【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油天然气钻探工程、矿山工程、建筑基础工程施工、地质钻探、隧道工程水文及非开挖等技术设备领域，具体涉及一种机械式扭力冲击器。
技术介绍
1、随着经济不断发展,油气需求量越来越大,而我国浅层油气资源则口益枯竭,油气开发技术不断进步,油气井的深度增大,深井、超深井的数目增多。使钻井工程面临的地层工作环境更加复杂,钻井深度不断增加,岩石在底层围压作用下硬度和强度都会有明显增加,导致钻头破岩效率不高。钻头在钻进深井地层时,普遍存在钻进速度很慢、钻井花费成本高的问题,而钻井速度的提高关键在于如何提高钻头的破岩效率。根据现场实验实践研究数据表明,在旋转钻进的同时对钻头施加周期性冲击载荷,有利于提高钻头的破岩效率,提高钻进的速度。
2、在石油钻井中,钻头是破碎岩石的主要工具,钻头在钻硬或研磨性地层时,通常没有足够的扭矩来破碎地层,从而使钻头瞬间停止转动。扭转能量储存在钻柱中,一旦产生了剪切破碎地层所需的扭矩,钻柱能量便会释放,作用在钻头的冲击载荷将比平常高得多,最终导致钻头失效。在钻井过程中,通常配合使用钻井工具,提供额外的扭转振动,辅助钻头破岩。国内外各大研究机构研制了各种各样的扭转冲击钻井工具,为钻头提供扭转冲击,从而降低钻头的粘滑现象。在目前生产使用的钻头中,钻头自身不能产生扭转振动,为了降低钻头的粘滑现象,仅靠扭转冲击钻井工具提供额外的扭转冲击,如果扭转冲击钻井工具发生故障,将无法为钻头提供额外的扭矩,这将会影响钻井效率。
3、扭力冲击器是用于针对解决pdc钻头钻进中出现的粘滑问题的提速工具,目前
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：提供一种机械式扭力冲击器，依靠纯机械式传动将旋转运动转化为冲击块的往复运动，对pdc钻头输出冲击扭矩，具有适应性强、工作可靠性高的特点，能较大幅度的提高扭力冲击器的冲击扭矩和冲击频率，进而提高钻进效率，有助于降低钻头粘滑现象的发生。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术：
3、一种机械式扭力冲击器，其特征在于：冲击器内设置有转动轴，曲柄，连杆，摆块，连接轴，冲击器外壳，冲击块，冲击板，支撑座，接头连接部，接头，所述曲柄由曲柄基座与曲柄支撑部构成，在曲柄基座设置有一个通孔，在曲柄支撑部上设置有一个阶梯孔，摆块上设置有一个摆块孔，冲击板上设置有两个支撑座，冲击块与冲击板通过螺栓连接，冲击块可沿冲击器轴线周向转动，摆块通过连接轴与冲击板上支撑座连接，摆块可绕连接轴转动，曲柄基座通孔通过键与转动轴连接，曲柄支撑部阶梯孔与连杆相连接，连杆通过摆块孔与摆块连接，冲击块周向转动后撞击冲击外壳，冲击外壳与接头连接部相连接，接头连接部与接头相连接。
4、上述方案中， 一种机械式扭力冲击器，其特征在于：冲击器内设置有转动轴，曲柄，连杆，摆块，连接轴，冲击器外壳，冲击块，冲击板，支撑座，接头连接部，接头，所述曲柄由曲柄基座与曲柄支撑部构成，在曲柄基座设置有一个通孔，在曲柄支撑部上设置有一个阶梯孔，摆块上设置有一个摆块孔，冲击板上设置有两个支撑座，冲击块与冲击板通过螺栓连接，冲击块可沿冲击器轴线周向转动，摆块通过连接轴与冲击板上支撑座连接，摆块可绕连接轴转动，曲柄基座通孔通过键与转动轴连接，曲柄支撑部阶梯孔与连杆相连接，连杆通过摆块孔与摆块连接，冲击块周向转动后撞击冲击外壳，冲击外壳与接头连接部相连接，接头连接部与接头相连接，冲击外壳通过接头连接部、接头将周向冲击传递给钻头和工具。当转动轴带动曲柄旋转，曲柄通过连杆带动摆块左右摆动，摆块带动冲击块绕冲击器轴线周向转动，冲击块往复撞击冲击器的外壳，依靠纯机械式传动将旋转运动转化为冲击块的往复运动，对pdc钻头输出冲击扭矩，具有适应性强、工作可靠性高的特点，能较大幅度的提高扭力冲击器的冲击扭矩和冲击频率，进而提高钻进效率，有助于降低钻头粘滑现象的发生。
5、作为选择，冲击器内设置有两个转动轴，两个曲柄，两个曲柄通过连杆与摆块连接，且转动轴、曲柄沿冲击器轴线对称设置。
6、上述方案中，冲击器内设置有两个转动轴，两个曲柄，两个曲柄通过连杆与摆块连接，且转动轴、曲柄沿冲击器轴线对称设置，让冲击器两侧转动轴同时运动，可改善冲击器的受力状态，同时提高冲击器的转动稳定性。
7、作为选择，曲柄由曲柄基座与曲柄支撑部构成，且曲柄基座与曲柄支撑部的夹角a的取值范围为:120°≤a≤160°。
8、上述方案中，曲柄由曲柄基座与曲柄支撑部构成，且曲柄基座与曲柄支撑部的夹角a的取值范围为:120°≤a≤160°，夹角a的取值会影响冲击块的往复摆动的幅值，可根据不同地层条件来设置夹角a的值，拓宽冲击器对地层的适用范围。
9、作为选择，转动轴通过电动机驱动，在冲击器内设置有电池，为电动机供电。
10、上述方案中，转动轴通过电动机驱动，在冲击器内设置有电池，为电动机供电，不需要钻井液提供能量，从而提高钻井的能量利用率。
11、作为选择，冲击器内设置有叶轮，叶轮驱动转动轴转动。
12、上述方案中，冲击器内设置有叶轮，叶轮驱动转动轴转动，当钻井液经过叶轮后带动叶轮开始转动，从而带动冲击器内的转动轴运动，利用钻井液的高速高压能量，简化了结构,尤其是简化了过滤装置有利于降低制造成本，同时扭力冲击器的适应性增强,对钻井也的要求不高,有利于应用各种钻井工况。
13、作为选择，冲击器内设置有牙轮、锥齿轮，牙轮上设置有牙齿，牙轮通过锥齿轮为转动轴提供动力。
14、上述方案中，冲击器内设置有牙轮、锥齿轮，牙轮上设置有牙齿，牙轮通过一对相互啮合的锥齿轮为转动轴提供动力，纯机械式传动将旋转运动转化为冲击块的周向冲击运动，对pdc钻头输出冲击扭矩，提高了扭力冲击器的工作可靠性,减少了井下停振的几率,有利于深孔钻井，冲击器上的牙轮接触井壁后可修正井壁，提高井壁的光洁度，降低摩擦系数，降低井下工具卡钻的风险。
15、作为选择，冲击器外壳与pdc钻头本体为一体式结构。
16、上述方案中，现有钻头和冲击器为相互独立的工具，冲击器外壳与pdc钻头本体为一体式结构，打破钻头、冲击器独立工具思想，将其作为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种机械式扭力冲击器，其特征在于：冲击器内设置有转动轴，曲柄，连杆，摆块，连接轴，冲击器外壳，冲击块，冲击板，支撑座，接头连接部，接头，所述曲柄由曲柄基座与曲柄支撑部构成，在曲柄基座设置有一个通孔，在曲柄支撑部上设置有一个阶梯孔，摆块上设置有一个摆块孔，冲击板上设置有两个支撑座，冲击块与冲击板通过螺栓连接，冲击块可沿冲击器轴线周向转动，摆块通过连接轴与冲击板上支撑座连接，摆块可绕连接轴转动，曲柄基座通孔通过键与转动轴连接，曲柄支撑部阶梯孔与连杆相连接，连杆通过摆块孔与摆块连接，冲击块周向转动后撞击冲击外壳，冲击外壳与接头连接部相连接，接头连接部与接头相连接。
2.如权利要求1所述的一种机械式扭力冲击器，其特征在于：冲击器内设置有两个转动轴，两个曲柄，两个曲柄通过连杆与摆块连接，且转动轴、曲柄沿冲击器轴线对称设置。
3.如权利要求1所述的一种机械式扭力冲击器，其特征在于：曲柄由曲柄基座与曲柄支撑部构成，且曲柄基座与曲柄支撑部的夹角a的取值范围为:120°≤a≤160°。
4.如权利要求1所述的一种机械式扭力冲击器，其特征在于：转动轴通过电动机
5.如权利要求1所述的一种机械式扭力冲击器，其特征在于：冲击器内设置有叶轮，叶轮驱动转动轴转动。
6.如权利要求1所述的一种机械式扭力冲击器，其特征在于：冲击器内设置有牙轮、锥齿轮，牙轮上设置有牙齿，牙轮通过锥齿轮为转动轴提供动力。
7.如权利要求1所述的一种机械式扭力冲击器，其特征在于：冲击器外壳与PDC钻头本体为一体式结构。
8.如权利要求1所述的一种机械式扭力冲击器，其特征在于：冲击块转动角度b大于冲击器外壳的空隙角度c。
...【技术特征摘要】
1.一种机械式扭力冲击器，其特征在于：冲击器内设置有转动轴，曲柄，连杆，摆块，连接轴，冲击器外壳，冲击块，冲击板，支撑座，接头连接部，接头，所述曲柄由曲柄基座与曲柄支撑部构成，在曲柄基座设置有一个通孔，在曲柄支撑部上设置有一个阶梯孔，摆块上设置有一个摆块孔，冲击板上设置有两个支撑座，冲击块与冲击板通过螺栓连接，冲击块可沿冲击器轴线周向转动，摆块通过连接轴与冲击板上支撑座连接，摆块可绕连接轴转动，曲柄基座通孔通过键与转动轴连接，曲柄支撑部阶梯孔与连杆相连接，连杆通过摆块孔与摆块连接，冲击块周向转动后撞击冲击外壳，冲击外壳与接头连接部相连接，接头连接部与接头相连接。
2.如权利要求1所述的一种机械式扭力冲击器，其特征在于：冲击器内设置有两个转动轴，两个曲柄，两个曲柄通过连杆与摆块连接，且转动轴、曲柄沿冲击器轴线对称设置。
3.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘八仙，黄奎林，张津川，付程，牛世伟，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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