CN109630056A - 一种震击器的芯轴的动密封结构及基于该结构的震击器 - Google Patents

一种震击器的芯轴的动密封结构及基于该结构的震击器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石油测井技术领域，具体涉及一种震击器的芯轴的动密封结构及基于该结构的震击器，包括第一动密封结构和第二动密封结构，第一动密封结构设置在震击器的加速筒芯轴与加速筒外壳之间的密封处，第二动密封结构设置在震击器的震击轴与震击外壳之间的密封处；第一动密封结构包括加速铜套，加速铜套设置于加速筒外壳的开口端与加速筒芯轴之间的间隙内，加速铜套与加速筒外壳形成的空腔内充满液压油；第二动密封结构包括震击铜套，震击铜套设于震击外壳的开口端与震击轴之间的间隙内，震击铜套与震击外壳形成的空腔内充满液压油。此两大部分构成震击器在高温高压条件下芯轴的快速动密封结构，将外部的泥浆和内部的液压油隔绝，起到密封作用。

Description

一种震击器的芯轴的动密封结构及基于该结构的震击器
技术领域
本发明涉及石油测井技术领域，具体涉及一种震击器的芯轴的动密封结构及基于该结构的震击器。
背景技术
电缆式震击器，其用于石油测井，如取芯作业，射孔作业，常规仪器测井作业和核磁测井等井下施工作业，电缆式液压震击器一般设置在仪器的上端，即电缆连接器的下端，三参数上端。当测井过程中，由于钻井难度大，井况比较复杂，整个仪器串可能遇卡，导致电缆上提不动，此时电缆连接器许用拉力有限，因此存在打捞风险，且成本巨大。设计电缆式震击器可通过上提电缆使得井下产生震动，将卡住的仪器通过震动给解除，降低打捞成本，是一项有效的防护措施。
井下几千米，仪器承受一定的泥浆压力，仪器内部存在高温高压的条件，由于震击器的芯轴运动速度非常快，对动密封结构的要求比较强。常规密封结构都是采用O形圈，但O形圈在高温高压条件下，寿命严重不够，容易磨损，仪器使用两三次以后，就开始漏油，严重影响测井作业。
发明内容
本发明的目的在于提供一种震击器的芯轴的动密封结构及基于该结构的震击器，在芯轴与外壳需要密封处加设了铜套，将外部的泥浆和内部的液压油隔绝，当芯轴快速运动时，利用铜套的自润滑性，芯轴和外壳不易被磨损，从而保证芯轴良好的密封性能。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种震击器的芯轴的动密封结构，包括第一动密封结构和第二动密封结构，第一动密封结构包括加速铜套，加速铜套设置于加速筒外壳的开口端与加速筒芯轴之间的间隙内，加速铜套与加速筒外壳形成的空腔内充满液压油，当加速筒芯轴运动时，能够将加速筒外壳外部的泥浆和内部的液压油隔绝；
第二动密封结构包括震击铜套，震击铜套设于震击外壳的开口端与震击轴之间的间隙内，震击铜套与震击外壳形成的空腔内充满液压油，当震击轴运动时，能够将震击外壳外部的泥浆和内部的液压油隔绝。
进一步，第一动密封结构包括第一密封圈和加速组合密封圈，加速筒芯轴与加速铜套通过加速组合密封圈密封，加速铜套与加速筒外壳通过第一密封圈密封。
进一步，加速铜套还包括加速铜套本体和加速铜套压环，加速铜套压环通过若干数量螺钉与加速铜套本体连接。
进一步，加速组合密封圈设置在加速铜套本体中，加速组合密封圈包括第一刮泥环、第二密封圈、第一支撑环、第一密封环和第三密封圈；
加速铜套本体上开有第一槽子、第二槽子和第三槽子，第一刮泥环和第二密封圈设在第一槽子中，第一刮泥环通过第二密封圈与加速筒芯轴密封；
