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专利号: 2021103656440
申请人: 西南石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种PDC钻头脉动冲击装置,主要由旁通阀壳体(1)、过滤板(2)、旁通阀阀芯(3)、旁通阀弹簧(4)、旁通阀阀套(5)、弹性挡圈(6)、防掉锁母(7)、防掉连杆(8)、螺杆外筒(9)、橡胶衬套定子(10)、螺杆转子(11)、活绞(12)、球座(13)、锁紧套(14)、万向轴连杆(15)、万向轴外筒(16)、密封套(17)、传动球(18)、承压球(19)、止推轴承(20)、传动轴(21)、驱动球头(22)、滑动往复轴(23)、动力转换外筒(24)、柱塞座(25)、单向阀阀体(26)、单向阀阀套(27)、单向阀阀芯(28)和单向阀弹簧(29)组成,其特征在于:所述旁通阀壳体(1)与螺杆外筒(9)、螺杆外筒(9)与万向轴外筒(16)、万向轴外筒(16)与动力转换外筒(24)、动力转换外筒(24)与柱塞座(25)间均通过螺纹连接;所述万向轴外筒(16)下端内壁设有用于轴向承重的台阶;所述动力转换外筒(24)的内壁设有2条对称分布的轴向凹槽(24a);所述传动轴(21)上端与万向轴连杆(15)螺纹连接,传动轴(21)设有传动轴大径端(21a)、传动轴小径端(21b)和斜环槽(21c),斜环槽(21c)是一条设在传动轴小径端(21b)上的斜向封闭环槽;所述传动轴小径端(21b)的上部与万向轴外筒(16)下端内壁的台阶间设有止推轴承(20),止推轴承(20)用于承受作用于传动轴(21)上的轴向载荷;所述滑动往复轴(23)上设有滑动往复轴大径端(23a)、滑动往复轴小径端(23b)、螺纹侧孔(23c)、凸翼(23d)和径向孔通(23e);

所述传动轴小径端(21b)下端插入滑动往复轴大径端(23a)内筒,螺纹侧孔(23c)与斜环槽(21c)间设有驱动球头(22),驱动球头(22)通过螺纹固定于滑动往复轴大径端(23a)上且其球头部分位于斜环槽(21c)内;所述滑动往复轴小径端(23b)上的径向孔通(23e)对称分布,作为进入单向阀内流体的通道;所述滑动往复轴小径端(23b)与单向阀阀体(26)螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种PDC钻头脉动冲击装置的操作方法,其特征在于:将所述冲击装置连接好后,其上端与钻杆或其它下部钻具连接,其下端与PDC钻头连接;钻井液由冲击装置上端的旁通阀壳体(1)处进入,经过旁通阀阀芯(3)和旁通阀阀套(5)后进入螺杆外筒(9),螺杆转子(11)与橡胶衬套定子(10)的啮合使螺杆转子(11)在钻井液的作用下转动,螺杆转子(11)驱动由活绞(12)、球座(13)、锁紧套(14)、万向轴连杆(15)、密封套(17)、传动球(18)和承压球(19)组成的万向轴总成转动并进一步带动传动轴(21)转动;滑动往复轴(23)上的螺纹侧孔(23c)与传动轴(21)上的斜环槽(21c)间设有驱动球头(22),转动的传动轴(21)使驱动球头(22)的轴向位置周期性变化;滑动往复轴(23)上设有与轴向凹槽(24a)间隙配合的凸翼(23d),驱动球头(22)轴向位置的周期性变化使滑动往复轴(23)也产生周期性的轴向运动;在滑动往复轴(23)周期性轴向运动过程中,进入滑动往复轴小径端(23b)内筒的钻井液被压缩并将单向阀打开,该钻井液具有周期性脉动特性,进入PDC钻头后用于辅助破岩;除进入单向阀的钻井液外,其它钻井液则由柱塞座(25)上的钻井液流道直接流至PDC钻头。