CN113323614B - 连续油管用液动上击冲击器及连续油管工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续油管用液动上击冲击器及连续油管工具，所述上击冲击器包括上接头、芯轴、上活塞、压缩弹簧、弹簧外筒、主壳体、密封壳体、下接头、流量阀、阀座、导向套和复位弹簧。其中，上接头将芯轴与上部油管连接，上活塞与芯轴固定连接，阀座固定设置在上活塞中，弹簧外筒、密封壳体主壳体依次固定连接且套设在芯轴和上活塞外壁上，压缩弹簧设置在芯轴外壁与弹簧外筒内壁之间，流量阀、导向套和复位弹簧从上到下设置在主壳体内壁、上活塞下端面、下接头上端面之间形成的第二腔体；流量阀上端进入上活塞中，流量阀下端进入导向套中；下接头上端与主壳体下端固定连接。本发明具有操作简单、震击频率高、效果稳定、用途广泛等优点。

Description

连续油管用液动上击冲击器及连续油管工具

技术领域

本发明涉及石油与天然气钻探工程井下工具技术领域，具体地，涉及一种连续油管用液动上击冲击器及连续油管工具。

背景技术

连续油管作业由于其低成本、不压井、高效率和作业方式多样性的优势，越来越得到大家的推广使用，目前用连续油管工具进行打捞、解卡作业时，主要依靠连续油管液压震击器进行，但震击器由于其震击频率低，震击效果不太稳定，且不能解决连续油管的缠绕问题，导致在很多井位解卡失败。

专利申请号为：CN201910513132.7，名称为“钻井解卡液动高频强击器”公开了包括阀总成、下击活塞总成、上击活塞总成、传力总成组成的液动冲击器。其中：阀总成主要由上接头、阀弹簧、阀座、阀头、阀杆等主要零件组成。下击活塞总成主要由上外筒、下击活塞、下击一级弹簧、下击二级弹簧、提升弹簧、支撑环一、限位环、撞击头等主要零件组成。上击活塞总成主要由中外筒、下外筒、中间接头、密封座、上击活塞、上击一级弹簧、上击二级弹簧、上击三级弹簧、上击四级弹簧、上芯轴、中芯轴、下芯轴、过渡接头、支撑环二、支撑环三、支撑环四、支撑环五组成；所述支撑环二位于上击一级弹簧下方；所述支撑环三位于上击二级弹簧下方；所述支撑环四位于上击三级弹簧下方；所述支撑环五位于上击四级弹簧下方。传力总成主要由防掉接头、扭力套、扭力销轴、传力接头、撞击头、下接头等主要零件组成。但该液动高频强击器存在结构复杂、弹簧构件较多、震击不稳定、磨损严重等问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种操作简单、震击频率高、避免缠绕的连续油管用液动上击冲击器。又如，本发明的另一目的在于提供一种操作简单、震击频率高、避免缠绕的连续油管工具。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种连续油管用液动上击冲击器，所述上击冲击器包括上接头、芯轴、上活塞、压缩弹簧、弹簧外筒、主壳体、密封壳体、下接头、流量阀、阀座、导向套和复位弹簧。其中，

所述上接头具有与上部油管下端连接的上端部、轴向设置的第一流道、以及与芯轴上端固定连接的下端部；

所述芯轴的上端与上接头的下端部固定连接，所述芯轴具有轴向设置的第二流道、以及与上活塞连接的下端部，且所述芯轴包括固定连接的第一筒段和第二筒段，所述第一筒段的外径小于第二筒段的外径从而在第一筒段与第二筒段连接处形成台阶；

所述上活塞包括固定连接的第三筒段和第四筒段，所述第三筒段的内径大于第四筒段的内径，且所述第三筒段与第四筒段连接处形成有上锥形面，所述第一筒段的上端与所述芯轴的下端部固定连接；

所述阀座固定设置在所述第四筒段内，所述阀座具有轴向贯穿的第三流道，且所述阀座的顶端还设置有第一接触面；

所述密封壳体套设在所述第二筒段上、且密封壳体的内壁与第二筒段的外壁接触形成密封；

所述弹簧外筒套设在所述第一筒段上且弹簧外筒的下端与密封壳体的上端固定连接，弹簧外筒的内径大于第一筒段的外径以使弹簧外筒和第一筒段之间形成第一腔体；

所述压缩弹簧设置在所述第一腔体中，且压缩弹簧的上端作用在弹簧外筒上，下端作用在所述台阶上；

所述主壳体套设在所述第二筒段和上活塞外壁上，且主壳体的上端与密封壳体下端固定连接，主壳体的下端与下接头的上端固定连接；

在所述主壳体内壁、上活塞下端面、下接头上端面之间形成了第二腔体；

所述流量阀、导向套和复位弹簧设置在所述第二腔体中。其中，

所述流量阀包括从上到下固定连接的第一圆段、第二圆段和第三圆段，其中，所述第一圆段的外径大于所述第二圆段的外径，所述第二圆段的外径小于等于所述第三流道的直径；所述第二圆段外壁上轴向设置有至少一条流量槽；所述第一圆段的下端部形成有第二接触面，所述第二接触面能够与所述第一接触面贴合将第三流道封堵；

