专利名称:二次控制冲击器的制作方法本发明应用于钻探领域中。采用冲击回转钻进方法时，产生冲击力的一种工具。特点是它可适应于冲洗液为磨砾度较大的泥浆的石油钻井。冲击回转钻进是二十世纪初发明的一种效率较高的钻井方法。冲击回转钻进方法的实质就是，在目前一般回转钻进的基础上，再加上一个冲击器，冲击器接在钻头上部，钻头在一定轴向压力作用下回转的同时，冲击器对钻头施加周期的冲击载荷，加速了岩石的破碎。冲击回转钻进的方法，可以提高钻进速度，提高井孔质量，降低钻井成本。这种方法在水文、地质的钻井中取得了较好的效果，但仍存在着冲击器工作寿命较低的问题。在石油钻井中，到目前为止很少采用冲击回转钻进的方法。其主要原因是，现有的冲击器为一次性控制滑阀、平面阀或一次性控制平面阀加弹簧的控制机构，控制振荡缸工作。因弹簧疲劳或因大量泥浆通过滑阀，滑阀很快磨损。一次控制冲击器寿命很低，影响了推广使用。本发明二次控制冲击器是将流体伺服控制原理，应用于冲击器中;主要由控制机构、工作阀及振荡缸组成，全部结构中无弹簧。控制机构为两次控制。一是振荡器发出振荡信号指令工作阀工作;二是工作阀控制振荡缸工作。由于二次控制机构通过的流体比一次控制机构通过的流体少，而磨损小;同时工作阀工作时所需要的压力差很小，故磨损后仍能维持长时间工作。工作阀为平面阀，平面阀对流体中杂质敏感小，寿命长。所以，二次控制冲击器的寿命比目前的冲击器寿命长。可以应用于冲洗液为泥浆的石油钻井中。如果将其应用于水文、地质等钻探中将会取得更显著的效果。二次控制冲击器工作原理见附图1当具有一定压力的流体流入冲击器时，分成二路，一路通入振荡器(2)，一路通向信号分配器(3)和工作阀(6)。流体通过振荡器(2)后，使振荡器发生振荡，信号分配器(3)将通道(1)的流体按振荡器振荡频率分配，指令工作阀(6)工作。下面分两步说明振荡缸的工作状态附图1中(a)为振荡器(2)、信号分配器(3)发出指令，通道(4)是高压流体，通道(5)是低压流体，工作阀(6)所处位置使通道(1)的流体进入振荡缸(7)活塞的上腔，振荡缸(7)活塞的下腔流体经工作阀(6)流向冲击器壳外。振荡缸(7)的活塞带动冲锤(8)向下运动，完成对钻头的一次冲击。附图1中(b)为振荡器(2)变换位置，信号分配器(3)发出指令，通道(5)是高压流体，通道(4)是低压流体，推动工作阀(6)换向，工作阀(6)的位置使通道(1)的流体进入振荡缸(7)活塞的下腔，振荡缸(7)活塞上腔的流体经工作阀(6)流向冲击器壳外。振荡缸(7)的活塞带动冲锤(8)向上运动，作好下次冲击准备。由于振荡器(2)连续通过具有一定压力的流体时，自身即产生连续振荡，信号分配器(3)即指令工作阀(6)连续工作，振荡缸(7)的活塞即带动冲锤(8)连续产生冲击。此种控制，先经振荡器(2)产生振荡信号，再经信号发生器(3)指令工作阀(6)工作而控制振荡缸(7)工作，故称“二次控制”。二次控制冲击器的结构特点见附图21.壳体(16)内装入三通式分流器(9);振荡器(10)-振荡器结构可采用差动式、射流式、节流压差式等型式;信号分配器(11)-结构为二位三通阀，至少有二个多路阀组成的工作阀(12);振荡缸(22);振荡缸缸盖(18)等零件。两端由螺母(21)、(25)压紧。振荡器(10)产生振荡信号，信号分配器(11)发出指令，指令工作阀(12)工作，从而控制振荡缸(22)工作。2.为了调整、控制流体和工作流体的比例，分流器(9)上设有分流孔(20)直径为1.5～15mm。
3.振荡器(10)、信号分配器(11)、工作阀(12)、振荡缸(22)均制成截面为圆形面上切去至少三部分面积的棱柱体(见附图2中A-A剖面)，与壳体(16)组成至少三条通道，便于实现“二次控制”流体的回路。
4.振荡器(10)、信号分配器(11)、工作阀(12)、振荡缸(22)与壳体(16)组成的三条通道(29)、(30)、(31)，该三条通道之间装有轴向密封条(28)，以便实现三条通道之间的密封(附图2中A-A剖面)。
5.为了使各部件与壳体之间不发生位移，壳体(6)内装零件有分流器(9)、振荡器(10)、信号分配器(11)、工作阀(12)、振荡缸(22)、振荡缸缸盖(18)均由定位肖(13)与壳体(16)上的定位槽实现径向固定;两端由螺母(21)、(25)压紧实现轴向固定。
6.振荡器振荡的活塞(19)，直径为3～50mm，便于调整振荡器的振荡频率。
7.振荡缸缸盖上设有节流孔(27)(见图2中B-B剖面)，可使冲击器与多种排量泵匹配而工作。孔(27)的数量为3～100个，每个孔的直径为0.2～8mm。
8.为了保证工作安全，分流器(9)与振荡缸缸盖(18)上设有普通安全阀(24)。
结合附图2作进一步说明液体进入壳体后，由分流器(9)将其分成两路，一路进入振荡器(10)，另一路进入通道(29)。进入振荡器(10)的流体使振荡器(10)振荡。通道(29)的流体流向信号分配器(11)及工作阀(12)。
当振荡器(10)振荡至使信号分配器(11)将通道(29)的流体经孔(17)分配，指令工作阀(12)至图示位置时，通道(29)的流体经工作阀(12)的孔(14)进入振荡缸活塞(23)的上腔，活塞带动冲锤(26)向下运动，完成一次冲击。
当振荡器(10)变换位置时，信号分配器(11)将通道(29)的流体经孔(17)分配，指令工作阀(12)换向，通道(29)的流体经工作阀(12)上的孔(15)进入通道(30)再进入振荡缸活塞(23)的下腔，活塞(23)带动冲锤(26)向上运动，做好下次冲击准备。
振荡器不断变换位置，振荡缸即可不断地工作，完成周期性对钻头的冲击作用。
具体实施过程如附图2所示，壳体(16)的外径为178mm。分流器上的孔(20)直径为7mm，振荡器(10)采用差动式结构，振荡活塞(19)的直径为35mm，工作阀(12)是采用两个两位多路阀组成的组合阀;振荡器(10)、信号分配器(11)、工作阀(12)、振荡缸(22)是由截面为圆形面上切去了三个弓形面的棱柱体，该棱柱体与壳体(16)内表面形成三条通道(29)、(30)、(31)，三条通道(29)、(30)、(31)之间的密封由轴向安装的“O”型橡胶条(28)实现，安全阀(24)采用公知的直动式钢球结构，振荡缸(22)缸盖上钻有节流孔(27)，其数量为二十个，每个孔直径为1.5mm;分流器(9)、振荡器(10)、信号分配器(11)、工作阀(12)、振荡缸(22)上的圆柱肖(13)与壳体(16)上的矩形槽实现径向定位，轴向定位由螺母(21)、(25)夹紧。
在6级以上的岩石钻进中，用本发明进行冲击回转钻进，当流体泵的排量为1800升/分，泵压为150个工业大气压时，二次控制冲击器可产生的频率为600～1000次/分，冲击功可达10～15公斤·米，比普通回转钻进速度可提高50～100%，钻井成本可降低10～25%以上。


本发明是一种应用于石油钻探领域中，采用冲击回转钻进方法时，产生冲击力的一种工具。在一定压力的流体作用下，它内部的振荡器发出振荡信号，指令工作阀工作，使振荡缸带动冲锤振荡，达到冲击钻头加速岩石破碎的目的。它的最大特点是当冲洗液为磨砾度较大的液体时，工作寿命较长，适用于石油钻探钻井的需要。对提高钻进速度，提高钻井质量，降低钻井成本有显著效果。