[发明专利]一种高频扭转和轴向双向冲击器

摘要

本发明涉及一种高频扭转和轴向双向冲击器，属油气田钻井、修井工具技术领域。该冲击器包括外壳、连接头、扶正轴承、涡轮轴、上锤体和下锤体。外壳的一端螺纹安装有连接头；外壳的另一端通过端盖和缓冲弹簧滑动安装有下锤体，外壳内通过螺母安装有涡轮轴，涡轮轴一端装有涡轮转子和定子，另一端装有上锤体。该冲击器可有效提高钻头和岩石间的接触应力及破碎坑内的裂纹扩展，从而提高了钻头的破岩效率，解决了传统旋转钻井方式碰到硬地层时，钻井效率降低，钻头寿命变短，钻井周期长、成本高的问题；对提高钻井效率和降低钻井成本具有积极的推广意义。

主权项

1.一种高频扭转和轴向双向冲击器，包括外壳（1）、连接头（2）、扶正轴承（3）、涡轮轴（4）、上锤体（5）和下锤体（6），其特征在于：外壳（1）的一端螺纹安装有连接头（2）；外壳（1）的另一端通过端盖（7）和缓冲弹簧（8）滑动安装有下锤体（6），下锤体（6）一侧的外壳（1）内通过螺母（11）安装有涡轮轴（4），涡轮轴（4）中间部位径向均布有过流孔（12）；涡轮轴（4）一端的圆周上通过对称设置的扶正轴承（3）安装有涡轮转子（13）和定子（14），涡轮轴（4）另一端的圆周上通过连接键滑动安装有上锤体（5），上锤体（5）上设置有安装凸台，安装凸台一侧的上锤体（5）上通过固定盘（15）安装有压缩弹簧（16），固定盘（15）与外壳（1）固定连接，固定盘（15）与上锤体（5）滑动连接；安装凸台另一侧的端面上设置有锤头（17），上锤体（5）通过锤头（17）和下锤体（6）间歇接触连接；所述的下锤体（6）上设置有限位凸起（9）；限位凸起（9）内侧的端面上对称设置有2个冲击凸台（10）；冲击凸台（10）为坡面凸台；其工作过程为：1）、钻井液通过过流孔（12）进入并冲击涡轮转子（13）和定子（14）从而带动涡轮轴（4）旋转，进而带动上锤体（5）转动；2）、由于下锤体（6）上设置有2个冲击凸台（10），且冲击凸台（10）为坡面凸台；上锤体（5）在随涡轮轴（4）旋转的同时，上锤体（5）上的锤头（17）沿冲击凸台（10）的坡面轨迹呈螺旋升高从而向最高点运行；3）、当运动到冲击凸台（10）的轨迹面最高点与最低点落差位置时，上锤体（5）下落撞击下锤体（6），由此形成轴向冲击力；4）、轴向冲击完成后，上锤体（5）继续旋转，此时锤头（17 ）与冲击凸台（10）的轨迹面接触，带动下锤体（6）产生瞬间转动，从而形成一个扭转冲击力；轴向冲击力和扭转冲击力相互配合，可有效提高钻头和岩石间的接触应力及破碎坑内的裂纹扩展，从而提高了钻头的破岩效率。