所述导向套包括固定连接的第五筒段和第六筒段以及轴向贯穿第五筒段和第六筒段的第四流道，其中，所述第五筒段的外壁与第二腔体内壁贴合，所述第六筒段的外径小于所述第五筒段的外径，且所述第六筒段上还沿径向设置有第一通孔；

所述复位弹簧的上端部套设在所述第六筒段的外壁上，且复位弹簧的上端作用在所述第五筒段的下端，且复位弹簧的下端作用在所述下接头的上端；

所述流量阀的第一圆段设置在所述第三筒段内，且所述流量阀的第三圆段以及部分第二圆段穿过第五筒段进入第六筒段内；所述第六筒段内设置有限制第三圆段继续向下运动的下锥形面；

所述下接头的上端与主壳体的下端固定连接，下接头包括沿轴向设置的第四流道。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述上击冲击器还可包括节流阀，所述节流阀设置在所述芯轴的第一筒段的上端以增大上活塞承受液体压力的横截面积。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述上击冲击器还可包括弹簧座，所述弹簧座设置在所述第二腔体中且弹簧座的上端与复位弹簧的下端接触，弹簧座的下端与下接头的上端接触，弹簧座上开设有泄流槽，所述泄流槽将第二腔体与第四流道连通。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述上击冲击器还可包括上弹簧垫圈，所述上弹簧垫圈设置在所述第一腔体中且位于压缩弹簧的下端与所述台阶之间。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述上击冲击器还可包括长键槽、平键和短键槽，其中，所述长键槽轴向设置在所述芯轴的第二筒段的外壁上，所述短键槽轴向设置在所述密封壳体的内壁上，所述长键槽和所述短键槽的位置相互对应，所述平键分别作用在所述长键槽和短键槽中以限制芯轴相对密封壳体轴向转动。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述上击冲击器还可包括：活塞密封环和活塞轴套，所述活塞密封环和活塞轴套设置在上活塞外壁与主壳体内壁之间且活塞轴套位于活塞密封环之上；密封环和滑动轴套，所述密封环和滑动轴套设置在主壳体的内壁与芯轴第二筒段的外壁之间且滑动轴套设置在密封环之下。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述上击冲击器还可包括上缓冲弹簧、下弹簧垫圈、下缓冲弹簧、销钉和销钉孔，其中，

所述销钉孔径向设置在所述流量阀的第二圆段上，所述下弹簧垫圈套设在所述第二圆段上，所述销钉将所述下弹簧垫圈与第二圆段固定；

所述上缓冲弹簧的一端作用在所述下弹簧垫圈的上端，另一端作用在所述阀座的下端，所述下缓冲弹簧的一端作用在所述下弹簧垫圈的下端，另一端作用在所述导向套上。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述复位弹簧的刚度大于所述压缩弹簧的刚度，所述压缩弹簧的刚度大于所述上缓冲弹簧和下缓冲弹簧的刚度。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述第二圆段的外壁上沿轴向可设置有2~4条流量槽，所述2~4条流量槽沿第二圆段的周向均匀分布；所述第二圆段的截面为十字型。

本发明另一方面提供了一种连续油管工具，所述连续油管工具包括如上任意一项所述的连续油管用液动上击冲击器。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

（1）本发明中的连续油管用液动上击冲击器采用液压力与弹簧力相互转换的方式来调节流量阀节流开口的大小，达到连续往复冲击的目的，结构简单、稳定性高；

（2）本发明采用两组缓冲弹簧对流量阀的快速移动进行缓冲，解决了流量阀的冲击磨损问题，延长了流量阀及相应冲击部件的使用寿命；

（3）本发明的连续油管用液动上击冲击器使用范围广，可在诸如打捞、解卡、开关滑套、管柱整形等多个领域进行使用。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本发明的一个示例性实施例的连续油管用液动上击冲击器处于初始状态的结构示意图；

图2示出了本发明的一个示例性实施例的连续油管用液动上击冲击器处于工作状态的结构示意图；

图3示出了图1中上活塞的结构示意图；

图4示出了沿图3中的线A-A截取的剖视图；

图5示出了图1中流量阀的结构示意图。

附图标记说明：

1-上接头、2-芯轴、3-节流阀、4-弹簧外筒、5-密封壳体、6-主壳体、7-下接头、8-上活塞、9-阀座、10-流量阀、11-下弹簧垫圈、12-上缓冲弹簧、13-导向套、14-下缓冲弹簧、15-弹簧座、16-复位弹簧、21-第二流道、22-长键槽、41-压缩弹簧、42-上弹簧垫圈、51-短键槽、52-密封环、53-滑动轴套、81-第二通孔、82-活塞密封环、83-活塞轴套、101-流量槽、102-销钉孔、131-第一通孔、151-泄流槽。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的连续油管用液动上击冲击器及连续油管工具。需要说明的是，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“上”、“下”、“内”、“外”仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。