第一支撑环设在第二槽子中；
第一密封环和第三密封圈设在第三槽子中，第一密封环通过第三密封圈与加速筒芯轴密封。
进一步，第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈采用O形圈或X形圈。
进一步，震击铜套通过防退顶丝与震击外壳固定连接，防退顶丝设在震击外壳上的开孔内。
进一步，第二动密封结构还包括第四密封圈和震击组合密封圈，震击轴与震击铜套通过震击组合密封圈密封，震击铜套与震击外壳通过第四密封圈密封。
进一步，震击组合密封圈包括第二刮泥环、第五密封圈、第二支撑环、第二密封环和第六密封圈；
震击铜套上开有第一槽子、第二槽子和第三槽子，第二刮泥环和第五密封圈设在第一槽子中，第二刮泥环通过第五密封圈与震击轴密封；
第二支撑环设在第二槽子中；
第二密封环和第六密封圈设在第三槽子中，第二密封环通过第六密封圈与震击轴密封。
进一步，第四密封圈、第五密封圈和第六密封圈采用O形圈或X形圈。
本发明还公开了基于上述动密封结构的震击器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的震击器的芯轴的动密封结构，包括第一动密封结构和第二动密封结构，第一动密封结构设置在震击器的加速筒芯轴与加速筒外壳之间的密封处，第二动密封结构设置在震击器的震击轴与震击外壳之间的密封处；第一动密封结构和第二动密封结构均采用铜套，使用铜套取代了传统的密封圈，当加速筒芯轴和震击轴快速运动时，铜套具有自润滑作用，加速筒芯轴和震击轴不易被磨损，不会损伤芯轴外壳本体和芯轴，将加速筒外壳及震击外壳外部的泥浆和内部的液压油隔绝，从而保证加速筒芯轴与加速筒之间良好的密封性能，及震击芯轴与震击外壳之间良好的密封性能。
进一步的，第一动密封结构还包括第一密封圈和加速组合密封圈，加速筒芯轴与加速铜套通过加速组合密封圈隔绝外部的泥浆和内部的液压油，加速铜套与加速筒外壳通过第一密封圈密封，彻底将加速筒外壳内的液压油与外部的泥浆隔离开，即使加速筒芯轴高速运动时，由于加速铜套的自润滑作用，也不会对加速筒芯轴和加速筒外壳起到磨损作用，再通过加速组合密封圈和密封圈的密封，保证密封结构的完整性，提高了密封结构的使用寿命，满足了加速筒芯轴在高温高压条件下的密封要求。
进一步的，加速铜套包括加速铜套本体和加速铜套压环，加速铜套压环通过若干数量螺钉与加速铜套本体连接，加速组合密封圈设置在加速铜套本体中，
进一步的，加速组合密封圈包括第一刮泥环、第二密封圈、第一支撑环、第一密封环和第三密封圈，刮泥环设在加速铜套本体的槽子中，刮泥环与加速铜套本体的槽子之间设置若干密封圈，使得刮泥环与加速筒芯轴密切接触，达到能将加速筒芯轴的异物刮除作用；在加速铜套本体的另一道槽子中设置有支撑环，用于加速铜套与加速筒芯轴之间间隙均匀，起扶正加速铜套作用；在加速铜套本体的又另一道开口槽子中设置有密封环，密封环上面设置有密封圈，用于提供密封环一定的弹性使得与加速筒芯轴密切接触，起密封作用。
进一步的，第二动密封结构还包括密封圈和震击组合密封圈，震击轴与震击铜套通过震击组合密封圈密封，震击筒套与震击外壳通过密封圈密封，隔绝外部泥浆和内部液压油。当震击轴高速运动时，由于震击铜套的自润滑作用，也不会对震击轴和震击外壳起到磨损作用，再通过震击组合密封圈和密封圈的密封，保证密封结构的完整性，提高了密封结构的使用寿命，满足了震击轴在高温高压条件下的密封要求。
进一步的，震击外壳上设置有孔，并设置有若干数量防退顶丝，用来固定震击铜套。
