一種軸向振動(dòng)沖擊器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種石油鉆井用的軸向振動(dòng)沖擊器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著勘探開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，油氣井深度逐漸增大，深井、超深井?dāng)?shù)目增多。深部地層巖石硬度大，可鉆性級(jí)值高。鉆頭在鉆進(jìn)這些地層時(shí)，普遍存在機(jī)械鉆速慢、鉆井成本高的問題?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究表明，對(duì)鉆頭施加一定周期性的沖擊力，有助于提尚鉆頭的破巖效率，提尚機(jī)械鉆速。因此，井下動(dòng)力輔助破巖工具已成為深部地層尚效破巖技術(shù)的有益補(bǔ)充，有望成為深井鉆井提速的一個(gè)重要技術(shù)手段。中國(guó)實(shí)用新型專利ZL200420122138.0中公布了一種低頻大振幅液力沖擊器，其沖擊功率大，在中硬地層中破巖效果明顯，但在硬地層中容易造成鉆頭使用壽命低的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種能提高使用壽命的軸向振動(dòng)沖擊器。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:一種軸向振動(dòng)沖擊器，它包括至上而下依次相連的上主軸、花鍵軸、內(nèi)花鍵、下主軸，在上主軸外設(shè)置有上殼體，所述上殼體通過上軸承總成與上主軸相配設(shè)，在下主軸外設(shè)置有下殼體，所述下殼體通過下軸承總成與下主軸相配設(shè)，其特征在于:在上殼體與下殼體之間連接有抗反扭矩裝置，在抗防扭矩裝置內(nèi)固定連接有上凸輪，在內(nèi)花鍵外安設(shè)有下凸輪，所述上凸輪與下凸輪相配合，旋轉(zhuǎn)時(shí)上、下凸輪發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)，下凸輪推動(dòng)上凸輪向上運(yùn)動(dòng)，至最高點(diǎn)后下落，形成沖擊力。
[0005]按上述技術(shù)方案，所述上凸輪套裝在花鍵軸外，上凸輪與花鍵軸之間設(shè)有間隙，下凸輪套裝在內(nèi)花鍵外并與內(nèi)花鍵固定連接，兩凸輪均為端面凸輪。
[0006]按上述技術(shù)方案，所述抗反扭矩裝置包括抗反扭矩殼體和抗反扭矩接頭，所述抗反扭矩接頭通過抗反扭矩殼體與上接頭相連接，上接頭與上殼體相連，所述抗反扭矩接頭的下端與下殼體相連，所述上凸輪固定設(shè)置在抗反扭矩接頭內(nèi)。
[0007]按上述技術(shù)方案，在上接頭的下端周向間隔均勻設(shè)置有多個(gè)軸向凸臺(tái)，形成上接頭的穿插齒，在抗反扭矩接頭的上端周向?qū)?yīng)設(shè)置有多個(gè)軸向凸臺(tái)，形成抗反扭矩接頭的穿插齒，兩穿插齒相互嚙合，使抗反扭矩接頭相對(duì)上殼體不能發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0008]按上述技術(shù)方案，所述抗反扭矩殼體的兩端分別與上接頭和抗反扭矩接頭螺紋連接，所述抗反扭矩殼體的兩端螺紋旋向相反。
[0009]按上述技術(shù)方案，在上凸輪的端面周向間隔設(shè)置有多個(gè)厚度逐漸變厚的曲面凸齒，各個(gè)曲面凸齒首尾相連構(gòu)成上凸輪的輪廓面，在下凸輪的端面周向間隔設(shè)置多個(gè)有厚度逐漸變厚的曲面凸齒，各個(gè)曲面凸齒首尾相連構(gòu)成下凸輪的輪廓面，上凸輪的曲面凸齒與下凸輪的曲面凸齒相嗤合。
[0010]本實(shí)用新型工作時(shí)，軸上的下凸輪旋轉(zhuǎn)推動(dòng)上凸輪向上運(yùn)動(dòng)，使動(dòng)力鉆具及其鉆柱整體上移，移動(dòng)到最高點(diǎn)后鉆柱會(huì)自由下落，產(chǎn)生沖擊力，使動(dòng)力鉆具在旋轉(zhuǎn)鉆井的同時(shí)給鉆頭提供額外的振動(dòng)沖擊力。其沖擊力是由鉆壓自由下落撞擊產(chǎn)生，沖擊力的大小由鉆壓和凸輪的振幅控制，其沖擊的頻率受控于動(dòng)力鉆具的轉(zhuǎn)速和凸輪的曲面凸齒數(shù)量。
[0011]本實(shí)用新型所取得的有益效果為:
[0012]1、本實(shí)用新型內(nèi)部不含彈簧及液壓元件，沖擊力的大小由鉆壓和凸輪的振幅控制，提高了本裝置的使用壽命；
[0013]2、使用抗反扭矩裝置，消除反扭矩，大大的提供了本裝置的安全性能；
[0014]3、正常工作時(shí)，沖擊力通過上下凸輪傳遞至鉆頭；上下凸輪失效后，通過軸承傳遞至鉆頭，不影響動(dòng)力鉆具的正常使用；
