一种往复式轴向冲击加压装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种往复式轴向冲击加压装置，属石油钻井工具技术领域。它由外壳、上接头、下接头、装配轴和滑动套筒构成，外壳的一端装有上接头；外壳另一端装有滑动套筒，上接头一侧的外壳内装有齿条，齿条对应的外壳内装有装配轴，装配轴上对称安装有叶轮，叶轮之间的装配轴上装有不完全齿轮；不完全齿轮与齿条间歇啮合连接。该往复式轴向冲击加压装置，在给钻头传递扭矩的同时，产生周期性的轴向振动与冲击，提高了钻头的破岩效率；并通过活塞将对钻井液进行压缩和释放，形成周期性的脉冲加压，周期性的轴向振动、冲击和脉冲加压同时作用在钻头破岩过程，大幅度提高了钻头钻进效率，避免了钻头喷嘴堵塞、钻头产生泥包的现象。

【技术实现步骤摘要】
一种往复式轴向冲击加压装置
本专利技术涉及一种往复式轴向冲击加压装置，属石油钻井工具

技术介绍
随着深井和超深井的勘探开发比例不断增加，深部地层岩石硬度和塑性增大，常规牙轮钻头可钻性差、机械转速低、钻井周期长。为提高钻头行程机械钻速，PDC钻头得到广泛使用，PDC钻头在钻进瞬间遇到非均值地层，钻柱扭矩能量不能满足破碎岩石扭矩时，钻头瞬间停止转动，这时外加能量储存在钻柱中，当储存扭矩能量大于岩石破碎所需要的扭矩时，钻柱能量会瞬间释放，使钻头与钻柱一起产生剧烈振动，从而产生“粘滑振动”现象。为解决这一问题，有必要研发一种以提供轴向或周向冲击或加压，进而提高钻头碎岩效率的工具。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种可同时给钻头提供周期性的轴向振动、冲击和加压，以大幅度提高钻头碎岩效率的往复式轴向冲击加压装置。本专利技术的技术方案是：一种往复式轴向冲击加压装置，它由外壳、上接头、下接头、装配轴和滑动套筒构成，其特征在于：外壳的一端螺纹安装有上接头；外壳的另一端的端头内滑动安装有滑动套筒，滑动套筒的端头螺纹安装有下接头；下接头一侧的外壳端头螺纹安装有压盖；上接头一侧的外壳内通过内滑槽活动安装有齿条，齿条对应的外壳内装有装配轴，装配轴上对称安装有叶轮，叶轮之间的装配轴上装有不完全齿轮；不完全齿轮与齿条间歇啮合连接；滑动套筒活动安装有缸套，所述的缸套内设置有阶梯孔，缸套的小径孔内装有下单向阀，缸套的大径孔内通过压缩弹簧装有上单向阀，上单向阀一侧的滑动套筒内设置有连接短节，连接短节的一端与齿条螺纹连接，连接短节的另一端与上单向阀接触连接。所述的下单向阀由下阀座、下弹簧和下阀球构成，下阀座上设置有下弹簧，下弹簧的端头装有下阀球。所述的下阀座上设置有中心孔。所述的下阀座与下接头之间设置有缓冲弹簧。所述的上单向阀由上阀座、活塞、上弹簧和上阀球构成；上阀座的一侧设置有活塞，上阀座和活塞上分别设置有中心孔，上阀座上设置有上弹簧，上弹簧的端头装有上阀球，上阀球与活塞的中心孔接触连接；所述的上阀座和活塞与缸套滑动密封连接。所述的连接短节一端设置有中心孔，中心孔端头的连接短节上设置有径向孔，径向孔与中心孔连通。所述的滑动套筒上设置有外凸缘，外凸缘与压盖之间设置有复位弹簧；压盖与滑动套筒之间为滑动密封连接。所述的上接头上偏心设置有液流孔；所述的外壳由两个半圆筒组成，两个半圆筒之间通过上接头和压盖紧密贴合连接。所述的齿条呈Y型，齿条开口端的内壁上分别设置有传动齿。所述的叶轮为锥形体，叶轮上呈螺旋状设置有多个叶片。本专利技术的有益效果在于：该往复式轴向冲击加压装置，在给钻头传递扭矩的同时，产生周期性的轴向振动与冲击，提高了钻头的破岩效率；并通过活塞将对钻井液进行压缩和释放，形成周期性的脉冲加压，提高了钻头喷嘴喷射效果，改善了岩石的受力状态，同时钻井液脉冲式的冲击加强了井底的清洁效果。