进一步的，震击组合密封圈包括第二刮泥环、第五密封圈、第二支撑环、第二密封环和第六密封圈，刮泥环设在震击铜套的槽子中，刮泥环与震击铜套的槽子之间设置若干密封圈，使得刮泥环与震击轴密切接触，达到能将震击轴的异物刮除作用；在震击铜套的另一道槽子中设置有支撑环，用于震击铜套与震击轴之间间隙均匀，起扶正震击铜套作用；在震击铜套的又另一道开口槽子中设置有密封环，密封环上面设置有密封圈，用于提供密封环一定的弹性使得与震击轴密切接触，起密封作用。
本发明还公开了具有上述动密封结构的震击器，该震击器的芯轴与芯轴外壳之间具有良好的密封性能，使用寿命长，方便测井作业的进行。
附图说明
图1为本发明的第一动密封结构原理图；
图2为本发明的加速筒芯轴受到上拉力时的运动结构图；
图3为本发明的加速筒芯轴密封结构图；
图4为本发明的第二动密封结构原理图；
图5为本发明的震击轴受到上拉力时的运动结构图；
图6为本发明的震击轴密封结构图；
其中：1-1为加速筒芯轴，1-2为第一密封圈，1-3为加速筒外壳，1-4为弹簧，1-5为加速组合密封圈，1-6为加速铜套，1-5-1为第一刮泥环，1-5-2为第二密封圈，1-5-3为第一支撑环，1-5-4为第一密封环，1-5-5为第三密封圈，1-6-1为加速铜套本体，1-6-2为螺钉，1-6-3为加速铜套压环，2-1为震击轴，2-2为第四密封圈，2-3为复位弹簧，2-4为推套，2-5为密封活塞，2-6为震击外壳，2-7为震击组合密封圈，2-8为震击铜套，2-9为防退顶丝，2-10为第一腔体，2-11为第二腔体，2-12为进油通道，2-7-1为第二刮泥环，2-7-2为第五密封圈，2-7-3为第二支撑环，2-7-4为第二密封环，2-7-5为第六密封圈。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，一种震击器的芯轴的动密封结构，电缆式液压震击器的芯轴包括加速筒芯轴1-1和震击轴2-1，加速筒芯轴1-1外设有加速筒外壳1-3，震击轴2-1外设有震击外壳2-6，所述动密封结构包括第一动密封结构和第二动密封结构，第一动密封结构设置在加速筒芯轴1-1与加速筒外壳1-3之间的密封处，第二动密封结构设置在震击轴2-1与震击外壳2-6之间的密封处。
第一动密封结构主要采用了加速铜套1-6，还包括第一密封圈1-2和加速组合密封圈1-5。加速筒外壳1-3包括内腔和开口端，加速筒芯轴1-1一端置于内腔中，另一端伸出开口端；加速铜套1-6设置于加速筒外壳1-3的开口端与加速筒芯轴1-1之间的间隙内，加速铜套1-6与加速筒外壳1-3形成的空腔内充满液压油，加速筒芯轴1-1与加速铜套1-6通过加速组合密封圈1-5密封外部的泥浆和内部的液压油。加速铜套1-6与加速筒外壳1-3通过第一密封圈1-2密封。即使加速铜套1-6和加速筒外壳1-3的制度精度再高，也会有压差，引起少量渗漏。密封圈属于填料密封，维护保养也方便，加设第一密封圈1-2和加速组合密封圈1-5增加了加速铜套1-6和加速筒外壳1-3之间的密封性能。
弹簧1-4设置在加速筒芯轴1-1中，一端顶住加速筒芯轴1-1，另一端顶住加速铜套1-6。
如图2所示，加速铜套1-6包括加速铜套本体1-6-1和加速铜套压环1-6-2，加速组合密封圈1-5设置在加速铜套本体1-6-1中，加速铜套压环1-6-2通过若干数量螺钉1-6-3连接在加速铜套本体1-6-1上。