在本发明的第一示例性实施例中，连续油管用液动上击冲击器主要包括上接头、芯轴、上活塞、压缩弹簧、弹簧外筒、主壳体、密封壳体、下接头、流量阀、阀座、导向套和复位弹簧。

其中，上接头具有与上部油管下端连接的上端部、轴向设置的第一流道、以及与芯轴上端固定连接的下端部。例如，上接头上端部和下端部可分别设置有螺纹，上接头通过螺纹分别与上部油管和芯轴实现固定密封连接，从而将上部油管中的液体传送给芯轴。

芯轴的上端与上接头的下端部固定连接，芯轴具有轴向设置的第二流道、以及与上活塞连接的下端部，且芯轴包括固定连接的第一筒段和第二筒段，第一筒段的外径小于第二筒段的外径从而在第一筒段与第二筒段连接处形成台阶；具体来讲，芯轴整体为筒状且包括从上到下固定连接的第一筒段和第二筒段，第一筒段上端与上接头下端固定连接，第二筒段下端与上活塞上端固定密封连接。第一筒段的外径小于第二筒段的外径，从而在第一筒段与第二筒段连接处形成台阶。

上活塞包括固定连接的第三筒段和第四筒段，第三筒段的内径大于第四筒段的内径，且第三筒段与第四筒段连接处形成有上锥形面，第一筒段的上端与所述芯轴的下端部固定连接。具体来讲，上活塞整体为筒状结构且包括上下固定连接的第三筒段和第四筒段，第三筒段的内径大于第四筒段的内径。阀座固定设置在所述第四筒段内，阀座具有轴向贯穿的第三流道，且阀座上端还设置有第一接触面；具体来讲，阀座为圆筒状结构，阀座固定密封设置在上活塞的第四筒段内（例如，螺纹连接）。在阀座上轴向设置有供流量阀上端穿过的第三流道，阀座的顶端还设置有与流量阀上端接触将第三流道封闭的第一接触面。

密封壳体套设在所述第二筒段上、且密封壳体的内壁与第二筒段外壁接触形成密封；弹簧外筒套设在所述第一筒段上且弹簧外筒的下端与密封壳体的上端固定连接，弹簧外筒的内径大于第一筒段的外径以使弹簧外筒和第一筒段之间形成第一腔体；压缩弹簧设置在所述第一腔体中，且压缩弹簧的上端作用在弹簧外筒上，压缩弹簧的下端作用在所述台阶上。具体来讲，密封壳体为筒状结构，密封壳体套设在芯轴的第二筒段上且其内壁与第二筒段外壁贴合形成密封。弹簧外筒也为筒状结构，弹簧外筒的下端与密封壳体的上端固定密封连接（例如，螺纹连接）。弹簧外筒套设在芯轴的第一筒段上且弹簧外筒的中间部分内壁向内凹陷，从而在弹簧外筒内壁与第一筒段外壁之间形成圆筒形的第一腔体。压缩弹簧设置在第一腔体中，其上端作用在弹簧外筒上，下端作用在第一筒段和第二筒段连接处的台阶上。

主壳体套设在所述第二筒段和上活塞外壁上，且主壳体的上端与密封壳体下端固定连接，下端与下接头的上端固定连接。具体来讲，主壳体为圆筒状结构，主壳体的上端与密封壳体的下端形成固定密封连接（例如，螺纹连接）。主壳体套设在芯轴的第二筒段和上活塞外壁上，主壳体的内壁与芯轴第二筒段外壁以及上活塞外壁贴合。芯轴和上活塞能够在密封壳体以及主壳体中上下移动或转动。

在主壳体内壁、上活塞下端面、下接头上端面形成了圆柱形的第二腔体。流量阀、导向套和复位弹簧均设置在所述第二腔体中。

其中，流量阀包括从上到下固定连接的第一圆段、第二圆段和第三圆段，其中，第一圆段的外径大于所述第二圆段的外径，第二圆段的外径小于等于所述第三流道的直径，从而使第二圆段能够穿过第三流道。所述第二圆段外壁上轴向设置有至少一条流量槽，从而在第二圆段外壁与第三流道之间形成供液体通过的流道。第一圆段的下端部形成有第二接触面，所述第二接触面能够与所述第一接触面贴合将第三流道封堵。例如，第一接触面和第二接触面可以为锥形接触面。这里，所述第二圆段外壁上可轴向设置有2~4条流量槽，所述2~4条流量槽沿第二圆段周向均匀分布。例如，所述第二圆段的截面可为十字型。

导向套包括固定连接的第五筒段和第六筒段以及轴向贯穿第五筒段和第六筒段的第四流道，其中，所述第五筒段的外径与主壳体内壁贴合，所述第六筒段的外径小于第五筒段的外径，且第六筒段上还径向设置有第一通孔。具体来讲，导向套包括上下固定连接的第五筒段和第六筒段，第五筒段的外径与主壳体内壁贴合，第六筒段的外径小于第五筒段，在第五筒段和第六筒段连接处形成有台阶。导向套还具有轴向设置的第四流道，第四流道贯穿第五筒段和第六通道，在第六筒段上径向贯穿设置有第一通孔。例如，所述第一通孔可包括沿第六筒段周向均布的2~4个通孔。