周期性的轴向振动、冲击和脉冲加压同时作用在钻头破岩过程，大幅度提高了钻头钻进效率，避免了钻头喷嘴堵塞、钻头产生泥包的现象。附图说明图1为本专利技术的剖视结构示意图；图2为本专利技术的不完全齿轮的立体结构示意图；图3为本专利技术的齿条的立体结构示意图；图4为本专利技术的叶轮的立体结构示意图。图中：1、外壳，2、上接头，3、下接头，4、装配轴，5、滑动套筒，6、压盖，7、内滑槽，8、齿条，9、叶轮，10、不完全齿轮，11、传动齿，12、外凸缘，13、内凸缘，14、复位弹簧，15、缸套，16、下阀座，17、下弹簧，18、下阀球，19、缓冲弹簧，20、压缩弹簧，21、上阀座，22、活塞，23、上弹簧，24、上阀球，25、连接短节，26、径向孔。具体实施方式该往复式轴向冲击加压装置由外壳1、上接头2、下接头3、传动轴4和滑动套筒5构成，外壳1的一端螺纹安装有上接头2；上接头2上偏心设置有液流孔。外壳1的另一端的端头内滑动安装有滑动套筒，滑动套筒5上设置有滑键，与滑键对应的外壳1内壁上设置有键槽，滑动套筒5与外壳1之间通过滑键和键槽的配合滑动连接，工作过程中，滑动套筒5相对外壳1在周向上不能转动，在轴向上可移动。滑动套筒5的端头螺纹安装有下接头3；下接头3一侧的外壳1端头螺纹安装有环状的压盖6；该往复式轴向冲击加压装置的外壳1由两个半圆筒组成，以方便外壳1内各部件的装配。组成外壳1的两个半圆筒之间通过上接头2和压盖5紧密贴合连接，从而构成一个整体，并保证外壳1的径向密封。上接头2一侧的外壳1内通过内滑槽7活动安装有齿条8，齿条8呈Y型，齿条开口端的上下内壁上分别设置有传动齿11。齿条8对应的外壳内径向安装有装配轴4，装配轴5上对称安装有叶轮9。叶轮9为锥形体，叶轮9上呈螺旋状设置有多个叶片。叶轮9之间的装配轴4上装有不完全齿轮10；不完全齿轮10和叶轮9分别与装配轴4固定连接。不完全齿轮10与齿条8上的传动齿11间歇啮合连接。该加压装置的内滑槽7的作用一是为齿条8的移动提供一个导向作用，二是保证齿条8的安装角度，进而保证工作中齿条8能与不完全齿轮10准确啮合。该加压装置的滑动套筒5上设置有外凸缘12，外壳1内壁上设置有内凸缘13，外壳1通过内凸缘13与外凸缘12的配合对滑动套筒5进行轴向限位；外凸缘12与压盖6之间设置有复位弹簧14；压盖6与滑动套筒5之间为滑动密封连接。滑动套筒5内活动安装有缸套15，缸套15内设置有阶梯孔，缸套15的小径孔内装有下单向阀，下单向阀由下阀座16、下弹簧17和下阀球18构成，下阀座16上设置有中心孔。中心孔内侧的下阀座16上设置有下弹簧17，下弹簧17的端头装有下阀球18。下阀球18与缸套15的阶梯孔接触连接；下阀座16与下接头3之间设置有缓冲弹簧19；下阀座16与缸套15螺纹连接。缸套15的大径孔内通过压缩弹簧20装有上单向阀，上单向阀由上阀座21、活塞22、上弹簧23和上阀球24构成；上阀座21的一侧设置有活塞22，上阀座21和活塞22上分别设置有中心孔，上阀座21上设置有上弹簧23，上弹簧23的端头装有上阀球24，上阀球24与活塞22的中心孔接触连接；上阀座21和活塞22与缸套15滑动密封连接。上阀座21与活塞22螺纹连接。上单向阀一侧的滑动套筒5内设置有连接短节25，连接短节25一端设置有中心孔，中心孔端头的连接短节25上设置有径向孔26，径向孔26与中心孔连通。连接短节25的一端与齿条8螺纹连接，连接短节25的另一端与上单向阀的活塞22接触连接。该往复式轴向冲击加压装置装配时，上接头2用于连接钻柱，下接头3用于安装钻头，工作过程中，由上接头2的液流孔进入的钻井液定点冲击叶轮9的叶片，从而使叶轮9顺时针高速转动；由于不完全齿轮10和叶轮9分别与装配轴4固定连接。叶轮9高速转动的同时，通过装配轴4带动不完全齿轮10转动；不完全齿轮10转动过程中，分别与齿条8上方的传动齿11和齿条8下方的传动齿11间歇啮合连接，其中，不完全齿轮10与齿条8下方的传动齿11啮合时；带动齿条8向左移动，不完全齿轮10与齿条8上方的传动齿11啮合时；带动齿条8向右移动，如此循环，带动齿条8左右往复运动。齿条8左右往复运动的同时，对叶轮9完成冲击的钻井液经径向孔26进入至连接短节25的中心孔内并随着齿条8的左右往复运动，在连接短节25和活塞22的连接处汇集；这一过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种往复式轴向冲击加压装置，它由外壳（1）、上接头（2）、下接头（3）、装配轴（4）和滑动套筒（5）构成，其特征在于：外壳（1）的一端螺纹安装有上接头（2）；外壳（1）的另一端的端头内滑动安装有滑动套筒（5），滑动套筒（5）的端头螺纹安装有下接头（3）；下接头（3）一侧的外壳（1）端头螺纹安装有压盖（6）；上接头（2）一侧的外壳（1）内通过内滑槽（7）活动安装有齿条（8），齿条（8）对应的外壳（1）内装有装配轴（4），装配轴（4）上对称安装有叶轮（9），叶轮（9）之间的装配轴（4）上装有不完全齿轮（10）；不完全齿轮（10）与齿条（8）间歇啮合连接；滑动套筒（5）内活动安装有缸套（15），所述的缸套（15）内设置有阶梯孔，缸套（15）的小径孔内装有下单向阀，缸套（15）的大径孔内通过压缩弹簧（20）装有上单向阀，上单向阀一侧的滑动套筒（5）内设置有连接短节（25），连接短节（25）的一端与齿条（8）螺纹连接，连接短节（25）的另一端与上单向阀接触连接。

【技术特征摘要】
1.一种往复式轴向冲击加压装置，它由外壳（1）、上接头（2）、下接头（3）、装配轴（4）和滑动套筒（5）构成，其特征在于：外壳（1）的一端螺纹安装有上接头（2）；外壳（1）的另一端的端头内滑动安装有滑动套筒（5），滑动套筒（5）的端头螺纹安装有下接头（3）；下接头（3）一侧的外壳（1）端头螺纹安装有压盖（6）；上接头（2）一侧的外壳（1）内通过内滑槽（7）活动安装有齿条（8），齿条（8）对应的外壳（1）内装有装配轴（4），装配轴（4）上对称安装有叶轮（9），叶轮（9）之间的装配轴（4）上装有不完全齿轮（10）；不完全齿轮（10）与齿条（8）间歇啮合连接；滑动套筒（5）内活动安装有缸套（15），所述的缸套（15）内设置有阶梯孔，缸套（15）的小径孔内装有下单向阀，缸套（15）的大径孔内通过压缩弹簧（20）装有上单向阀，上单向阀一侧的滑动套筒（5）内设置有连接短节（25），连接短节（25）的一端与齿条（8）螺纹连接，连接短节（25）的另一端与上单向阀接触连接。2.根据权利要求1所述的一种往复式轴向冲击加压装置，其特征在于：所述的下单向阀由下阀座（16）、下弹簧（17）和下阀球（18）构成，下阀座（16）上设置有下弹簧（17），下弹簧（17）的端头装有下阀球（18）；所述的下阀座（16）上设置有中心孔。3.根据权利要求2所述的一种往复式轴向冲击加压装置，其特征在于：所述的下阀座（16）与下接头（3）之间设置有缓冲弹簧（19）。4.根据权利要求1所述的一种往复式轴向冲击加压...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙巧雷，冯定，赵钰，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42