如图2所示，加速组合密封圈1-5包括第一刮泥环1-5-1、第二密封圈1-5-2、第一支撑环1-5-3、第一密封环1-5-4和第三密封圈1-5-5，加速铜套本体1-6-1上开有第一槽子、第二槽子和第三槽子，第一刮泥环1-5-1设在加速铜套本体1-6-1的第一槽子中，第一刮泥环1-5-1与加速铜套本体1-6-1的槽子之间设置若干第二密封圈1-5-2，使得第一刮泥环1-5-1与加速筒芯轴1-1密切接触，达到能将加速筒芯轴1-1的异物刮除作用。第二密封圈1-5-2是为了给刮泥环提供一定的弹性压力，使得刮泥效果更好。在加速铜套本体1-6-1的第二槽子中设置有第一支撑环1-5-3，用于加速铜套1-6与加速筒芯轴1-1之间间隙均匀，起扶正加速铜套1-6作用。在加速铜套本体1-6-1的第三槽子中设置有第一密封环1-5-4，第一密封环1-5-4上面设置有第三密封圈1-5-5，用于提供第一密封环1-5-4一定的弹性使得与加速筒芯轴1-1密切接触，起密封作用。
如图3所示，第二动密封结构主要采用震击铜套2-8，还包括第四密封圈2-2和震击组合密封圈2-7。震击外壳2-6包括第一腔体2-10、第二腔体2-11和进油通道2-12，第一腔体2-10一端通过进油通道2-12与第二腔体2-11连通，另一端为开口端；震击轴2-1贯穿了第一腔体2-10和第二腔体2-11，一端伸出第一腔体2-10的开口端；震击铜套2-8设于震击外壳2-6的开口端与震击轴2-1之间的间隙内；第一腔体2-10内设有复位弹簧2-3、推套2-4和密封活塞2-5，复位弹簧2-3套设在震击轴2-1上，复位弹簧2-3一端与推套2-4连接，另一端与震击铜套2-8连接；推套2-4通过密封活塞2-5与进油通道2-12连接；推套2-4与震击铜套2-8形成的空腔内充满液压油，第二腔体2-11内充满液压油；当震击轴2-1向上运动时，第二腔体2-11内的液压油从进油通道2-12流向第一腔体2-10时，液压油推动密封活塞2-5，密封活塞2-5推动推套2-4，进而压缩复位弹簧2-3。
震击轴2-1与震击铜套2-8通过震击组合密封圈2-7密封，隔绝外部泥浆和内部液压油。震击筒套2-8与震击外壳2-6通过第四密封圈2-2密封。震击外壳2-6设置有孔，并设置有若干数量防退顶丝2-9，用来固定震击铜套2-8。
如图4所示，震击组合密封圈2-7包括第二刮泥环2-7-1、第五密封圈2-7-2、第二支撑环2-7-3、第二密封环2-7-4和第六密封圈2-7-5；第二刮泥环2-7-1设置在震击铜套2-8的槽子中。第二刮泥环2-7-1与震击铜套2-8的槽子之间设置若干第五密封圈2-7-2，使得第二刮泥环2-7-1与震击轴2-1密切接触，达到能将震击轴2-1的异物刮除作用。在震击铜套2-8的另一道槽子中设置有第二支撑环2-7-3，用于震击铜套2-8与震击轴2-1之间间隙均匀，起扶正震击铜套2-8作用。在震击铜套2-8的又另一道开口槽子中设置有第二密封环2-7-4，第二密封环2-7-4上面设置有第六密封圈2-7-5，用于提供第二密封环2-7-4一定的弹性使得与震击轴2-1密切接触，起密封作用。第二密封环2-7-4采用改性四氟，单独使用不能密封，弹性差，寿命短，易变性，增加了第六密封圈2-7-5可将第二密封环2-7-4压紧，给予弹性压力，这样才能密封住，第六密封圈2-7-5的弹性较好。
第一密封圈1-2、第二密封圈1-5-2、第三密封圈1-5-5、第四密封圈2-2第五密封圈2-7-2和第六密封圈2-7-5采用O形圈或X形圈。
