阅读说明：本技术 一种水力驱动钻头冲击器 (hydraulic drive drill bit impactor ) 是由 闫铁 李沼萱 邵阳 孙晓峰 袁圆 刘照义 于 2019-11-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及的是一种水力驱动钻头冲击器,它包括壳体、螺旋叶片、中部腔体、弹簧、振动器、上齿环、下齿环、钻头,壳体上部安装转盘轨道,转盘嵌于转盘轨道内,螺旋叶片的外侧安装于转盘内壁,连接柱上端安装在螺旋叶片上,连接柱下端穿过中部腔体伸入到振动器内,并与下齿环固定连接,中部腔体安装在壳体内且位于转盘轨道的下方；中部腔体内设置振动器,弹簧下端和振动器相连,弹簧上端和中部腔体相连,中部腔体壁具有孔道；振动器内部设置有上齿环,上齿环和下齿环相对应,振动器外壁具有对称设置的两个卡片,中部腔体内壁有振动槽,两个卡片分别位于相应的振动槽内；连接器将振动器和钻头连接在一起。本发明提速效果非常明显,节约能源消耗。(The invention relates to an hydraulic drive drill bit impactor, which comprises a shell, a helical blade, a middle cavity, a spring, a vibrator, an upper toothed ring, a lower toothed ring and a drill bit, wherein a turntable rail is arranged at the upper part of the shell, the turntable is embedded in the turntable rail, the outer side of the helical blade is arranged on the inner wall of the turntable, the upper end of a connecting column is arranged on the helical blade, the lower end of the connecting column penetrates through the middle cavity to extend into the vibrator and is fixedly connected with the lower toothed ring, the middle cavity is arranged in the shell and is positioned below the turntable rail, the vibrator is arranged in the middle cavity, the lower end of the spring is connected with the vibrator, the upper end of the spring is connected with the middle cavity, the wall of the middle cavity is provided with a pore passage, the upper toothed ring is arranged in the vibrator and corresponds to the lower toothed ring, the outer wall of the vibrator is provided with two symmetrically arranged clamping pieces, the inner wall of the middle cavity is provided with a vibration groove.)

一种水力驱动钻头冲击器

技术领域：

本发明涉及的是钻井工程领域中流体产生动力的冲击器，具体涉及的是一种水力驱动钻头冲击器。

背景技术：

随着油气资源的不断减少，井深向深层已经超深层不断延伸。深部地层岩石硬度大，导致钻井难度增加、机械钻速减慢、钻井成本增加。关于硬地层的钻进难题也变得越来越突出，高效破岩技术显得更加重要，破岩效率的好坏也将直接决定着钻井的速度和成本，更加决定了钻井工程的经济效益。冲击器作为井下辅助破岩的动力工具，由于其不需要提供额外的能量，受到了行业越来越多的重视，逐渐成为了深井提速的一个不可或缺的技术手段。尽管各类冲击器在现场试验中被证实了可以提高钻井效率，但出现了寿命短、容易受钻井液性能影响等缺点，使得它至今没有在钻机作业中得到广泛的应用。

发明内容

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本发明的一个目的是提供一种水力驱动钻头冲击器，这种水力驱动钻头冲击器用于解决随着油井深度不断增加而产生的钻井速度较慢、工具冲击效能较低的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种水力驱动钻头冲击器包括壳体、螺旋叶片、中部腔体、弹簧、振动器、上齿环、下齿环、连接器、钻头，壳体上部安装转盘轨道，转盘嵌于转盘轨道内，螺旋叶片的外侧安装于转盘内壁，连接柱上端安装在螺旋叶片上，连接柱下端穿过中部腔体伸入到振动器内，并与下齿环固定连接，中部腔体安装在壳体内且位于转盘轨道的下方；中部腔体内设置振动器，弹簧下端和振动器相连，弹簧上端和中部腔体相连，中部腔体壁具有孔道，孔道上端口与壳体内腔相通，孔道下端口指向钻头；振动器为封闭的筒状物，振动器内部设置有上齿环，上齿环和下齿环相对应，振动器外壁具有对称设置的两个卡片，中部腔体内壁有振动槽，两个卡片分别位于相应的振动槽内；连接器将振动器和钻头连接在一起。