[0015]4、起下鉆時(shí)，下凸輪由于重力與上凸輪分離，沖擊器不工作，減少凸輪齒的磨損與扭矩?fù)p耗。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型軸向振動(dòng)沖擊器整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是凸輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3-4是反扭矩裝置安裝過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]如圖1-4所示，本實(shí)施例提供了一種軸向振動(dòng)沖擊器，它包括至上而下依次相連的上主軸1、花鍵軸17、內(nèi)花鍵10、下主軸11，在上主軸外套裝有上殼體5，所述上殼體5通過上軸承總成與上主軸I相配設(shè)，上軸承總成包括上扶正軸承動(dòng)套2、上扶正軸承靜套3、軸承串4 ;在上殼體5的下端依次連接有隔套6、上接頭18、抗反扭矩裝置、下殼體14，其中下殼體14通過下軸承總成與下主軸11相配設(shè)，下軸承總成包括下扶正軸承靜套12、下扶正軸承動(dòng)套13。在抗防扭矩裝置內(nèi)固定連接有上凸輪9，上凸輪9套裝在花鍵軸17外，上凸輪9與花鍵軸17之間設(shè)有間隙，在內(nèi)花鍵外螺紋套接有下凸輪15，兩凸輪均為端面凸輪，在上凸輪9的端面周向間隔設(shè)置有多個(gè)厚度逐漸變厚的曲面凸齒，各個(gè)曲面凸齒首尾相連構(gòu)成上凸輪的輪廓面，在下凸輪15的端面周向間隔設(shè)置多個(gè)有厚度逐漸變厚的曲面凸齒，各個(gè)曲面凸齒首尾相連構(gòu)成下凸輪的輪廓面，上凸輪9的曲面凸齒與下凸輪15的曲面凸齒相嚙合，旋轉(zhuǎn)時(shí)上、下凸輪發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)，下凸輪推動(dòng)上凸輪向上運(yùn)動(dòng)，至最高點(diǎn)后下落，形成沖擊力O
[0021 ] 本實(shí)施例中，所述抗反扭矩裝置包括抗反扭矩殼體7和抗反扭矩接頭8，所述抗反扭矩殼體7的兩端分別與上接頭18和抗反扭矩接頭8螺紋連接，所述抗反扭矩殼體的兩端螺紋旋向相反，上接頭18與上殼體5相連，所述抗反扭矩接頭8的下端與下殼體14相連，所述上凸輪9固定設(shè)置在抗反扭矩接頭8內(nèi)，上凸輪9通過安裝在抗反扭矩接頭8內(nèi)的調(diào)整套限位。其中，在上接頭18的下端周向間隔均勻設(shè)置有多個(gè)軸向凸臺(tái)，形成上接頭的穿插齒，在抗反扭矩接頭8的上端周向?qū)?yīng)設(shè)置有多個(gè)軸向凸臺(tái)，形成抗反扭矩接頭的穿插齒，兩穿插齒相互嚙合，使抗反扭矩接頭相對(duì)上殼體不能發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0022]組裝反扭矩裝置時(shí)，先把抗反扭矩接頭8、上接頭18的穿插齒相互嚙合對(duì)正，然后水平分離，把抗反扭矩殼體7連接上，抗反扭矩殼體7向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)兩個(gè)接頭會(huì)同時(shí)向中間靠攏，直至旋至底部且兩端面穿插齒相互嚙合，反扭矩產(chǎn)生后，下端左旋螺紋會(huì)上緊，同時(shí)帶動(dòng)抗反扭矩殼體7左旋，由于外螺紋端面有穿插齒的存在左旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)被遏制；不管此處正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)都不會(huì)松扣。
[0023]本實(shí)用新型的工作原理為:上主軸I通過螺紋連接動(dòng)力鉆具輸出軸，上殼體5通過螺紋連接動(dòng)力鉆具殼體。扭矩由上主軸I傳入，通過螺紋傳遞至花鍵軸17，花鍵軸內(nèi)含外花鍵，外花鍵與內(nèi)花鍵10配合，內(nèi)花鍵10與下主軸11相連接，扭矩傳入下主軸11，最后傳遞至鉆頭。由于上下主軸由花鍵連接，上下主軸可以相對(duì)鉆具殼體軸向發(fā)生運(yùn)動(dòng)。由于，上凸輪9安裝在抗反扭矩接頭8上，抗反扭矩接頭8連接在殼體上，隨殼體一同運(yùn)動(dòng)；下凸輪15安裝在10內(nèi)花鍵上，與下主軸11 一同旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主軸旋轉(zhuǎn)工作時(shí)，主軸與殼體形成轉(zhuǎn)速差，上、下凸輪會(huì)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，下凸輪15會(huì)推動(dòng)上凸輪9沿軸向向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)后會(huì)突然下落，產(chǎn)生撞擊，形成沖擊力。