如图1～3所示，加速筒芯轴1-1相对加速铜套1-6快速运动。加速铜套1-6一侧是泥浆，另一侧是液压油。井下几千米，仪器承受一定的泥浆压力，仪器内部存在液压油平衡内外压力，此时加速铜套1-6与加速筒芯轴1-1之间存在高压。基于以上几点：高温，高压和快速运动，设置有第一刮泥环1-5-1，第一刮泥环1-5-1设在加速铜套本体1-6-1的槽子中。第一刮泥环1-5-1与加速铜套本体1-6-1的槽子之间设置若干第二密封圈1-5-2，使得第一刮泥环1-5-1与加速筒芯轴1-1密切接触，达到能将加速筒芯轴1-1的异物刮除作用。在加速铜套本体1-6-1的另一道槽子中设置有第一支撑环1-5-3，用于加速铜套1-6与加速筒芯轴1-1之间间隙均匀，起扶正加速铜套1-6作用。在加速铜套本体1-6-1的又另一道开口槽子中设置有第一密封环1-5-4，第一密封环1-5-4上面设置有第三密封圈1-5-5，用于提供第一密封环1-5-4一定的弹性使得与加速筒芯轴1-1密切接触，起密封作用。
如图4～6所示，震击轴2-1相对震击铜套2-8快速运动。震击铜套2-8一侧是泥浆，另一侧是液压油。井下几千米，仪器承受一定的泥浆压力，仪器内部存在液压油平衡内外压力，此时震击铜套2-8与震击轴2-1之间存在高压。基于以上几点：高温，高压和快速运动，设置有第二刮泥环2-7-1，第二刮泥环2-7-1设在震击铜套2-8的槽子中。第二刮泥环2-7-1与震击铜套2-8的槽子之间设置若干第五密封圈2-7-2，使得第二刮泥环2-7-1与震击轴2-1密切接触，达到能将震击轴2-1的异物刮除作用。在震击铜套2-8的另一道槽子中设置有第二支撑环2-7-3，用于震击铜套2-8与震击轴2-1之间间隙均匀，起扶正震击铜套2-8作用。在震击铜套2-8的又另一道开口槽子中设置有第二密封环2-7-4，第二密封环2-7-4上面设置有第六密封圈2-7-5，用于提供第二密封环2-7-4一定的弹性使得与震击轴2-1密切接触，起密封作用。
本发明的工作过程如下：
在测井作业中，将电缆式液压震击器连接在仪器串的上端，尽量靠近仪器上端，建议设置在电缆连接器下端，三参数上端。
动密封使用条件：震击器下部所有仪器遇卡，即在上拉时，受到阻力。处于井下高温条件，密封处存在高压，且密封的加速筒芯轴1-1与加速铜套1-6之间，震击轴2-1与震击铜套2-8之间，均存在快速的相对运动。
当仪器遇卡，加速筒芯轴1-1会被上拉，相对加速铜套1-6相对运动，当力值达到一定数值，加速筒芯轴1-1会相对加速铜套1-6以很高的速度运动，在高温高压的情况下，要满足两者之间的密封，不至于泥浆进入到仪器内部造成仪器绝缘出现问题，进而影响测井。
加速筒芯轴1-1向上运动最终会带动震击轴2-1被上拉，震击轴2-1相对震击铜套2-8相对运动，当力值达到一定数值，震击轴2-1会相对震击外壳2-6以很高的速度运动，在高温高压的情况下，满足两者之间的密封，不至于泥浆进入到仪器内部造成仪器绝缘出现问题，进而影响测井。
此高温高压条件下芯轴的快速动密封，保证多次重复使用，不至于密封装置损坏。经过多次电缆式液压震击器工作，达到解卡效果，满足使用要求。

Claims (10)

1.一种震击器的芯轴的动密封结构，其特征在于，包括第一动密封结构和第二动密封结构，第一动密封结构包括加速铜套(1-6)，加速铜套(1-6)设置于加速筒外壳(1-3)的开口端与加速筒芯轴(1-1)之间的间隙内，加速铜套(1-6)与加速筒外壳(1-3)形成的空腔内充满液压油，当加速筒芯轴(1-1)运动时，能够将加速筒外壳(1-3)外部的泥浆和内部的液压油隔绝；