上述方案中上齿环和下齿环的齿形结构相同，每个齿都为一侧垂直，另一侧与垂直侧构成30°夹角，以此能够更好的契合在一起，弹簧一直处于压缩状态，在静止状态时，卡片位于振动槽的最下端，上齿环和下齿环密合；上齿环和下齿环的齿形结构垂直部分最大长度小于卡片在振动槽中运动的距离。

上述方案中上齿环与振动器顶部为一体的。

上述方案中孔道沿中部腔体壁周向均匀设置。

上述方案中连接器为圆弧形的，其上端面与振动器底固定连接，其弧形部与钻头相配合。

本发明具有以下有益效果：

1. 本发明通过上齿环和下齿环的配合运动，使钻头上产生很好的纵向振动，提速效果非常明显。

2. 本发明通过水力驱动螺旋叶片，给下齿环提供动力，可以节约能源消耗，非常实用。

3.本发明结构简单，易于实现，成本较低，便于在油田现场的推广应用。

四、附图说明：

图1是本发明的三维剖视图。

图2是本发明的立体图。

图3是本发明的二维剖视图。

图4是本发明的中振动槽与卡片关系示意图。

图5是本发明中振动器与中部腔体关系示意图。

图6是本发明中上齿环、下齿环、连接柱、振动器、中部腔体、壳***置关系图。

图中：1.壳体，2.转盘轨道，3.转盘，4.连接柱，5.螺旋叶片，6.中部腔体，7.弹簧，8.振动器，9.孔道，10.振动槽，11.卡片，12.上齿环，13.下齿环，14.连接器，15.钻头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

结合图1-图6所示，这种水力驱动钻头冲击器包括壳体1、螺旋叶片5、中部腔体6、弹簧7、振动器8、上齿环12、下齿环13、连接器14、钻头15，壳体1上部安装转盘轨道2，转盘3嵌于转盘轨道2内，螺旋叶片5的外侧安装于转盘3内壁，连接柱4上端安装在螺旋叶片5上，连接柱4下端穿过中部腔体6伸入到振动器8内，并与下齿环13固定连接，螺旋叶片5转动时，通过连接柱4带动下齿环13转动，中部腔体6安装在壳体1内且位于转盘轨道2的下方；中部腔体6内设置振动器8，弹簧7下端和振动器8相连，弹簧7上端和中部腔体6相连，中部腔体壁具有孔道9，孔道9上端口与壳体内腔相通，孔道9沿中部腔体壁周向均匀设置，孔道9下端口指向钻头15，液体经过螺旋叶片5做功后，通过孔道9沿中部腔体壁流向钻头15。连接器14将振动器8和钻头15连接在一起，连接器14为圆弧形的，其上端面与振动器8底固定连接，其弧形部与钻头15相配合。

振动器8为封闭的筒状物，振动器8内部设置有上齿环12，上齿环12和下齿环13相对应，上齿环12的齿与下齿环13的齿啮合，且相对应的两个齿与齿之间有间隔，从而下齿环13转动时带动上齿环12上下运动，振动器8外壁具有对称设置的两个卡片11，中部腔体6内壁有振动槽10，两个卡片11分别位于相应的振动槽10内，卡片11可在振动槽10内上下滑动；

上齿环12与振动器8顶部为一体的。上齿环12和下齿环13的齿形结构相同，每个齿都为一侧垂直，另一侧与垂直侧构成30°夹角，以此能够更好的契合在一起，弹簧7一直处于压缩状态，在静止状态时，卡片11位于振动槽10的最下端，上齿环12和下齿环13密合；上齿环12和下齿环13的齿形结构垂直部分最大长度小于卡片11在振动槽10中运动的距离。

当液体从上端向下流动时，首先经过螺旋叶片5，螺旋叶片5逆时针转动。转盘3连接螺旋叶片5在转盘轨道2内转动。螺旋叶片5通过连接柱4带动下齿环13逆时针转动。下齿环13逆时针转动时带动上齿环12上下运动。卡片11和振动槽10的设计使上齿环12只能上下运动，避免了其跟随下齿环13水平转动。因为弹簧7始终处于压缩状态，所以当上齿环12和下齿环13的齿形结构划过后，又会向下推动上齿环12重新与下齿环13契合，进入下一次振动器的轴向方向运动。通过螺旋叶片5的液体经过孔道9流向钻头15。