复位弹簧上端部套设在所述第六筒段的外壁上，且复位弹簧上端作用在所述第五筒段的下端，复位弹簧的下端作用在所述下接头上端。具体来讲，复位弹簧套设在导向套第六筒段的外壁上，其上端作用在第五筒段和第六筒段连接处形成的台阶上，其下端作用在下接头上端面上，从而在导向套向下移动的过程中被压缩。

流量阀的第一圆段设置在所述第三筒段内，且流量阀第三圆段以及部分第二圆段穿过第五筒段进入第六筒段内；第六筒段内设置有限制第三圆段继续向下运动的下锥形面。具体来讲，流量阀的第一圆段进入上活塞的第三筒体内部，且第二圆段的上部分设置在阀座的第三流道中；同时第三圆段以及第二圆段下端依次穿过导向套的第五筒段进入第六筒段中。在第六筒段内还设置有与第三圆段下端接触的下锥形面，流量阀第三圆段下端与所述下锥形面接触从而限制流量阀在导向套中下行的位置。

下接头具有与下游部件上端连接的下端部以及轴向设置的第四流道。具体来讲，下接头的上端部与主壳体下端部固定密封连接，下接头的下端部用于与下游部件（例如，下部油管）固定密封连接，下接头上轴向设置有第四流道，第四流道将上击冲击器内部的流体输送到下游部件中。

在本示例性实施例中，第三筒段上可沿径向设置有第二通孔。例如，第二通孔可为螺纹孔，当上活塞和芯轴是通过螺纹连接时，通过设置第二通孔可以安装紧定螺钉防止上活塞和芯轴退扣。例如，第二通孔可包括沿第三筒段周向均布的2~4个螺纹孔。

在示例性实施例中，上击冲击器还可包括节流阀，所述节流阀设置在所述芯轴的第一筒段上端以增大上活塞承受液体压力的横截面积。具体来讲，由于流量阀和阀座在向下运动的过程中会逐渐分离，导致液体压力作用在上活塞上的横截面积会大量减少，上活塞受到的向下的推力也会大量减少，由于节流阀的内径远小于芯轴内孔的内径，所以设置节流阀的可以补充一部分压力作用在上活塞上的横截面积。

在本示例性实施例中，上击冲击器还可包括弹簧座，所述弹簧座设置在所述第二腔体中且弹簧座的上端与复位弹簧的下端接触，弹簧座的下端与下接头的上端接触，弹簧座上开设有泄流槽，所述泄流槽将第二腔体与第四流道连通。

在本示例性实施例中，上击冲击器还可包括上弹簧垫圈，所述上弹簧垫圈设置在所述第一腔体中且位于压缩弹簧的下端与芯轴2的第一筒体和第二筒体形成的台阶之间。

在本示例性实施例中，上击冲击器还可包括长键槽、平键和短键槽，其中，所述长键槽沿轴向设置在所述芯轴的第二筒段的外壁上，所述短键槽沿轴向设置在所述密封壳体的内壁上，所述长键槽和所述短键槽的位置相互对应，所述平键分别作用在所述长键槽和短键槽中以限制芯轴相对密封壳体轴向转动。例如，长键槽可包括沿第二筒段外壁轴向均匀分布的2~4个矩形凹槽，短键槽可包括对应设置在密封壳体内壁上的2~4个矩形凹槽。

在本示例性实施例中，所述上击冲击器还可包括：活塞密封环和活塞轴套，所述活塞密封环和活塞轴套设置在上活塞的外壁与主壳体的内壁之间且活塞轴套位于活塞密封环之上。具体来讲，在上活塞第三段外壁上可设置有安装活塞密封环和活塞轴套的凹槽，通过设置活塞密封环和活塞轴套可以增加上活塞与主壳体内壁之间的密封性以及轴向的滑动性。所述上击冲击器还可包括密封环和滑动轴套，所述密封环和滑动轴套设置在密封壳体的内壁与芯轴的第二筒段的外壁之间且滑动轴套设置在密封环之下。具体来讲，在密封壳体内壁上可设置有安装密封环和滑动轴套的凹槽，通过设置密封环和滑动轴套可以使密封壳体内壁和芯轴第二筒段外壁之间的密封性和滑动性。

在本示例性实施例中，所述上击冲击器还可包括上缓冲弹簧、下弹簧垫圈、下缓冲弹簧、销钉和销钉孔。其中，所述销钉孔径向设置在所述流量阀的第二圆段上，所述下弹簧垫圈套设在所述第二圆段上，所述销钉将所述下弹簧垫圈与第二圆段固定；所述上缓冲弹簧的一端作用在所述下弹簧垫圈上端，另一端作用在所述阀座下端，所述下缓冲弹簧的一端作用在所述下弹簧垫圈下端，另一端作用在所述导向套上。