第二动密封结构包括震击铜套(2-8)，震击铜套(2-8)设于震击外壳(2-6)的开口端与震击轴(2-1)之间的间隙内，震击铜套(2-8)与震击外壳(2-6)形成的空腔内充满液压油，当震击轴(2-1)运动时，能够将震击外壳(2-6)外部的泥浆和内部的液压油隔绝。
2.根据权利要求1所述的震击器的芯轴的动密封结构，其特征在于，第一动密封结构还包括第一密封圈(1-2)和加速组合密封圈(1-5)，加速筒芯轴(1-1)与加速铜套(1-6)通过加速组合密封圈(1-5)密封，加速铜套(1-6)与加速筒外壳(1-3)通过第一密封圈(1-2)密封。
3.根据权利要求2所述的震击器的芯轴的动密封结构，其特征在于，加速铜套(1-6)包括加速铜套本体(1-6-1)和加速铜套压环(1-6-2)，加速铜套压环(1-6-2)通过若干数量螺钉(1-6-3)与加速铜套本体(1-6-1)连接。
4.根据权利要求2所述的震击器的芯轴的动密封结构，其特征在于，加速组合密封圈(1-5)设置在加速铜套本体(1-6-1)中，加速组合密封圈(1-5)包括第一刮泥环(1-5-1)、第二密封圈(1-5-2)、第一支撑环(1-5-3)、第一密封环(1-5-4)和第三密封圈(1-5-5)；
加速铜套本体(1-6-1)上开有第一槽子、第二槽子和第三槽子，第一刮泥环(1-5-1)和第二密封圈(1-5-2)设在第一槽子中，第一刮泥环(1-5-1)通过第二密封圈(1-5-2)与加速筒芯轴(1-1)密封；
第一支撑环(1-5-3)设在第二槽子中；
第一密封环(1-5-4)和第三密封圈(1-5-5)设在第三槽子中，第一密封环(1-5-4)通过第三密封圈(1-5-5)与加速筒芯轴(1-1)密封。
5.根据权利要求4所述的震击器的芯轴的动密封结构，其特征在于，第一密封圈(1-2)、第二密封圈(1-5-2)和第三密封圈(1-5-5)采用O形圈或X形圈。
6.根据权利要求1所述的震击器的芯轴的动密封结构，其特征在于，震击铜套(2-8)通过防退顶丝(2-9)与震击外壳(2-6)固定连接，防退顶丝(2-9)设在震击外壳(2-6)上的开孔内。
7.根据权利要求1所述的震击器的芯轴的动密封结构，其特征在于，第二动密封结构还包括第四密封圈(2-2)和震击组合密封圈(2-7)，震击轴(2-1)与震击铜套(2-8)通过震击组合密封圈(2-7)密封，震击铜套(2-8)与震击外壳(2-6)通过第四密封圈(2-2)密封。
8.根据权利要求7所述的震击器的芯轴的动密封结构，其特征在于，震击组合密封圈(2-7)包括第二刮泥环(2-7-1)、第五密封圈(2-7-2)、第二支撑环(2-7-3)、第二密封环(2-7-4)和第六密封圈(2-7-5)；
震击铜套(2-8)上开有第一槽子、第二槽子和第三槽子，第二刮泥环(2-7-1)和第五密封圈(2-7-2)设在第一槽子中，第二刮泥环(2-7-1)通过第五密封圈(2-7-2)与震击轴(2-1)密封；
第二支撑环(2-7-3)设在第二槽子中；
第二密封环(2-7-4)和第六密封圈(2-7-5)设在第三槽子中，第二密封环(2-7-4)通过第六密封圈(2-7-5)与震击轴(2-1)密封。
9.根据权利要求8所述的震击器的芯轴的动密封结构，其特征在于，第四密封圈(2-2)、第五密封圈(2-7-2)和第六密封圈(2-7-5)采用O形圈或X形圈。
10.基于权利要求1～9任意一项所述的震击器的芯轴的动密封结构的震击器。
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