CN104499978A - 一种碟簧双向震击加速器及其加速方法 - Google Patents

一种碟簧双向震击加速器及其加速方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碟簧双向震击加速器及其加速方法，包括缸体组件，缸体组件内设有芯轴组件；芯轴组件上端与上接头（1）螺纹连接，芯轴组件下端与终端压帽（2）螺纹连接，上接头经花键体（3）与缸体上端滑动连接；芯轴组件与缸体组件之间设有碟簧（4）。本发明可大幅度缩短震击加速器长度，节约了材料，提高了加工安全性。简化了液缸内孔的加工难度和加工成本。降低了震击加速器的密封要求，通过调节套组件可人为控制整个震击加速器的加速力度更加实用；结构简单，产品性能可靠，稳定。

Description

一种碟簧双向震击加速器及其加速方法
技术领域
本发明涉及一种碟簧双向震击加速器及其加速方法，属于石油钻井卡钻时的解卡技术领域。
背景技术
在震击器进行解卡作业时，通过上提或者下压钻柱强迫卡点以上钻柱作弹性伸长或压缩后突然释放，利用钻柱伸长或压缩储蓄的弹性势能冲击卡点。现有震击加速器通用的是液压式，液压腔内是可压缩的硅油。提拉或者下压钻柱的同时也驱动了加速器的活塞，硅油被压缩储能，如同串联了一个液体弹簧，在释放钻柱的时候额外提供一个强大的助力，俗称震击加速器。液压震击加速器属于超高压的液压产品，加工要求高，否则影响产品性能。如：①液缸上的油堵孔加工质量不好，容易造成漏油，漏油必定影响活塞的行程，导致钻具的弹性变形很难控制；②为了更多的储存能量，液压腔长达2800mm，使得液缸零件长达3800mm，液缸内孔表面与活塞相配合的地方必须要珩磨和镀铬，内孔必须要求光滑而且耐磨，这些都对加工带来难度。而且零件越长，加工难度越大，甚至超出设备加工能力，也无形中增加了加工的危险性；③液缸内注满硅油，硅油在液腔内被压缩，整个液腔会形成高压腔，这对液缸的抗压强度及材料性能提出了很高要求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种碟簧双向震击加速及其加速方法，以解决液压震击加速过长的问题，并降低零部件的加工难度，提高加工过程的安全性，从而克服现有技术的不足。
本发明的技术方案：
本发明的一种碟簧双向震击加速器为，包括缸体组件，在缸体组件内设有芯轴组件；芯轴组件上端与上接头螺纹连接，芯轴组件下端与终端压帽螺纹连接，上接头经花键体与缸体上端滑动连接；芯轴组件与缸体组件之间设有碟簧。
前述碟簧双向震击加速器中，所述缸体组件包括由上至下依次螺纹连接的上缸套、连接体、中缸套和下接头；芯轴组件包括由上至下依次螺纹连接的上芯轴和延长芯轴，延长芯轴下端与终端压帽螺纹连接。
前述碟簧双向震击加速器中，所述上缸套上端与花键体螺纹连接，花键体内孔的键槽与上接头外圆的键齿滑动连接。
前述碟簧双向震击加速器中，所述碟簧位于延长芯轴与中缸套之间的空腔内，碟簧底部设有调节套组件。
前述碟簧双向震击加速器中，所述调节套组件由两个螺纹连接的套管构成。
前述碟簧双向震击加速器中，所述花键体下端与上芯轴上端之间的距离为上提行程。
前述碟簧双向震击加速器中，所述上接头上设有台阶，台阶下端与花键体上端之间的距离为下压行程。
用于上述碟簧双向震击加速器的本发明的一种加速方法为，该方法包括向下加速和向上加速；当需要向上加速时，通过井口提升设备向上提上接头，上接头带动芯轴组件在缸体组件内向上移动，缸体组件在自重和与井壁的摩擦力作用下，不能随芯轴组件一起向上移动，芯轴组件下端的终端压帽在上移过程中通过调节套组件向上挤压碟簧，使碟簧在压缩变形的过程中储存能量，在上提过程中花键体下端与上芯轴上端之间的距离逐渐缩小，当花键体下端与上芯轴上端之间接触后达到最大上提行程时，此时下部连接的震击器突然释放提升力，芯轴组件在碟簧的作用下产生向上的加速力，此加速力通过下接头传递至下部的震击器，使接在其下部的震击器的上击力得到增强；当需要向下加速时，通过井口提升设备向下压上接头，上接头带动芯轴组件在缸体组件内向下移动，缸体组件由于地下受阻不能随芯轴组件一起向下移动，芯轴组件延长芯轴上的凸台向下挤压碟簧，使碟簧在压缩变形的过程中储存能量，在下压过程中上接头台阶与花键体上端之间的距离逐渐缩小，当上接头台阶与花键体上端之间接触后达到最大下压行程时，此时下部连接的震击器突然释放下压力，芯轴组件碟簧的作用下产生向下的加速力，此震击力通过上接头、缸体组件和下接头传递至下部的震击器，使接在其下部的震击器的下击力得到增强。
前述方法中，所述调节套组件由螺纹副连接的两个套管构成，通过调节两个套管的螺纹副长度，可预置碟簧的压缩量，以便根据需要调节加速力。
与现有技术相比，本发明可大幅度缩短震击加速器长度，节约了材料，提高了加工安全性。简化了液缸内孔的加工难度和加工成本。降低了震击加速器的密封要求，通过调节套组件可人为控制整个震击加速器的加速力度更加实用；结构简单，产品性能可靠，稳定。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图中的标记为：1-上接头、2-终端压帽、3-花键体、4-碟簧、5-上缸套、6-连接体、7-中缸套、8-下接头、9-上芯轴、10-延长芯轴、11-调节套组件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
实施例
本发明的一种碟簧双向震击加速器，如图1所示：包括缸体组件，缸体组件内设有芯轴组件；芯轴组件上端与上接头1螺纹连接，芯轴组件下端与终端压帽2螺纹连接，上接头1经花键体3与缸体上端滑动连接；芯轴组件与缸体组件之间设有碟簧4。缸体组件包括由上至下依次螺纹连接的上缸套5、连接体6、中缸套7和下接头8；芯轴组件包括由上至下依次螺纹连接的上芯轴9和延长芯轴10，延长芯轴10下端与终端压帽2螺纹连接。上缸套5上端与花键体3螺纹连接，花键体3内孔的键槽与上接头1外圆的键齿滑动连接。碟簧4位于延长芯轴10与中缸套7之间的空腔内，碟簧4底部设有调节套组件11。调节套组件11由两个螺纹连接的套管构成。花键体3下端与上芯轴9上端之间的距离为上提行程。上接头1上设有台阶，台阶下端与花键体3上端之间的距离为下压行程。
用于上述碟簧双向震击加速器的本发明的一种加速方法，如图1所示，该方法包括向下加速和向上加速；当需要向上加速时，通过井口提升设备向上提上接头1，上接头1带动芯轴组件在缸体组件内向上移动，缸体组件在自重和与井壁的摩擦力作用下，不能随芯轴组件一起向上移动，芯轴组件下端的终端压帽2在上移过程中通过调节套组件11向上挤压碟簧4，使碟簧4在压缩变形的过程中储存能量，在上提过程中花键体3下端与上芯轴9上端之间的距离逐渐缩小，当花键体3下端与上芯轴9上端之间接触后达到最大上提行程时，此时下部连接的震击器突然释放提升力，芯轴组件在碟簧4恢复力的作用产生向上的加速力，此加速力通过下接头8传递至下部的震击器，使接在其下部的震击器的上击力得到增强；当需要向下加速时，通过井口提升设备向下压上接头1，上接头1带动芯轴组件在缸体组件内向下移动，缸体组件由于地下受阻不能随芯轴组件一起向下移动，芯轴组件延长芯轴10上的凸台向下挤压碟簧4，使碟簧4在压缩变形的过程中储存能量，在下压过程中上接头1台阶与花键体3上端之间的距离逐渐缩小，当上接头1台阶与花键体3上端之间接触后达到最大下压行程时，此时下部连接的震击器突然释放下压力，芯轴组件碟簧4的作用下产生向下的震击力，此震击力通过上接头1、缸体组件和下接头8传递至下部的震击器，使接在其下部的震击器的下击力得到增强。调节套组件由螺纹副连接的两个套管构成，通过调节两个套管的螺纹副长度，可预置碟簧的压缩量，以便根据需要调节加速力。
本发明是与现有的液压式震击器组合使用的，将本发明的下接头与现有液压式震击器连接，利用碟簧储能，钻具被拉伸，当液压震击器内的活塞运动到空位泄压时，拉伸的钻具恢复弹性变形，给震击器一个极大的加速度,使震击器的震击力成倍增加。
本发明主要针对现有液压震击加速器工具做出如下主要改进:①液缸长度变短，总长由3800mm减短为2600mm，内腔长度由2800mm缩短为1800mm，节约了材料，而且降低加工风险；②取消了现有液缸内孔的活塞，可以大大的降低液缸内孔的粗糙度加工要求，不需要珩磨和镀铬，简化了加工工艺；③液缸内无需注硅油，整个液腔只注了少量润滑油，用来润滑里面的碟簧，碟簧压缩不产生高压，对液缸的强度和密封性要求降低，机械式结构更加安全；④碟簧的弹性力大小可以通过调节套组件来调节，能人为控制整个震击加速器的加速大小，变得更加实用；⑤机械式代替液压式，取消了上下活塞，结构变得简单，机械式也不存在漏油现象，产品性能更加安全稳定。

Claims (9)

1. 一种碟簧双向震击加速器，包括缸体组件，其特征在于：在缸体组件内设有芯轴组件；芯轴组件上端与上接头（1）螺纹连接，芯轴组件下端与终端压帽（2）螺纹连接，上接头（1）经花键体（3）与缸体上端滑动连接；芯轴组件与缸体组件之间设有碟簧（4）。
2.根据权利要求1所述碟簧双向震击加速器，其特征在于：所述缸体组件包括由上至下依次螺纹连接的上缸套（5）、连接体（6）、中缸套（7）和下接头（8）；芯轴组件包括由上至下依次螺纹连接的上芯轴（9）和延长芯轴（10），延长芯轴（10）下端与终端压帽（2）螺纹连接。
3.根据权利要求2所述碟簧双向震击加速器，其特征在于：所述上缸套（5）上端与花键体（3）螺纹连接，花键体（3）内孔的键槽与上接头（1）外圆的键齿滑动连接。
4.根据权利要求3所述碟簧双向震击加速器，其特征在于：所述碟簧（4）位于延长芯轴（10）与中缸套（7）之间的空腔内，碟簧（4）底部设有调节套组件（11）。
5.根据权利要求4所述碟簧双向震击加速器，其特征在于：所述调节套组件（11）由两个螺纹连接的套管构成。
6.根据权利要求5所述碟簧双向震击加速器，其特征在于：所述花键体（3）下端与上芯轴（9）上端之间的距离为上提行程。
7.根据权利要求6所述碟簧双向震击加速器，其特征在于：所述上接头（1）上设有台阶，台阶下端与花键体（3）上端之间的距离为下压行程。
8.一种用于权利要求1～7任一权利要求所述碟簧双向震击加速器的加速方法，其特征在于：该方法包括向下加速和向上加速；当需要向上加速时，通过井口提升设备向上提上接头，上接头带动芯轴组件在缸体组件内向上移动，缸体组件在自重和与井壁的摩擦力作用下，不能随芯轴组件一起向上移动，芯轴组件下端的终端压帽在上移过程中通过调节套组件向上挤压碟簧，使碟簧在压缩变形的过程中储存能量，在上提过程中花键体下端与上芯轴上端之间的距离逐渐缩小，当花键体下端与上芯轴上端之间接触后达到最大上提行程时，此时下部连接的震击器突然释放提升力，芯轴组件在碟簧的作用下产生向上的加速力，此加速力通过下接头传递至下部的震击器，使接在其下部的震击器的上击力得到增强；当需要向下加速时，通过井口提升设备向下压上接头，上接头带动芯轴组件在缸体组件内向下移动，缸体组件由于地下受阻不能随芯轴组件一起向下移动，芯轴组件延长芯轴上的凸台向下挤压碟簧，使碟簧在压缩变形的过程中储存能量，在下压过程中上接头台阶与花键体上端之间的距离逐渐缩小，当上接头台阶与花键体上端之间接触后达到最大下压行程时，此时下部连接的震击器突然释放下压力，芯轴组件碟簧的作用下产生向下的加速力，此震击力通过上接头、缸体组件和下接头传递至下部的震击器，使接在其下部的震击器的下击力得到增强。
9.根据权利要求8所述的加速方法，其特征在于：所述调节套组件由螺纹副连接的两个套管构成，通过调节两个套管的螺纹副长度，可预置碟簧的压缩量，以便根据需要调节加速力。
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