專利名稱:自轉(zhuǎn)式空氣錘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油天然氣鉆井裝備制造技術(shù)領(lǐng)域：
，確切地說涉及一種應(yīng)用于石油天
然氣氣體鉆井中的自轉(zhuǎn)式空氣錘。
背景技術(shù)：
氣體鉆井技術(shù)采用空氣錘依靠高壓氣體提供動力進行沖擊破巖。現(xiàn)有空氣錘在結(jié)構(gòu)上只能提供沖擊功能，而不能輸出扭矩，主要依靠鉆機轉(zhuǎn)盤驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，該工具在垂直井眼內(nèi)應(yīng)用效果良好，但是在水平井、定向井鉆井作業(yè)中，由于井壁摩擦阻力過大，常規(guī)空氣錘應(yīng)用效果很不理想。
公開號為CN101363305，
公開日為2009年2月11日的中國專利文獻公開了一種用于石油天然氣鉆井中的長壽命高性能空氣錘。它能有效提高空氣錘使用壽命及增強其整體性能。其技術(shù)方案是外殼上端用螺紋與上接頭連接，外殼下端用螺紋與下接頭連接，下接頭再與鉆頭花鍵連接，外殼內(nèi)腔為階梯狀；配氣座中心孔安有逆止閥、彈簧，上接頭與配氣座間安有碟簧組；內(nèi)缸安裝在外殼內(nèi)腔，內(nèi)缸外表面對稱分布有四道軸向平槽，槽內(nèi)加工有徑向的氣體流通孔，內(nèi)缸內(nèi)裝活塞；鉆頭加工有壞槽安裝卡環(huán)，鉆頭外圓設(shè)置有一圈保徑齒；在內(nèi)缸與配氣座配合面安有密封墊片。本發(fā)明具有壽命長和性能高兩大特征，能有效提高空氣錘使用壽命及增強其整體性能；其結(jié)構(gòu)簡單，可用于石油天然氣氣體鉆井中。[0004] 但上述技術(shù)方案仍然僅能提供沖擊功能，不能輸出扭矩，仍然依靠鉆機轉(zhuǎn)盤驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，不能解決在水平井、定向井鉆井過程中因摩擦阻力過大而不能高效鉆進的難題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種適用于石油天然氣氣體鉆井中的自轉(zhuǎn)式
空氣錘，本發(fā)明不但能提供沖擊功能，還能輸出扭矩，實現(xiàn)了空氣錘的自旋轉(zhuǎn)，使空氣錘實
現(xiàn)了沖擊與旋轉(zhuǎn)鉆進相結(jié)合的鉆井方式，有效的解決了在水平井、定向井鉆井過程中因摩
擦阻力過大而無法采用常規(guī)空氣錘實現(xiàn)高效鉆進的難題。
本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
—種自轉(zhuǎn)式空氣錘，包括旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、配氣機構(gòu)、活塞組件和防掉落釬頭，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)包括上接頭、橡膠密封錐、逆止閥體、彈簧、密封圈和外缸，其中，所述上接頭一端與鉆具組合螺紋連接，上接頭的另一端與外缸螺紋連接，所述橡膠密封錐與逆止閥體通過彈簧定位在上接頭與配氣機構(gòu)的配氣座蓋之間，密封圈設(shè)置在上接頭和外缸之間；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括離合器、螺旋棒和螺旋母，其中，離合器安裝在配氣機構(gòu)的配氣座內(nèi)部，螺旋棒上部通過花鍵與離合器相連接，螺旋棒下部通過花鍵與螺旋母相連接，螺旋母通過螺紋連接在活塞組件的活塞上部。
所述配氣機構(gòu)包括節(jié)流旋塞、配氣座蓋、配氣座、內(nèi)缸和導(dǎo)向套，其中，配氣座蓋通過螺紋連接在配氣座上部，配氣座通過鍵定位在外缸內(nèi)部，節(jié)流旋塞安裝在配氣座蓋內(nèi)部，內(nèi)缸上部與配氣座通過臺階定位，下部與導(dǎo)向套相接觸，導(dǎo)向套下部通過臺階定位在外缸
3內(nèi)部。
所述活塞組件包括活塞、傳動套和定位環(huán)，其中，活塞下部經(jīng)花鍵與傳動套相連接，傳動套通過花鍵與防掉落釬頭的釬頭相連接，定位環(huán)安裝在傳動套與防掉落釬頭的釬頭卡杯之間。
所述防掉落釬頭包括釬頭卡杯、釬頭、下連接套和防掉接頭，其中，釬頭卡杯與釬
頭通過臺階定位，釬頭卡杯定位在下連接套上部，下連接套通過螺紋與外缸連接，防掉接頭
通過臺階與下連接套相掛扣，防掉接頭通過螺紋與釬頭相連接。
內(nèi)缸、活塞與導(dǎo)向套之間的環(huán)形空間形成前氣室。
內(nèi)缸、活塞、螺旋棒與配氣座之間的環(huán)形空間形成后氣室。
與公開號為CN101363305為代表的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點表現(xiàn)在
由于本發(fā)明采用"旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、配氣機構(gòu)、活塞組件和防掉落釬頭形
成的自轉(zhuǎn)式空氣錘"這樣的技術(shù)方案，通過旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)能將空氣錘的旋轉(zhuǎn)運動與鉆柱隔
離，從而達到空氣錘下部旋轉(zhuǎn)而上部不旋轉(zhuǎn)的目的，而采用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，實現(xiàn)了空氣錘的單向
旋轉(zhuǎn)，其于部件實現(xiàn)空氣錘正常工作；本發(fā)明不但能提供沖擊功能，還能輸出扭矩，實現(xiàn)了
空氣錘的自旋轉(zhuǎn)，使空氣錘實現(xiàn)了沖擊與旋轉(zhuǎn)鉆進相結(jié)合的鉆井方式，有效的解決了在水
平井、定向井鉆井過程中因摩擦阻力過大而無法采用常規(guī)空氣錘實現(xiàn)高效鉆進的難題。


下面將結(jié)合
和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明，其中[0016]
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖[0017] 圖中標(biāo)記
1、上接頭，2、橡膠密封錐，3、逆止閥體，4、密封圈，5、彈簧，6、配氣座蓋，7、鍵，8、節(jié)流旋塞，9、離合器，10、配氣座，11、螺旋棒，12、螺旋母，13、活塞，14、內(nèi)缸，15、導(dǎo)向套，16、外缸，17、傳動套，18、定位環(huán)，19、釬頭卡杯，20、釬頭，21、下連接套，22、防掉接頭。
具體實施方式
[0019]
實施例1
本發(fā)明公開了一種自轉(zhuǎn)式空氣錘，包括旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、配氣機構(gòu)、活塞組件和防掉落釬頭，所述旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)包括上接頭1、橡膠密封錐2、逆止閥體3、彈簧5、密封圈4和外缸16，其中，所述上接頭1 一端與鉆具組合螺紋連接，上接頭1的另一端與外缸16螺紋連接，所述橡膠密封錐2與逆止閥體3通過彈簧5定位在上接頭1與配氣機構(gòu)的配氣座蓋6之間，密封圈4設(shè)置在上接頭1和外缸16之間；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括離合器9、螺旋棒11和螺旋母12，其中，離合器9安裝在配氣機構(gòu)的配氣座10內(nèi)部，螺旋棒11上部通過花鍵與離合器9相連接，螺旋棒11下部通過花鍵與螺旋母12相連接，螺旋母12通過螺紋連接在活塞組件的活塞13上部。配氣機構(gòu)、活塞組件和防掉落釬頭均采用現(xiàn)有技術(shù)中的已有機構(gòu)。
實施例2
作為本發(fā)明一較佳實施方式，本發(fā)明公開了一種自轉(zhuǎn)式空氣錘，包括旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、配氣機構(gòu)、活塞組件和防掉落釬頭，所述旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)包括上接頭1、橡膠密
4封錐2、逆止閥體3、彈簧5、密封圈4和外缸16，其中，所述上接頭1 一端與鉆具組合螺紋連接，上接頭1的另一端與外缸16螺紋連接，所述橡膠密封錐2與逆止閥體3通過彈簧5定位在上接頭1與配氣機構(gòu)的配氣座蓋6之間，密封圈4設(shè)置在上接頭1和外缸16之間；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括離合器9、螺旋棒11和螺旋母12，其中，離合器9安裝在配氣機構(gòu)的配氣座10內(nèi)部，螺旋棒11上部通過花鍵與離合器9相連接，螺旋棒11下部通過花鍵與螺旋母12相連接，螺旋母12通過螺紋連接在活塞組件的活塞13上部。所述配氣機構(gòu)包括節(jié)流旋塞8、配氣座蓋6、配氣座10、內(nèi)缸14和導(dǎo)向套15，其中，配氣座蓋6通過螺紋連接在配氣座10上部，配氣座10通過鍵7定位在外缸16內(nèi)部，節(jié)流旋塞8安裝在配氣座蓋6內(nèi)部，內(nèi)缸14上部與配氣座IO通過臺階定位，下部與導(dǎo)向套15相接觸，導(dǎo)向套15下部通過臺階定位在外缸16內(nèi)部?；钊M件和防掉落釬頭均采用現(xiàn)有技術(shù)中的已有機構(gòu)。[0023]
實施例3
作為本發(fā)明另一較佳實施方式，本發(fā)明公開了一種自轉(zhuǎn)式空氣錘，包括旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、配氣機構(gòu)、活塞組件和防掉落釬頭，所述旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)包括上接頭1、橡膠密封錐2、逆止閥體3、彈簧5、密封圈4和外缸16，其中，所述上接頭1 一端與鉆具組合螺紋連接，上接頭1的另一端與外缸16螺紋連接，所述橡膠密封錐2與逆止閥體3通過彈簧5定位在上接頭1與配氣機構(gòu)的配氣座蓋6之間，密封圈4設(shè)置在上接頭1和外缸16之間；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括離合器9、螺旋棒11和螺旋母12，其中，離合器9安裝在配氣機構(gòu)的配氣座10內(nèi)部，螺旋棒11上部通過花鍵與離合器9相連接，螺旋棒11下部通過花鍵與螺旋母12相連接，螺旋母12通過螺紋連接在活塞組件的活塞13上部。所述配氣機構(gòu)包括節(jié)流旋塞8、配氣座蓋6、配氣座10、內(nèi)缸14和導(dǎo)向套15，其中，配氣座蓋6通過螺紋連接在配氣座IO上部，配氣座10通過鍵7定位在外缸16內(nèi)部，節(jié)流旋塞8安裝在配氣座蓋6內(nèi)部，內(nèi)缸14上部與配氣座IO通過臺階定位，下部與導(dǎo)向套15相接觸，導(dǎo)向套15下部通過臺階定位在外缸16內(nèi)部。所述活塞組件包括活塞13、傳動套17和定位環(huán)18，其中，活塞13下部經(jīng)花鍵與傳動套17相連接，傳動套17通過花鍵與防掉落釬頭的釬頭20相連接，定位環(huán)18安裝在傳動套17與防掉落釬頭的釬頭卡杯19之間。防掉落釬頭均采用現(xiàn)有技術(shù)中的已有機構(gòu)。
實施例4
作為本發(fā)明再一較佳實施方式，本發(fā)明公開了一種自轉(zhuǎn)式空氣錘，包括旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、配氣機構(gòu)、活塞組件和防掉落釬頭，所述旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)包括上接頭1、橡膠密封錐2、逆止閥體3、彈簧5、密封圈4和外缸16，其中，所述上接頭1 一端與鉆具組合螺紋連接，上接頭1的另一端與外缸16螺紋連接，所述橡膠密封錐2與逆止閥體3通過彈簧5定位在上接頭1與配氣機構(gòu)的配氣座蓋6之間，密封圈4設(shè)置在上接頭1和外缸16之間；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括離合器9、螺旋棒11和螺旋母12，其中，離合器9安裝在配氣機構(gòu)的配氣座10內(nèi)部，螺旋棒11上部通過花鍵與離合器9相連接，螺旋棒11下部通過花鍵與螺旋母12相連接，螺旋母12通過螺紋連接在活塞組件的活塞13上部。所述配氣機構(gòu)包括節(jié)流旋塞8、配氣座蓋6、配氣座10、內(nèi)缸14和導(dǎo)向套15，其中，配氣座蓋6通過螺紋連接在配氣座IO上部，配氣座10通過鍵7定位在外缸16內(nèi)部，節(jié)流旋塞8安裝在配氣座蓋6內(nèi)部，內(nèi)缸14上部與配氣座10通過臺階定位，下部與導(dǎo)向套15相接觸，導(dǎo)向套15下部通過臺階定位在外缸16內(nèi)部。所述活塞組件包括活塞13、傳動套17和定位環(huán)18，其中，活塞13下部經(jīng)
