CN109184610B - 一种超万米深井震击器的压力平衡装置 - Google Patents

一种超万米深井震击器的压力平衡装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109184610B
CN109184610B CN201811330213.5A CN201811330213A CN109184610B CN 109184610 B CN109184610 B CN 109184610B CN 201811330213 A CN201811330213 A CN 201811330213A CN 109184610 B CN109184610 B CN 109184610B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
cavity
piston
sleeve
joint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811330213.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109184610A (zh
Inventor
黄保黔
王文
万文财
张泽丽
张金明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Gaofeng Petroleum Machinery Co Ltd
Original Assignee
Guizhou Gaofeng Petroleum Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou Gaofeng Petroleum Machinery Co Ltd filed Critical Guizhou Gaofeng Petroleum Machinery Co Ltd
Priority to CN201811330213.5A priority Critical patent/CN109184610B/zh
Publication of CN109184610A publication Critical patent/CN109184610A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109184610B publication Critical patent/CN109184610B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B31/00—Fishing for or freeing objects in boreholes or wells
    • E21B31/107—Fishing for or freeing objects in boreholes or wells using impact means for releasing stuck parts, e.g. jars
    • E21B31/113—Fishing for or freeing objects in boreholes or wells using impact means for releasing stuck parts, e.g. jars hydraulically-operated
    • E21B31/1135—Jars with a hydraulic impedance mechanism, i.e. a restriction, for initially delaying escape of a restraining fluid
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B28/00—Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy

Abstract

本发明公开了一种超万米深井震击器的压力平衡装置。包括由下接头1、下套筒2、连接体3和上套筒4构成的外筒；外筒内设有由上接头5、上芯轴6和下芯轴7构成的内筒；内筒的上接头经花键与外筒的上套筒传动连接；上芯轴与上套筒之间设有上油腔8，上油腔内设有上活塞9；上芯轴与连接体之间设有压力平衡腔10，压力平衡腔上端与上活塞9底部连通，压力平衡腔下端与下油腔12内的下活塞13顶部连通；下油腔位于下芯轴与下套筒之间；下油腔内设有下活塞13；连接体上设有平衡孔14，平衡孔与压力平衡腔相通。本发明可消除深井和海底外部压力对震击器正常工作的影响，确保震击器在超万米深井中能正常工作。

