压力脉冲发生装置的制作方法

本发明属于钻具，涉及一种压力脉冲发生装置。

背景技术：

1、煤矿井下定向多分枝深孔钻进时，钻柱和孔壁接触面大并且轨迹弯曲，因此产生较大的摩擦阻力，出现“托压”现象，使传递到钻头上的钻压显著减小，在现有井下振动减阻工具中，广泛应用水力振荡器来克服托压。

2、水力振荡器通过脉冲单元产生压力脉冲，压力脉冲反馈到振荡短节从而引起振荡，将钻柱与井壁之间的摩擦由静摩擦变为动摩擦，降低了钻柱与孔壁的摩阻，从而提高了钻压传递效率。脉冲单元依靠动力单元带动阀运动，使脉冲单元的过流面积发生周期性变化，从而引起钻井液压力的周期性变化。

3、但是现有的压力脉冲产生需要使用动力单元和动力转换机构，这样的设计导致水力震荡器存在轴向尺寸长和结构复杂等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种压力脉冲发生装置，依靠节流和压差效应实现钻井液压力的周期性变化，且不需要额外的动力装置，以简化脉冲压力发生装置。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种压力脉冲发生装置，包括外管体以及滑动安装在所述外管体中的节流阀和切换阀；

4、所述节流阀的上端截面积小于下端截面积，其具有节流孔和过流孔，所述节流孔连通所述节流阀的两端，且所述节流孔的流道截面同时小于所述节流阀的上端流道截面和下端流道截面，所述过流孔连接所述节流阀的上端流道与节流阀的内部区域；

5、所述切换阀的上端截面积小于下端截面积，且所述切换阀的上端设有凸出空心圆柱，并在所述凸出空心圆柱的外侧形成第一圆台，所述第一圆台与节流阀的端面相抵时，所述切换阀上端的凸出空心圆柱插入节流阀，所述凸出空心圆柱插入节流阀的状态下，所述凸出空心圆柱的外圆柱面遮挡过流孔连接到节流阀内部区域的出口，且所述凸出空心圆柱的通孔与节流孔连通；

6、在所述外管体的内壁设有第一止动凸台，且所述第一止动凸台布置在所述节流阀与切换阀之间，以使得所述第一止动凸台与位于下极限位置的节流阀的下端面相抵；

7、在所述外管体中还设有位于所述切换阀下端的制动挡圈，以限制所述切换阀的下极限位置，且所述切换阀到制动挡圈的距离大于节流阀到止动凸台的距离，以使得所述切换阀与制动挡圈抵触连接后，所述过流孔完全打开。

8、进一步地，还包括连接在外管体两端的上接头和下接头。

9、进一步地，所述下接头和上接头与外管体均通过螺纹连接，且所述下接头和上接头上与外管体连接的螺纹均为外螺纹，所述外管体中的螺纹为内螺纹。

10、进一步地，所述上接头远离外管体的一端设有外螺纹，所述下接头远离外管体的一端设有内螺纹，以将该压力脉冲发生装置连接至外部钻杆上。

11、进一步地，在所述制动挡圈与下接头之间设有碟簧，以缓冲切换阀对制动挡圈的冲击。

12、进一步地，在所述外管体中还设有套设在所述节流阀外侧的压环，并在所述节流阀下端设有向外凸出的第三圆台，所述压环的一端与上接头抵触连接，另一端与位于上极限位置的节流阀上的第三圆台上端面抵触连接。

13、进一步地，在所述外管体的内壁还设有第二止动凸台，并在所述切换阀下端设有向外凸出的第二圆台，所述第二止动凸台与上极限位置的切换阀上第二圆台的上端面相抵，以限制所述切换阀的上极限位置。

14、进一步地，在所述第三圆台和第二圆台的外侧均设有密封圈，并在所述第二止动凸台的内壁上设有密封圈，以保证节流阀和切换阀与外管体之间的密封性。

15、本发明的有益效果在于：

16、本发明提供的一种压力脉冲发生装置，采用节流原理使得节流阀上端压力大于切换阀下端压力，使得节流阀和切换阀共同向下运动，节流阀运动到第一止动凸台后停止运动，切换阀在惯性作用下继续向下运动，切换阀和节流阀分离后，过流孔打开，过流孔打开后节流孔的节流效应减弱，并且节流阀和过流孔均采用上端有效面积小于下端有效面积的结构，因此节流阀和过流阀停止后均向上运动，在过流孔关闭后又进入下个循环周期，实现了内部节流阀和切换阀的自动分离和合并，进而产生了周期性的压力变化，整个压力变化周期无需动力单元和转换机构，解决了水力震荡器存在轴向尺寸长和结构复杂等问题；

17、其次，该压力脉冲发生装置中各部件得结构简单，制造较为容易，使得该压力脉冲发生装置还具有结构简单、长度短和制造成本低的优点。

18、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种压力脉冲发生装置，其特征在于：包括外管体以及滑动安装在所述外管体中的节流阀和切换阀；

2.根据权利要求1所述的压力脉冲发生装置，其特征在于：还包括连接在外管体两端的上接头和下接头。

3.根据权利要求2所述的压力脉冲发生装置，其特征在于：所述下接头和上接头与外管体均通过螺纹连接，且所述下接头和上接头上与外管体连接的螺纹均为外螺纹，所述外管体中的螺纹为内螺纹。

4.根据权利要求3所述的压力脉冲发生装置，其特征在于：所述上接头远离外管体的一端设有外螺纹，所述下接头远离外管体的一端设有内螺纹，以将该压力脉冲发生装置连接至外部钻杆上。

5.根据权利要求3所述的压力脉冲发生装置，其特征在于：在所述制动挡圈与下接头之间设有碟簧，以缓冲切换阀对制动挡圈的冲击。

6.根据权利要求2所述的压力脉冲发生装置，其特征在于：在所述外管体中还设有套设在所述节流阀外侧的压环，并在所述节流阀下端设有向外凸出的第三圆台，所述压环的一端与上接头抵触连接，另一端与位于上极限位置的节流阀上的第三圆台上端面抵触连接。

7.根据权利要求6所述的压力脉冲发生装置，其特征在于：在所述外管体的内壁还设有第二止动凸台，并在所述切换阀下端设有向外凸出的第二圆台，所述第二止动凸台与上极限位置的切换阀上第二圆台的上端面相抵，以限制所述切换阀的上极限位置。

8.根据权利要求7所述的压力脉冲发生装置，其特征在于：在所述第三圆台和第二圆台的外侧均设有密封圈，并在所述第二止动凸台的内壁上设有密封圈，以保证节流阀和切换阀与外管体之间的密封性。

技术总结本发明属于钻具技术领域，涉及一种压力脉冲发生装置，包括外管体以及滑动安装在所述外管体中的节流阀和切换阀；本发明采用节流原理使得节流阀上端压力大于切换阀下端压力，使得节流阀和切换阀共同向下运动，节流阀运动到第一止动凸台后停止运动，切换阀在惯性作用下继续向下运动，切换阀和节流阀分离后，过流孔打开，过流孔打开后节流孔的节流效应减弱，并且节流阀和过流孔均采用上端有效面积小于下端有效面积的结构，因此节流阀和过流阀停止后均向上运动，在过流孔关闭后又进入下个循环周期，进而产生了周期性的压力变化，整个压力变化周期无需动力单元和转换机构，解决了水力震荡器存在轴向尺寸长和结构复杂的问题。技术研发人员：张俞,舒将军,康彦东,梅安平,刘莉,赵志强,宋鹏,孔伟,陈果,叶强波,肖丽辉,左万高受保护的技术使用者：中煤科工集团重庆研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23