC钻头(聚晶金刚石复合片钻头)在钻遇硬岩或研磨性地层时，通常没有足够的扭矩来破碎岩石，从而产生卡钻现象；油田深部地层岩石坚硬、研磨极值高，应用常规牙轮钻头钻进，单只钻头进尺少，需要多次起下钻且机械钻速较低；应用螺杆进行复合钻进时，由于深井中温度较高，螺杆寿命低、效果不理想；在深部超深部钻探时常出现钻头粘滑振动现象，导致钻头失效，钻速降低等不利情况。

发明内容

有鉴于此，为解决钻探过程中钻头卡钻、粘滑导致钻具失效和机械钻速低的问题，本发明的实施例提供了一种扭力冲击器，以克服现有技术的不足，并提高钻速、保护钻头及降低成本，从而提高钻探效率。

本发明的实施例提供一种扭力冲击器，包括传动轴、涡轮、扭力传导接头和若干对扭力发生装置，所述传动轴上下两端分别设有上轴承座和下轴承座，且所述传动轴上端贯穿所述上轴承座连接上接头，所述传动轴下端贯穿所述下轴承座连接下接头，所述上接头和所述下接头均为空心管，所述下接头下端连接有钻头，所述涡轮安装在所述传动轴上且其位于所述上轴承座下方，所述扭力传导接头位于所述涡轮下方且其上下两端分别螺纹连接所述上接头和所述下接头，各对所述扭力发生装置从上至下依次安装在所述扭力传导接头内部，且每对所述扭力发生装置中的两所述扭力发生装置之间呈中心对称，每一所述扭力发生装置均包括冲击砧、连接轴和两冲锤，所述冲击砧的横截面为变厚度圆环形，且所述冲击砧的内表面设有带一定倾角的第一冲击面，所述连接轴和两所述冲锤均位于所述冲击砧内部，两所述冲锤分别安装在所述连接轴的两端，所述连接轴为方轴且其可活动垂直连接所述传动轴，所述涡轮用于带动所述传动轴转动，所述传动轴用于带动各所述连接轴转动，所述连接轴用于带动所述冲锤旋转以冲击所述冲击砧产生扭力和振动，各对所述扭力发生装置中的两所述扭力发生装置相互配合产生扭矩和扭力冲击，从而所述冲击砧将所述振动和所述扭力冲击通过所述扭力传导接头传递至所述下接头，并由所述下接头将所述振动和所述扭力冲击传递给所述钻头。

进一步地，所述上轴承座位于所述上接头内部，且所述上轴承座内设有上推力球轴承和上深沟球轴承，所述传动轴通过所述上推力球轴承和所述上深沟球轴承连接所述上轴承座，所述下轴承座与所述上轴承座结构相同且上下对称，同时所述上轴承座上端和下轴承座下端分别设有上螺母和下螺母锁紧所述传动轴。

进一步地，各所述冲锤上均设有带一定倾角的第二冲击面，且所述第二冲击面的倾角与所述第一冲击面的倾角相等。

进一步地，每一所述冲击砧的外表面均设有方形的连接键，所述连接键位于对应所述冲击砧的最厚处且其凸出对应所述冲击砧的外表面。