Description

一种超万米深井震击器的压力平衡装置
技术领域
本发明涉及一种超万米深井震击器的压力平衡装置，属于超深井钻探设备技术领域。
背景技术
石油、天然气及地质勘探钻井过程中，由于泥浆质量不良，地质构造复杂以及操作技术措施失误等多方面原因，常常发生钻具被卡的事故。卡钻对钻井工作影响很大，危害也很深。若处理不当，不仅耗时长，损失钻井进尺，而且可能使事故恶化，甚至使油气井报废。因此正确配备各种震击工具是迅速、有效地解除卡钻事故的关键。随着钻井深度和使用范围的扩展，特别是万米以上深井和深海钻井使用的震击器，对震击器提出了更高的要求。
现有的震击器，主要有机械式和液压式两种。现有的机械式震击器虽然可以实现在万米深井和深海的震击作业，但由于自身的结构限制，只能在预先调定的同一许用释放震击力下进行震击作业。无法实现许用释放震击力的增加或减小，不能充分满足超深井使用的需求。现有的液压式震击器虽然可以实现释放震击力的无级调节功能，但在万米深井和深海的震击作业中，由于外部压力很多时候甚至超过100MPa。在如此高的外部压力下，现有的液压式震击器无法通过液压阀组件建立起工作所需要的内部压力，也就无法实现正常的震击功能。无论是机械式震击器还是液压式震击器，在万米深井和深海的作业中，由于超过100Mpa的外部压力作用在震击器外筒零件上，造成震击器外筒零件出现变形，造成震击器使用寿命急剧下降。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种超万米深井震击器的压力平衡装置，以确保震击器在超100MPa外压力的超深井工况下实现正常震击作业，迅速、有效地解除卡钻事故，从而克服现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的一种超万米深井震击器的压力平衡装置，包括由下接头、下套筒、连接体和上套筒构成的外筒；其特征在于：外筒内设有由上接头、上芯轴和下芯轴构成的内筒；内筒的上接头经花键与外筒的上套筒传动连接；上芯轴与上套筒之间设有上油腔，上油腔内注满液压油并设有上活塞；上芯轴与连接体之间设有压力平衡腔，压力平衡腔上端与上活塞底部连通，压力平衡腔下端与下油腔内的下活塞顶部连通；下油腔位于下芯轴与下套筒之间；连接体上设有平衡孔，平衡孔与压力平衡腔相通；下油腔经液压阀分为高低压力腔；通过平衡孔将外部压力引入压力平衡腔，驱动上活塞移动，使上油腔内的液压油体积变化，实现上活塞上部的内部压力与上活塞下部的外部压力达到平衡；所述平衡孔将外部压力引入压力平衡腔，通过中活塞的移动，使下油腔内的液压油体积变化，实现中活塞上部的外部压力内部压力与中活塞下部的内部压力达到平衡。
前述压力平衡装置中，所述上接头为圆筒状，上接头上部设有与上部钻柱连接的内锥螺纹；上接头下部设有与上芯轴连接的外螺纹；上接头下部设有与上套筒传动连接的外花键。
前述压力平衡装置中，所述上套筒为圆筒状；上套筒的内孔上部设有密封环槽，密封环槽下方与上接头传动连接的内花键；与内花键位置对应处的外圆上设有油堵；上套筒的内孔下部设有与连接体连接的内螺纹。
前述压力平衡装置中，所述下接头为圆筒状，下接头下部设有与下部钻柱连接的外锥螺纹；下接头上部设有与下套筒连接的外螺纹。
前述压力平衡装置中，所述连接体为圆筒状，连接体下部设有与下套筒连接的外螺纹；连接体上部设有与上套筒连接的外螺纹；连接体中部设有平衡孔。
前述压力平衡装置中，所述上活塞、中活塞和下活塞均为圆环状，圆环状的内圆面和外圆面均设有一对密封环槽，密封环槽内设有星形密封圈。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明的压力平衡装置在超万米深井中可自动平衡内外压差，消除了深井和海底外部压力对震击器正常工作的影响，有效地解决了现有震击器在超万米深井中不能正常工作的技术问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是上接头的结构示意图；
图4是上套筒的结构示意图；
图5是下接头的结构示意图；
图6是连接体的结构示意图；
图7是活塞的结构示意图。
图中标记为：1-下接头，2-下套筒，3-连接体，4-上套筒，5-上接头，6-上芯轴，7-下芯轴，8-上油腔，9-上活塞，10-压力平衡腔，11-中活塞，12-下油腔，13-下活塞，14-平衡孔，15-液压阀，16-内锥螺纹，17-外螺纹，18-外花键，19-密封环槽，20-内花键，21-油堵，22-内螺纹，23-星形密封圈。
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。
本发明的一种超万米深井震击器的压力平衡装置，如图1所示，该装置包括由下接头1、下套筒2、连接体3和上套筒4构成的外筒；外筒内设有由上接头5、上芯轴6和下芯轴7构成的内筒；内筒的上接头5经花键与外筒的上套筒4传动连接；上芯轴6与上套筒4之间设有上油腔8，上油腔8内注满液压油并设有上活塞9；上芯轴6与连接体3之间设有压力平衡腔10，压力平衡腔10上端与上活塞9底部连通，压力平衡腔10下端与下油腔12内的下活塞13顶部连通；下油腔12位于下芯轴7与下套筒2之间；连接体3上设有平衡孔14，平衡孔14与压力平衡腔10相通；下油腔12经液压阀15分为高低压力腔（图中仅画出了安装液压阀的孔，未画液压阀）；通过平衡孔14将外部压力引入压力平衡腔10，驱动上活塞9移动，使上油腔8内的液压油体积变化，实现上活塞9上部的内部压力与上活塞9下部的外部压力达到平衡；所述平衡孔14将外部压力引入压力平衡腔10，通过中活塞11的移动，使下油腔12内的液压油体积变化，实现中活塞11上部的外部压力内部压力与中活塞11下部的内部压力达到平衡。上接头5如图3所示为圆筒状，上接头5上部设有与上部钻柱连接的内锥螺纹16；上接头5下部设有与上芯轴6连接的外螺纹17；上接头5下部设有与上套筒4传动连接的外花键18。上套筒4如图4所示为圆筒状；上套筒4的内孔上部设有密封环槽19，密封环槽19下方与上接头5传动连接的内花键20；与内花键20位置对应处的外圆上设有油堵21；上套筒4的内孔下部设有与连接体3连接的内螺纹22。下接头1如图5所示为圆筒状，下接头1下部设有与下部钻柱连接的外锥螺纹23；下接头1上部设有与下套筒2连接的外螺纹17。连接体3如图6所示为圆筒状，连接体3下部设有与下套筒2连接的外螺纹17；连接体3上部设有与上套筒4连接的外螺纹17；连接体3中部设有平衡孔14。上活塞9、中活塞11和下活塞13如图7所示均为圆环状，圆环状的内圆面和外圆面均设有一对密封环槽19，密封环槽19内设有星形密封圈23。
实施例
本例的压力平衡装置如图1所示，包括由上至下螺纹连接的上接头5、上芯轴6和下芯轴7构成的内筒。内筒外套有外筒，外筒由从下至上螺纹连接的下接头1、下套筒2、连接体3和上套筒4构成。内筒的上接头5外圆设有外花键18（见图3），外筒的上套筒4内孔中设有内花键20（见图4），内花键20与外花键18传动连接。来自上部钻柱扭矩通过上接头5的外花键18传递给上套筒4的内花键20，从而带动外筒旋转。在上套筒4与上芯轴6之间设有上油腔8，上油腔8内注满平衡液压油，上油腔8内设有上活塞9，上活塞9与连接体3上的平衡孔14相通。当外部压力较大时，外部压力通过连接体3上的平衡孔14传递至上活塞9底部，使上油腔8内的上活塞9上移，实现内、外压力平衡。保护上套筒不会在超过100MPa的外压力下出现变形。
在上芯轴6与下套筒2之间设有压力平衡腔10，压力平衡腔10与连接体3上的平衡孔14相通，压力平衡腔10两侧与上活塞9和中活塞11连通。当外部压力较大时，外部压力通过连接体3上的平衡孔14传递至压力平衡腔10，使压力平衡腔10内的中活塞11下移，实现内、外压力平衡。保护下套筒2不会在超过100MPa的外压力下出现变形。在实现内、外压力平衡后，震击器即可进入正常的工作状态。并通过液压阀的运动，建立起工作所需要的内部压力，保证实现震击功能。并通过调节液压阀的运动速度的变化，实现许用释放震击力的增加或减小，可充分满足超深井使用的需求。
本例中的活塞包括活塞体和密封圈，活塞体为圆环状，圆环的内圆面和外圆面均设有一对密封环槽19，每个密封环槽19内均设有密封圈，以实现活塞的内外密封。密封圈采用星形密封圈，星形密封圈的断面形状为星形，星形密封圈断面的独特结构，形成了双侧唇口，以保证良好的双向密封性能。