在本示例性实施例中，所述复位弹簧的刚度大于所述压缩弹簧的刚度，所述压缩弹簧的刚度大于所述上缓冲弹簧和下缓冲弹簧的刚度。

图1示出了本发明的一个示例性实施例的连续油管用液动上击冲击器处于初始状态的结构示意图；图2示出了本发明的一个示例性实施例的连续油管用液动上击冲击器处于工作状态的结构示意图；图3示出了图1中上活塞的结构示意图；图4示出了沿图3中的线A-A截取的剖视图；图5示出了图1中流量阀的结构示意图。

在本发明的第二示例性实施例中，如图1~5中所示，连续油管用液动上击冲击器主要包括上接头1、芯轴2、上活塞8、压缩弹簧41、弹簧外筒4、主壳体6、密封壳体5、下接头7、流量阀10、阀座9、导向套13和复位弹簧16。

其中，如图1中所示，上接头1具有与上部油管的下端连接的上端部、轴向设置的第一流道、以及与芯轴2的上端固定连接的下端部。例如，上接头上端部和下端部可分别设置有螺纹，上接头通过螺纹分别与上部油管和芯轴实现固定密封连接，从而将上部油管中的液体传送给芯轴。

如图1中所示，芯轴2的上端与上接头1的下端部固定连接，芯轴2具有轴向设置的第二流道21、以及与上活塞8连接的下端部，且芯轴2包括固定连接的第一筒段和第二筒段，第一筒段的外径小于第二筒段的外径从而在第一筒段与第二筒段连接处形成台阶。具体来讲，芯轴整体为筒状且包括从上到下固定连接的第一筒段和第二筒段，第一筒段的上端与上接头的下端固定连接，第二筒段的下端与上活塞的上端固定密封连接。第一筒段的外径小于第二筒段的外径，从而在第一筒段与第二筒段连接处形成台阶。

上活塞8包括固定连接的第三筒段和第四筒段，第三筒段的内径大于第四筒段的内径，第三筒段与第四筒段连接处内壁上形成有上锥形面，所述上锥形面用于流体对上活塞8施加向下的推力第一筒段的上端与所述芯轴2的下端部固定连接，第三筒段上可沿径向设置有第二通孔。例如，第二通孔可为螺纹孔。

具体来讲，如图1和5中所示，上活塞8整体为筒状结构且包括上下固定连接的第三筒段和第四筒段，第三筒段的内径大于第四筒段的内径。另外，第三筒段上径向贯穿设置有第二通孔81，第二通孔的形状可为螺纹孔。当上活塞8和芯轴2是通过螺纹连接时，通过设置第二通孔81可以安装紧定螺钉防止上活塞8和芯轴2退扣。例如，第二通孔可包括沿第三筒段周向均布的2~4个螺纹孔。

阀座固定设置在所述第四筒段内，阀座具有轴向贯穿的第三流道，且阀座上端还设置有第一接触面；具体来讲，如图1所示，阀座9为圆筒状结构，阀座9固定密封设置在上活塞8的第四筒段内（例如，螺纹连接）。在阀座9上轴向设置有供流量阀10上端穿过的第三流道，阀座9的顶端还设置有与流量阀10上端接触将第三流道封闭的第一接触面。

密封壳体套设在所述第二筒段上、且密封壳体的内壁与第二筒段外壁接触形成密封；所述弹簧外筒套设在所述第一筒段上且弹簧外筒的下端与密封壳体的上端固定连接，弹簧外筒的内径大于第一筒段的外径以使弹簧外筒和第一筒段之间形成第一腔体；压缩弹簧设置在所述第一腔体中，且压缩弹簧的上端作用在弹簧外筒上，压缩弹簧的下端作用在所述台阶上。具体来讲，如图1中所示，密封壳体5为筒状结构，密封壳体5套设在芯轴2的第二筒段上且其内壁与第二筒段外壁贴合形成密封。弹簧外筒4也为筒状结构，弹簧外筒4的下端与密封壳体5的上端固定密封连接（例如，螺纹连接）。弹簧外筒4套设在芯轴2的第一筒段上且弹簧外筒4的中间部分内壁向内凹陷，从而在弹簧外筒4内壁与第一筒段外壁之间形成圆筒形的第一腔体。压缩弹簧41设置在第一腔体中，其上端作用在弹簧外筒4上，下端作用在第一筒段和第二筒段连接处的台阶上。

主壳体套设在所述第二筒段和上活塞外壁上，且主壳体的上端与密封壳体下端固定连接，下端与下接头的上端固定连接。具体来讲，如图1中所示，主壳体6为圆筒状结构，主壳体6的上端与密封壳体5的下端形成固定密封连接（例如，螺纹连接）。主壳体6套设在芯轴2的第二筒段和上活塞8外壁上，主壳体6的内壁与芯轴2第二筒段外壁以及上活塞8外壁贴合。芯轴2和上活塞8能够在密封壳体5以及主壳体6中上下移动或转动。

如图1中所示，在主壳体6内壁、上活塞8下端面、下接头7上端面之间形成了圆柱形的第二腔体。流量阀10、导向套13和复位弹簧16均设置在所述第二腔体中。

其中，如图1和图3中所示，流量阀10包括从上到下固定连接的第一圆段、第二圆段和第三圆段，其中，第一圆段的外径大于所述第二圆段的外径，第二圆段的外径小于等于所述第三流道的直径，从而使第二圆段能够穿过第三流道。所述第二圆段外壁上轴向设置有至少一条流量槽101，从而在第二圆段外壁与第三流道之间形成供液体通过的流道。第一圆段的下端部形成有第二接触面，所述第二接触面能够与所述第一接触面贴合将阀座9的第三流道封堵。例如，第一接触面和第二接触面可以为锥形接触面。这里，所述第二圆段外壁上可轴向设置有2~4条流量槽101，所述2~4条流量槽101沿第二圆段周向均匀分布。如图4所示，当第二圆段外壁上设置有4条流量槽101时，第二圆段的截面可为十字型。

导向套包括固定连接的第五筒段和第六筒段以及轴向贯穿第五筒段和第六筒段的第四流道，其中，所述第五筒段的外径与主壳体6内壁贴合，所述第六筒段的外径小于第五筒段的外径，且第六筒段上还径向设置有第一通孔。具体来讲，如图1中所示，导向套13包括上下固定连接的第五筒段和第六筒段，第五筒段的外径与主壳体6内壁贴合，第六筒段的外径小于第五筒段，在第五筒段和第六筒段连接处形成有台阶。导向套13还具有轴向设置的第四流道，第四流道贯穿第五筒段和第六通道，在第六筒段上径向贯穿设置有第一通孔131。例如，所述第一通孔可包括沿第六筒段周向均布的2~4个通孔。

复位弹簧上端部套设在所述第六筒段的外壁上，且复位弹簧上端作用在所述第五筒段的下端，复位弹簧的下端作用在所述下接头上端。具体来讲，如图1中所示，复位弹簧16套设在导向套13的第六筒段的外壁上，其上端作用在第五筒段和第六筒段连接处形成的台阶上，其下端作用在下接头7上端面上，从而在导向套13向下移动的过程中被压缩。

流量阀的第一圆段设置在所述第三筒段内，且流量阀第三圆段以及部分第二圆段穿过第五筒段进入第六筒段内；第六筒段内设置有限制第三圆段继续向下运动的下锥形面。具体来讲，如图1中所示，流量阀10的第一圆段进入上活塞8的第三筒体内部，且第二圆段的上部设置在阀座9的第三流道中；同时第三圆段以及第二圆段下端依次穿过导向套13的第五筒段进入第六筒段中。在第六筒段内还设置有与第三圆段下端接触的下锥形面，流量阀10的第三圆段的下端与所述下锥形面接触从而以限制流量阀10在导向套13中下行的位置。

下接头具有与下游部件上端连接的下端部以及轴向设置的第四流道。具体来讲，如图1中所示，下接头7的上端部与主壳体6下端部固定密封连接，下接头7的下端部用于与下游部件（例如，下部油管）固定密封连接，下接头上轴向设置有第四流道，第四流道将上击冲击器内部的流体输送到下游部件中。

在本示例性实施例中，第三筒段上可沿径向设置有第二通孔。例如，第二通孔可为螺纹孔，当上活塞和芯轴是通过螺纹连接时，通过设置第二通孔可以安装紧定螺钉防止上活塞和芯轴退扣。

在示例性实施例中，如图1中所示，所述上击冲击器还可包括节流阀3，所述节流阀3设置在所述芯轴2的第一筒段上端以曾大上活塞承受液体压力的横截面积。具体来讲，由于流量阀和阀座在向下运动的过程中会逐渐分离，导致液体压力作用在上活塞上的横截面积会大量减少，上活塞受到的向下的推力也会大量减少，由于节流阀的内径远小于芯轴内孔的内径，所以设置节流阀的可以补充一部分压力作用在上活塞上的横截面积。

在本示例性实施例中，如图1中所示，所述上击冲击器还可包括弹簧座15，所述弹簧座15设置在所述第二腔体中且弹簧座15上端与复位弹簧16下端接触，弹簧座15的下端与下接头7上端接触，所述弹簧座15上开设有泄流槽151，所述泄流槽151将第二腔体与所述第四流道连通。

在本示例性实施例中，如图1中所示，所述上击冲击器还可包括上弹簧垫圈42，所述上弹簧垫圈42设置在所述第一腔体中且位于压缩弹簧41下端与芯轴2的第一筒体和第二筒体形成的台阶之间。

在本示例性实施例中，如图1中所示，所述上击冲击器还可包括长键槽22、平键和短键槽51，其中，所述长键槽22沿轴向设置在所述芯轴2的第二筒段的外壁上，所述短键槽51沿轴向设置在所述密封壳体5的内壁上，所述长键槽22和所述短键槽51的位置相互对应，所述平键分别作用在所述长键槽22和短键槽51中以限制芯轴2相对密封壳体5轴向转动。例如，长键槽可包括沿第二筒段外壁轴向均匀分布的2~4个矩形凹槽，短键槽可包括对应设置在密封壳体内壁上的2~4个矩形凹槽。

在本示例性实施例中，如图1中所示，所述上击冲击器还可包括活塞密封环82和活塞轴套83，所述活塞密封环82和活塞轴套83设置在上活塞8的外壁与主壳体6的内壁之间且活塞轴套83位于活塞密封环82之上。具体来讲，在上活塞8第三段外壁上可设置有安装活塞密封环82和活塞轴套83的凹槽，通过设置活塞密封环82和活塞轴套83可以增加上活塞8与主壳体6内壁之间的密封性以及轴向的滑动性。所述上击冲击器还可包括密封环52和滑动轴套53，所述密封环52和滑动轴套53设置在密封壳体5的内壁与芯轴2的第二筒段的外壁之间且滑动轴套53设置在密封环52之下。具体来讲，在密封壳体内壁上可设置有安装密封环和滑动轴套的凹槽，通过设置密封环和滑动轴套可以使密封壳体内壁和芯轴第二筒段外壁之间的密封性和滑动性。

在本示例性实施例中，如图1中所示，所述上击冲击器还可包括上缓冲弹簧12、下弹簧垫圈11、下缓冲弹簧14、销钉和销钉孔102。其中，所述销钉孔102径向设置在所述流量阀10的第二圆段上，所述下弹簧垫圈11套设在所述第二圆段上，所述销钉将所述下弹簧垫圈11与第二圆段固定；所述上缓冲弹簧12一端作用在所述下弹簧垫圈11上端，另一端作用在所述阀座9下端，所述下缓冲弹簧14一端作用在所述下弹簧垫圈11下端，另一端作用在所述导向套13上。

在本示例性实施例中，所述复位弹簧的刚度大于所述压缩弹簧的刚度，所述压缩弹簧的刚度大于所述上缓冲弹簧和下缓冲弹簧的刚度。

本发明点连续油管用液动上击冲击器工作原理为：

如图1中所示，需要进行震击时，将下接头7固定，施力拉动上接头1，与上接头1相连的芯轴2及与芯轴2相连的上活塞8一起向上运动，一直运动到图2中所示位置；这时，保持拉力不变，位于弹簧外筒4内的压缩弹簧41处于压缩蓄能状态；在开泵状态下，流量阀10在液体压力的作用下，由图1中所示位置快速向下移动到图2中所示位置，其第二接触面与阀座9上第一接触面贴合，将第三流道关闭；上活塞8第三筒段腔体内压力升高，在液体压力及压缩弹簧41的共同作用下，克服上活塞8受到的向上的拉力，上活塞8快速下行；同时，流量阀10也在液体压力的作用下下行，但是由于压力作用在上活塞8上的横截面积远大于作用在流量阀10上的横截面积，且由于复位弹簧16的弹簧刚度较大，所以上活塞8下行的位移远大于流量阀10下行的位移，所以流量阀10的第二接触面与阀座9上的第一接触面分开使第三流道打开，上活塞8第三筒段内的压力降低，上活塞8在拉力的作用下上行，回到图1中所示位置；同时，流量阀10在复位弹簧16的作用下上行，回到图1中所示位置，完成一个向上冲击过程，在液流的持续作用下，实现连续不断的向上冲击。

当工具上提遇阻时，只需要给工具施加一定的拉力，然后泵入足够量的液体，即可激发冲击器产生高频的冲击，当出现憋泵现象时，表示拉力过大，减小一点拉力即可。

在本发明的第三示例性实施例中，连续油管工具可包括上述第一或第二示例性实施例所述的连续油管用液动上击冲击器。

综上所述，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

（1）本发明中的连续油管用液动上击冲击器采用液压力与弹簧力相互转换的方式来调节流量阀节流开口的大小，达到连续往复冲击的目的，结构简单、稳定性高；

（2）本发明采用两组缓冲弹簧对流量阀的快速移动进行缓冲，解决了流量阀的冲击磨损问题，延长了流量阀及相应冲击部件的使用寿命；

（3）本发明的连续油管用液动上击冲击器使用范围广，可在诸如打捞、解卡、开关滑套、管柱整形等多个领域进行使用。

尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (10)

1.一种连续油管用液动上击冲击器，其特征在于，所述上击冲击器包括上接头、芯轴、上活塞、压缩弹簧、弹簧外筒、主壳体、密封壳体、下接头、流量阀、阀座、导向套和复位弹簧，其中，

所述上接头具有与上部油管下端连接的上端部、轴向设置的第一流道、以及与芯轴上端固定连接的下端部；

所述芯轴的上端与上接头的下端部固定连接，所述芯轴具有轴向设置的第二流道、以及与上活塞连接的下端部，且所述芯轴包括固定连接的第一筒段和第二筒段，所述第一筒段的外径小于第二筒段的外径从而在第一筒段与第二筒段连接处形成台阶；

所述上活塞包括固定连接的第三筒段和第四筒段，所述第三筒段的内径大于第四筒段的内径，且所述第三筒段与第四筒段连接处形成有上锥形面，所述第三筒段的上端与所述芯轴的下端部固定连接；

所述阀座固定设置在所述第四筒段内，所述阀座具有轴向贯穿的第三流道，且所述阀座的顶端还设置有第一接触面；

所述密封壳体套设在所述第二筒段上、且密封壳体的内壁与第二筒段的外壁接触形成密封；

所述弹簧外筒套设在所述第一筒段上且弹簧外筒下端与密封壳体上端固定连接，弹簧外筒的内径大于第一筒段的外径以使弹簧外筒和第一筒段之间形成第一腔体；

所述压缩弹簧设置在所述第一腔体中，且压缩弹簧的上端作用在弹簧外筒上，下端作用在所述台阶上；

所述主壳体套设在所述第二筒段和上活塞外壁上，且主壳体的上端与密封壳体下端固定连接，主壳体的下端与下接头的上端固定连接；

在所述主壳体内壁、上活塞下端面、下接头上端面之间形成了第二腔体；

所述流量阀、导向套和复位弹簧设置在所述第二腔体中，其中，

所述流量阀包括从上到下固定连接的第一圆段、第二圆段和第三圆段，其中，所述第一圆段的外径大于所述第二圆段的外径，所述第二圆段的外径小于等于所述第三流道的直径；所述第二圆段外壁上轴向设置有至少一条流量槽；所述第一圆段的下端部形成有第二接触面，所述第二接触面能够与所述第一接触面贴合将第三流道封堵；

所述导向套包括固定连接的第五筒段和第六筒段以及轴向贯穿第五筒段和第六筒段的第四流道，其中，所述第五筒段的外壁与第二腔体内壁贴合，所述第六筒段的外径小于所述第五筒段的外径，且所述第六筒段上还沿径向设置有第一通孔；

所述复位弹簧的上端部套设在所述第六筒段的外壁上，且复位弹簧的上端作用在所述第五筒段下端，且复位弹簧的下端作用在所述下接头的上端；

所述流量阀的第一圆段设置在所述第三筒段内，且所述流量阀的第三圆段以及部分第二圆段穿过第五筒段进入第六筒段内；所述第六筒段内设置有限制第三圆段继续向下运动的下锥形面；

所述下接头的上端与主壳体的下端固定连接，下接头具有与下游部件的上端连接的下端部以及轴向设置的第四流道。

2.根据权利要求1所述的连续油管用液动上击冲击器，其特征在于，所述上击冲击器还包括节流阀，所述节流阀设置在所述芯轴的第一筒段的上端以增大上活塞承受液体压力的横截面积。

3.根据权利要求1所述的连续油管用液动上击冲击器，其特征在于，所述上击冲击器还包括弹簧座，所述弹簧座设置在所述第二腔体中且弹簧座的上端与复位弹簧的下端接触，弹簧座的下端与下接头的上端接触，弹簧座上开设有泄流槽，所述泄流槽将第二腔体与第四流道连通。

4.根据权利要求1所述的连续油管用液动上击冲击器，其特征在于，所述上击冲击器还包括上弹簧垫圈，所述上弹簧垫圈设置在所述第一腔体中且位于压缩弹簧的下端与所述台阶之间。

5.根据权利要求1所述的连续油管用液动上击冲击器，其特征在于，所述上击冲击器还包括长键槽、平键和短键槽，其中，所述长键槽轴向设置在所述芯轴的第二筒段的外壁上，所述短键槽轴向设置在所述密封壳体的内壁上，所述长键槽和所述短键槽位置相互对应，所述平键分别作用在所述长键槽和短键槽中以限制芯轴相对密封壳体轴向转动。

6.根据权利要求1所述的连续油管用液动上击冲击器，其特征在于，所述上击冲击器还包括：

活塞密封环和活塞轴套，所述活塞密封环和活塞轴套设置在上活塞外壁与主壳体内壁之间且活塞轴套位于活塞密封环之上；密封环和滑动轴套，所述密封环和滑动轴套设置在主壳体的内壁与芯轴第二筒段的外壁之间且滑动轴套设置在密封环之下。

7.根据权利要求1所述的连续油管用液动上击冲击器，其特征在于，所述上击冲击器还包括上缓冲弹簧、下弹簧垫圈、下缓冲弹簧、销钉和销钉孔，其中，

所述销钉孔径向设置在所述流量阀的第二圆段上，所述下弹簧垫圈套设在所述第二圆段上，所述销钉将所述下弹簧垫圈与第二圆段固定；

所述上缓冲弹簧的一端作用在所述下弹簧垫圈的上端，另一端作用在所述阀座的下端，所述下缓冲弹簧的一端作用在所述下弹簧垫圈的下端，另一端作用在所述导向套上。

8.根据权利要求7所述的连续油管用液动上击冲击器，其特征在于，所述复位弹簧的刚度大于所述压缩弹簧的刚度，所述压缩弹簧的刚度大于所述上缓冲弹簧和下缓冲弹簧的刚度。

9.根据权利要求1所述的连续油管用液动上击冲击器，其特征在于，所述第二圆段的外壁上沿轴向设置有2~4条流量槽，所述2~4条流量槽沿第二圆段的周向均匀分布；所述第二圆段的截面为十字型。

10.一种连续油管工具，其特征在于，所述连续油管工具包括如权利要求1~9中任意一项所述的连续油管用液动上击冲击器。

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