當(dāng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)持續(xù)，會(huì)出現(xiàn)持續(xù)高頻的沖擊力。凸輪工作時(shí)，鉆壓通過凸輪傳遞至鉆頭，當(dāng)凸輪失效后，鉆壓通過串軸承傳遞，不影響動(dòng)力鉆具的正常工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軸向振動(dòng)沖擊器，它包括至上而下依次相連的上主軸、花鍵軸、內(nèi)花鍵、下主軸，在上主軸外設(shè)置有上殼體，所述上殼體通過上軸承總成與上主軸相配設(shè)，在下主軸外設(shè)置有下殼體，所述下殼體通過下軸承總成與下主軸相配設(shè)，其特征在于:在上殼體與下殼體之間連接有抗反扭矩裝置，在抗防扭矩裝置內(nèi)固定連接有上凸輪，在內(nèi)花鍵外安設(shè)有下凸輪，所述上凸輪與下凸輪相配合，旋轉(zhuǎn)時(shí)上、下凸輪發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)，下凸輪推動(dòng)上凸輪向上運(yùn)動(dòng)，至最高點(diǎn)后下落，形成沖擊力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向振動(dòng)沖擊器，其特征在于，所述上凸輪套裝在花鍵軸外，上凸輪與花鍵軸之間設(shè)有間隙，下凸輪套裝在內(nèi)花鍵外并與內(nèi)花鍵固定連接，兩凸輪均為端面凸輪。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種軸向振動(dòng)沖擊器，其特征在于，所述抗反扭矩裝置包括抗反扭矩殼體和抗反扭矩接頭，所述抗反扭矩接頭通過抗反扭矩殼體與上接頭相連接，上接頭與上殼體相連，所述抗反扭矩接頭的下端與下殼體相連，所述上凸輪固定設(shè)置在抗反扭矩接頭內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種軸向振動(dòng)沖擊器，其特征在于，在上接頭的下端周向間隔均勻設(shè)置有多個(gè)軸向凸臺(tái)，形成上接頭的穿插齒，在抗反扭矩接頭的上端周向?qū)?yīng)設(shè)置有多個(gè)軸向凸臺(tái)，形成抗反扭矩接頭的穿插齒，兩穿插齒相互嚙合，使抗反扭矩接頭相對(duì)上殼體不能發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種軸向振動(dòng)沖擊器，其特征在于，所述抗反扭矩殼體的兩端分別與上接頭和抗反扭矩接頭螺紋連接，所述抗反扭矩殼體的兩端螺紋旋向相反。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種軸向振動(dòng)沖擊器，其特征在于，在上凸輪的端面周向間隔設(shè)置有多個(gè)厚度逐漸變厚的曲面凸齒，各個(gè)曲面凸齒首尾相連構(gòu)成上凸輪的輪廓面，在下凸輪的端面周向間隔設(shè)置多個(gè)有厚度逐漸變厚的曲面凸齒，各個(gè)曲面凸齒首尾相連構(gòu)成下凸輪的輪廓面，上凸輪的曲面凸齒與下凸輪的曲面凸齒相嚙合。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種軸向振動(dòng)沖擊器，它包括至上而下依次相連的上主軸、花鍵軸、內(nèi)花鍵、下主軸，在上主軸外設(shè)置有上殼體，所述上殼體通過上軸承總成與上主軸相配設(shè)，在下主軸外設(shè)置有下殼體，所述下殼體通過下軸承總成與下主軸相配設(shè)，其特征在于：在上殼體與下殼體之間連接有抗反扭矩裝置，在抗防扭矩裝置內(nèi)固定連接有上凸輪，在內(nèi)花鍵外安設(shè)有下凸輪，所述上凸輪與下凸輪相配合，旋轉(zhuǎn)時(shí)上、下凸輪發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)，下凸輪推動(dòng)上凸輪向上運(yùn)動(dòng)，至最高點(diǎn)后下落，形成沖擊力。本實(shí)用新型內(nèi)部不含彈簧及液壓元件，沖擊力的大小由鉆壓和凸輪的振幅控制，提高了本裝置的使用壽命。
【IPC分類】E21B4/16
【公開號(hào)】CN204941340
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520569786
【發(fā)明人】張金龍, 劉強(qiáng), 肖新啟
【申請(qǐng)人】江漢石油鉆頭股份有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年7月31日