Claims (4)

1.一种超万米深井震击器的压力平衡装置，包括由下接头（1）、下套筒（2）、连接体（3）和上套筒（4）构成的外筒；其特征在于：外筒内设有由上接头（5）、上芯轴（6）和下芯轴（7）构成的内筒；内筒的上接头（5）经花键与外筒的上套筒（4）传动连接；上芯轴（6）与上套筒（4）之间设有上油腔（8），上油腔（8）内注满液压油并设有上活塞（9）；上芯轴（6）与连接体（3）之间设有压力平衡腔（10），压力平衡腔（10）上端与上活塞（9）底部连通，压力平衡腔（10）下端与下油腔（12）内的下活塞（13）顶部连通；下油腔（12）位于下芯轴（7）与下套筒（2）之间；连接体（3）上设有平衡孔（14），平衡孔（14）与压力平衡腔（10）相通；下油腔（12）经液压阀（15）分为高低压力腔；通过平衡孔（14）将外部压力引入压力平衡腔（10），驱动上活塞（9）移动，使上油腔（8）内的液压油体积变化，实现上活塞（9）上部的内部压力与上活塞（9）下部的外部压力达到平衡；所述平衡孔（14）将外部压力引入压力平衡腔（10），通过中活塞（11）的移动，使下油腔（12）内的液压油体积变化，实现中活塞（11）上部的外部压力内部压力与中活塞（11）下部的内部压力达到平衡；所述上套筒（4）为圆筒状；上套筒（4）的内孔上部设有密封环槽（19），密封环槽（19）下方与上接头（5）传动连接的内花键（20）；与内花键（20）位置对应处的外圆上设有油堵（21）；上套筒（4）的内孔下部设有与连接体（3）连接的内螺纹（22）；所述连接体（3）为圆筒状，连接体（3）下部设有与下套筒（2）连接的外螺纹（17）；连接体（3）上部设有与上套筒（4）连接的外螺纹（17）；连接体（3）中部设有平衡孔（14）。
2.根据权利要求1所述超万米深井震击器的压力平衡装置，其特征在于：所述上接头（5）为圆筒状，上接头（5）上部设有与上部钻柱连接的内锥螺纹（16）；上接头（5）下部设有与上芯轴（6）连接的外螺纹（17）；上接头（5）下部设有与上套筒（4）传动连接的外花键（18）。
3.根据权利要求1所述超万米深井震击器的压力平衡装置，其特征在于：所述下接头（1）为圆筒状，下接头（1）下部设有与下部钻柱连接的外锥螺纹；下接头（1）上部设有与下套筒（2）连接的外螺纹（17）。
4.根据权利要求1所述超万米深井震击器的压力平衡装置，其特征在于：所述上活塞（9）、中活塞（11）和下活塞（13）均为圆环状，圆环状的内圆面和外圆面均设有一对密封环槽（19），密封环槽（19）内设有星形密封圈（23）。
CN201811330213.5A 2018-11-09 2018-11-09 一种超万米深井震击器的压力平衡装置 Active CN109184610B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811330213.5A CN109184610B (zh) 2018-11-09 2018-11-09 一种超万米深井震击器的压力平衡装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811330213.5A CN109184610B (zh) 2018-11-09 2018-11-09 一种超万米深井震击器的压力平衡装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109184610A CN109184610A (zh) 2019-01-11
CN109184610B true CN109184610B (zh) 2023-08-29

Family

ID=64938695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811330213.5A Active CN109184610B (zh) 2018-11-09 2018-11-09 一种超万米深井震击器的压力平衡装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109184610B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110847837A (zh) * 2019-12-26 2020-02-28 合力（天津）能源科技股份有限公司 双向液压阻力式随钻震击器
CN113338832B (zh) * 2021-05-18 2023-10-20 四川伟创石油装备制造有限公司 一种液压双向震击器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1056333A (zh) * 1990-05-07 1991-11-20 安娜钻机国际有限公司 液力钻井震击器
CN202689986U (zh) * 2012-05-22 2013-01-23 田明 高温液压上击器
CN103547768A (zh) * 2011-03-10 2014-01-29 过油管解决方案服务有限公司 利用液体压力来复位震动器的震动方法和装置
CN205689156U (zh) * 2016-06-08 2016-11-16 牡丹江鑫北方石油钻具有限责任公司 一种高适应性应力分散型双向液压随钻震击器
CN206681694U (zh) * 2017-04-21 2017-11-28 托普威尔石油技术股份公司 一种水力振动打捞装置
CN108729869A (zh) * 2018-07-16 2018-11-02 长江大学 一种井下震源发生器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1056333A (zh) * 1990-05-07 1991-11-20 安娜钻机国际有限公司 液力钻井震击器
CN103547768A (zh) * 2011-03-10 2014-01-29 过油管解决方案服务有限公司 利用液体压力来复位震动器的震动方法和装置
CN202689986U (zh) * 2012-05-22 2013-01-23 田明 高温液压上击器
CN205689156U (zh) * 2016-06-08 2016-11-16 牡丹江鑫北方石油钻具有限责任公司 一种高适应性应力分散型双向液压随钻震击器
CN206681694U (zh) * 2017-04-21 2017-11-28 托普威尔石油技术股份公司 一种水力振动打捞装置
CN108729869A (zh) * 2018-07-16 2018-11-02 长江大学 一种井下震源发生器

Also Published As

Publication number Publication date
CN109184610A (zh) 2019-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108386146A (zh) 深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具及其使用方法
CN103397863B (zh) 双作用压缩式封隔器及其使用方法
CN103821477A (zh) 自平衡井下安全阀
CN110107251B (zh) 一种压裂充填转换工具
CN109184610B (zh) 一种超万米深井震击器的压力平衡装置
CN111206896B (zh) 一种机械液压双作用导斜器锚定工具
CN102966327A (zh) 膨胀管
CN105041252A (zh) 一种保压取心用内提升安全总成
CN105545241A (zh) 一种连续油管用卡瓦式内打捞器
CN110847837A (zh) 双向液压阻力式随钻震击器
CN102536133B (zh) 液压套管扶正器
CN109763784B (zh) 分瓣桥塞液压坐封工具及其坐封方法
CN105781464A (zh) 单缸双作用液压式随钻震击器
CN203097709U (zh) 一种螺杆钻具传动轴总成
CN204200133U (zh) 一种钻井取心用投球装置
CN203420665U (zh) 双作用压缩式封隔器
CN104295231B (zh) 一种低摩阻可变径液力推力器
CN214170487U (zh) 一种井下连续向下震击解卡装置
CN209398390U (zh) 一种超万米深井震击器的压力平衡装置
CN104712275A (zh) 一种地质钻探波纹膨胀管护壁膨胀锥头
CN113338832B (zh) 一种液压双向震击器
CN113047769B (zh) 一种可回旋式自适应冲击钻具
CN103982153A (zh) 一种投球解封式液压油管锚
CN106481324B (zh) 液控自解封式分段压裂管柱
CN109667556B (zh) 液压坐封工具及其压力平衡上接头

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant