[发明专利]一种机械式振动冲击马达

说明书

本发明涉及一种机械式振动冲击马达，包括马达短节和振动传动轴短节，所述振动传动轴短节包括串轴承壳体、串轴承、输出轴、加长轴、弹簧壳体、弹簧体、锁紧套、锁紧块、上冲击体、下冲击体、钻头接头、扶正器壳体和滚轮。输出轴下端与加长轴连接，加长轴与钻头接头花键连接，上冲击体的导向结构与扶正器壳体导向槽相配合，上冲击体下部圆周均布具有滑动轴承的滚轮，下冲击体下部与钻头接头固定连接，下冲击体上端面均布与滚轮配合的冲击面。其振动冲击装置的冲击和蓄能过程同时完成，占用马达旋转周期时间短，输出脉冲式冲击载荷，可显著提高钻头的切削效率。

技术领域

本发明涉及油气田钻井工具技术领域，尤其涉及一种机械式振动冲击马达。

背景技术

在当前钻井工艺条件下，螺杆马达配PDC钻头与转盘双重驱动复合钻井是提高机械钻速的有效途径，但对于研磨性和脆硬性地层，机械钻速却亟待提高，其原因主要是岩层硬度高,PDC钻头在一个旋转周期内,钻头处于阻卡和滑动状态占用较多时间，不能有效地均匀吃入地层，切削效率低，致使机械钻速低下。研究表明：对钻头施加一定频率和适当大小的轴向冲击载荷，能有效改善钻头的这种阻卡和滑动状态，使钻头能更有效地吃入地层,从而显著提高机械钻速。

目前，国内外已发展出一些具有冲击功能的螺杆马达，其工作原理主要是通过在螺杆传动轴位置增加冲击装置，冲击装置采用相耦合的具有一定齿型的两只盘状结构直接或间接相互啮合，盘状结构之一与马达壳体连接，可以产生轴向位移，另一个由螺杆传动轴驱动旋转，在两个盘状结构的相对转动过程中因齿型直接或间接相互作用而产生冲击，一个冲击工作周期包括蓄能和冲击两个工作过程，这种结构的冲击马达存在蓄能过程占用钻头旋转周期时间较多的问题，总体上影响了马达的旋转输出效果，同时冲击装置寿命有限。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种机械式振动冲击马达，马达振动冲击装置的蓄能和冲击过程同时进行，显著减少振动冲击过程占用马达旋转周期时间，使螺杆马达在输出旋转扭矩的同时，输出脉冲式的轴向振动冲击载荷，改善钻头的阻卡和滑动状态更加有效，从而提高PDC钻头对于研磨性和脆硬性地层的破岩效率，达到提高钻井机械钻速的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种机械式振动冲击马达，包括马达短节3和振动传动轴短节5、加长轴502、弹簧壳体503、弹簧体504、锁紧套505、锁紧块506、上冲击体507、下冲击体508、钻头接头509、扶正器壳体511、滚轮512；所述振动传动轴短节5包括串轴承壳体515和设置在串轴承壳体515内的串轴承516和输出轴501；

所述弹簧壳体503上端与串轴承壳体515固连，下端与扶正器壳体511固连构成外部结构；

所述钻头接头509顶部是花键，中部是外连接螺纹，下部内设钻头螺纹；

所述加长轴502为中空体，其上端与输出轴501固连，下端部带有外凸沿，下端与钻头接头509顶部花键连接后构成中心结构；

所述扶正器壳体511上部中间是缩径的通孔，通孔内壁周向均布2-6个矩形导向槽511a；

所述上冲击体507是下部略粗、上部带开放键槽结构的筒体，筒体下段粗筒壁外表面周向向内均布2-6个弧形凹槽，滚轮512通过滚轮轴507c连接连接在每个弧形凹槽内，筒体上部设置与扶正器壳体511通孔内壁的矩形导向槽511a轴向插接配合的开放导向槽507b，在各个导向槽507b上端部两侧设置锁紧槽507a，锁紧块506和锁紧套505与锁紧槽507a构成锁定配合；

下冲击体508是套状柱体，上段端部设内凸沿，该内凸沿与加长轴502下端部外凸沿构成阻挡配合，上端面是与滚轮512滚动配合的多个圆弧状凹凸冲击面508a，下端与钻头接头509固连；

弹簧体504、上冲击体507和下冲击体508自上而下依次设置在外部结构与中心结构之间的环形空间内。