5花鍵與傳動套17相連接，傳動套17通過花鍵與防掉落釬頭的釬頭20相連接，定位環(huán)18安裝在傳動套17與防掉落釬頭的釬頭卡杯19之間。所述防掉落釬頭包括釬頭卡杯19、釬頭20、下連接套21和防掉接頭22，其中，釬頭卡杯19與釬頭20通過臺階定位，釬頭卡杯19定位在下連接套21上部，下連接套21通過螺紋與外缸16連接，防掉接頭22通過臺階與下連接套21相掛扣，防掉接頭22通過螺紋與釬頭20相連接。[0027]
實施例5
作為本發(fā)明一實例，參照
l，其結(jié)構(gòu)如下
本發(fā)明所述上接頭1上部螺紋與鉆具組合相連接，下部螺紋與外缸16相連接。所述橡膠密封錐2與逆止閥體3通過彈簧5定位在上接頭1與配氣座蓋6之間，配氣座蓋6通過螺紋連接在配氣座10上部。配氣座10通過鍵7定位在外缸16內(nèi)部。節(jié)流旋塞8安裝在配氣座蓋6內(nèi)部。離合器9安裝在配氣座10內(nèi)部，螺旋棒11上部通過花鍵與離合器9相連接，螺旋棒11下部通過花鍵與螺旋母12相連接，螺旋母12通過螺紋連接在活塞13上部。內(nèi)缸14上部與配氣座10通過臺階定位，下部與導(dǎo)向套15相接觸，導(dǎo)向套15下部通過臺階定位在外缸16內(nèi)部?；钊?3下部的花鍵與傳動套17相連接，傳動套17通過花鍵與釬頭20相連接，釬頭卡杯19與釬頭20通過臺階定位，釬頭卡杯19定位在下連接套21上部，下連接套21通過螺紋與外缸16連接，防掉接頭22通過臺階與下連接套21相掛扣，防掉接頭22通過螺紋與釬頭20相連接。
在內(nèi)缸14、活塞13與導(dǎo)向套15之間的環(huán)形空間內(nèi)形成前氣室；在內(nèi)缸14、活塞13、螺旋棒11與配氣座10之間的環(huán)形空間形成后氣室。[0031] 本發(fā)明的工作原理如下
在開展氣體鉆井時，本發(fā)明通過上接頭1連接鉆具組合下入井底，通過地面設(shè)備提供高能壓縮氣體，高壓氣體推開逆止閥體3，氣體通過配氣座10中開設(shè)的氣道以及內(nèi)缸14與外缸16之間的環(huán)形通道后，經(jīng)內(nèi)缸14上開設(shè)的氣孔進入前氣室，推動活塞13上行。此時離合器9處于逆齒狀態(tài)，螺旋棒11無法轉(zhuǎn)動，而螺旋棒11通過花鍵連接的螺旋母12則向右旋轉(zhuǎn)，帶動與之連接的活塞13向右旋轉(zhuǎn)，活塞13帶動傳動套17向右旋轉(zhuǎn)，最終傳動套17通過花鍵帶動釬頭20向右旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)了本發(fā)明提出了空氣錘自旋轉(zhuǎn)。[0033] 當(dāng)高壓氣體推動活塞13上行一定距離后，前氣室的進氣通道被封閉，前氣室內(nèi)高壓氣體通過傳動套17與活塞13下端之間的通道進入釬頭20的中心孔排入井眼內(nèi)。當(dāng)活塞上行到一定位置時，后氣室的排氣通道關(guān)閉，同時后氣室的進氣通道打開，高壓氣體經(jīng)內(nèi)缸14上的氣孔進入后氣室，當(dāng)活塞13運動到上死點時，后氣室內(nèi)的高壓氣體推動活塞13加速下行，當(dāng)活塞下行一定距離后，后氣室的排氣通道打開，后氣室排氣，此時活塞13繼續(xù)加速下行，直到其沖擊到釬頭20的上端面，從而實現(xiàn)本發(fā)明提出的產(chǎn)生沖擊功。在活塞13向下行進的過程中，離合器9處于順齒狀態(tài)，螺旋棒11可以自由轉(zhuǎn)動，所以活塞在下行的過程中不旋轉(zhuǎn)。當(dāng)活塞13完成對釬頭20上端面進行沖擊后，前氣室的進氣通道打開，活塞重復(fù)上述動作。
權(quán)利要求
一種自轉(zhuǎn)式空氣錘，包括旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、配氣機構(gòu)、活塞組件和防掉落釬頭，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)包括上接頭(1)、橡膠密封錐(2)、逆止閥體(3)、彈簧(5)、密封圈(4)和外缸(16)，其中，所述上接頭(1)一端與鉆具組合螺紋連接，上接頭(1)的另一端與外缸(16)螺紋連接，所述橡膠密封錐(2)與逆止閥體(3)通過彈簧(5)定位在上接頭(1)與配氣機構(gòu)的配氣座蓋(6)之間，密封圈(4)設(shè)置在上接頭(1)和外缸(16)之間；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括離合器(9)、螺旋棒(11)和螺旋母(12)，其中，離合器(9)安裝在配氣機構(gòu)的配氣座(10)內(nèi)部，螺旋棒(11)上部通過花鍵與離合器(9)相連接，螺旋棒(11)下部通過花鍵與螺旋母(12)相連接，螺旋母(12)通過螺紋連接在活塞組件的活塞(13)上部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的自轉(zhuǎn)式空氣錘，其特征在于所述配氣機構(gòu)包括節(jié)流旋塞(8)、配氣座蓋(6)、配氣座(10)、內(nèi)缸(14)和導(dǎo)向套(15)，其中，配氣座蓋(6)通過螺紋連接在配氣座(10)上部，配氣座(10)通過鍵(7)定位在外缸(16)內(nèi)部，節(jié)流旋塞(8)安裝在配氣座蓋(6)內(nèi)部，內(nèi)缸(14)上部與配氣座(10)通過臺階定位，下部與導(dǎo)向套(15)相接觸，導(dǎo)向套(15)下部通過臺階定位在外缸(16)內(nèi)部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
2所述的自轉(zhuǎn)式空氣錘，其特征在于所述活塞組件包括活塞(13)、傳動套(17)和定位環(huán)(18)，其中，活塞(13)下部經(jīng)花鍵與傳動套(17)相連接，傳動套(17)通過花鍵與防掉落釬頭的釬頭(20)相連接，定位環(huán)(18)安裝在傳動套(17)與防掉落釬頭的釬頭卡杯(19)之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
3所述的自轉(zhuǎn)式空氣錘，其特征在于所述防掉落釬頭包括釬頭卡杯(19)、釬頭(20)、下連接套(21)和防掉接頭(22)，其中，釬頭卡杯(19)與釬頭(20)通過臺階定位，釬頭卡杯(19)定位在下連接套(21)上部，下連接套(21)通過螺紋與外缸(16)連接，防掉接頭(22)通過臺階與下連接套(21)相掛扣，防掉接頭(22)通過螺紋與釬頭(20)相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求
4所述的自轉(zhuǎn)式空氣錘，其特征在于內(nèi)缸(14)、活塞(13)與導(dǎo)向套(15)之間的環(huán)形空間形成前氣室。
6. 根據(jù)權(quán)利要求
5所述的自轉(zhuǎn)式空氣錘，其特征在于內(nèi)缸(14)、活塞(13)、螺旋棒(11)與配氣座(10)之間的環(huán)形空間形成后氣室。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種自轉(zhuǎn)式空氣錘，包括旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、配氣機構(gòu)、活塞組件和防掉落釬頭，所述旋轉(zhuǎn)隔離機構(gòu)包括上接頭、橡膠密封錐、逆止閥體、彈簧、密封圈和外缸，其中，所述上接頭一端與鉆具組合螺紋連接，上接頭的另一端與外缸螺紋連接，所述橡膠密封錐與逆止閥體通過彈簧定位在上接頭與配氣機構(gòu)的配氣座蓋之間，密封圈設(shè)置在上接頭和外缸之間；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括離合器、螺旋棒和螺旋母，其中，離合器安裝在配氣機構(gòu)的配氣座內(nèi)部，螺旋棒上部通過花鍵與離合器相連接，螺旋棒下部通過花鍵與螺旋母相連接，螺旋母通過螺紋連接在活塞組件的活塞上部。本發(fā)明不但能提供沖擊功能，還能輸出扭矩，實現(xiàn)了空氣錘的自旋轉(zhuǎn)。
文檔編號E21B1/30GKCN101781969SQ201010123463
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月12日
發(fā)明者付曉平, 何超, 侯偉, 李兵, 許期聰, 陳曉彬, 陳立, 韓烈祥 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan