CN117823072B

CN117823072B - 一种随钻液压式主被动震击器

Info

Publication number: CN117823072B
Application number: CN202410243485.0A
Authority: CN
Inventors: 李维均; 李小明; 蒋毅; 刘帅; 罗鹏程
Original assignee: Sichuan Vocational and Technical College
Current assignee: Sichuan Vocational and Technical College
Priority date: 2024-03-04
Filing date: 2024-03-04
Publication date: 2024-05-03
Anticipated expiration: 2044-03-04
Also published as: CN117823072A

Abstract

本发明公开了一种随钻液压式主被动震击器，属于钻井井下工具技术领域，包括依次相连的被动震击部、主动震击部和下接头；被动震击部分沿用液压式震击器工作原理，但结构上明显进行了简化，并采用一双向液控单向阀实现储能释能控制；主动震击部分则是利用钻柱下方行程使钻井液通道受堵产生突然的高压冲击，冲击力随钻柱向下传递的原理提供强震动达到震动解卡的目的。

Description

一种随钻液压式主被动震击器

技术领域

本发明涉及石油开采钻井井下工具技术领域，具体涉及一种随钻液压式主被动震击器。

背景技术

石油钻井作业中，由于地层结构复杂多变、井斜角度变化、井眼质量较差以及施工不当等诸多因素，可能会出现钻具卡住，导致钻头托压现象，如果不能及时准确处理，将会导致生产周期延长增加，影响钻井效率，更严重者可能导致事故进一步恶化，使所钻井眼报废，而现有解决的重要技术之一即采用震击器产生的冲击力达到解卡目的。

现有震击器中，液压式震击器、机械震击器仍是主流震击器解卡技术，而机械液压震击器技术将是未来一个重要发展方向。液压式震击器主要依靠内部液压油憋压释放产生一股强大冲击力使钻柱受到强冲击而达到解卡目的，机械震击器主要依靠弹性套在压力作用下产生变形使卡瓦副释放产生作用力使钻具解卡。然而现有的液压式震击器结构设计复杂，如果单一液压式震击器受到损坏，震击解卡效果将受到影响，甚至完全不能起到解卡效果，且不具备随钻主动解卡功能，而机械震击器振幅单一，在轴向运动中易磨损且维护成本较高。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种随钻液压式主被动震击器，被动震击部分沿用液压式震击器工作原理，但结构上明显进行了简化，并采用一双向液控单向阀实现储能释能控制；主动震击部分则是利用钻柱下方行程使钻井液通道受堵产生突然的高压冲击，冲击力随钻柱向下传递的原理提供强震动达到震动解卡的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种随钻液压式主被动震击器，包括被动震击部、主动震击部和下接头；

所述被动震击部包括钻杆心轴、封堵接头、液压缸体、震击块、双向液控单向阀、缓冲活塞和挡环，所述液压缸体内部设置有第一台阶和第二台阶，所述封堵接头与液压缸体相连，所述钻杆心轴与封堵接头滑动连接，所述震击块周向固定安装在钻杆心轴上，所述双向液控单向阀固定设置在钻杆心轴上，所述缓冲活塞和挡环组合安装在液压缸体的第一台阶上，钻杆心轴的上行限位由震击块与封堵接头限制，钻杆心轴的下行限位由第二台阶限制，在正常工作时，钻杆心轴紧密接触于第二台阶上，传递钻压；

所述主动震击部包括中间轴筒、第二锥阀、第二锥阀弹簧、中间心轴、半挡环、碟簧、中间接头、高压喷头、高压挡板和限位件，所述中间轴筒与液压缸体相连，所述第二锥阀与中间心轴滑动连接，所述第二锥阀弹簧设置在第二锥阀与中间心轴之间，所述中间心轴上安装高压喷头，所述高压挡板与中间轴筒相连，所述中间心轴通过半挡环与中间轴筒相连，所述碟簧设置在中间心轴与半挡环之间，所述中间接头与中间轴筒滑动连接，所述限位件固定安装在中间接头上；

所述下接头与中间接头相连。

优选的，所述双向液控单向阀包括上阀盖、阀体、下阀盖、第一锥阀座、导阀座、第一锥阀、第一锥阀弹簧、导阀和导阀弹簧，所述上阀盖、阀体和下阀盖依次设置，第一锥阀座、第一锥阀弹簧、第一锥阀、导阀弹簧、导阀座和导阀依次设置组成逆向液控单向阀；导阀、导阀座、导阀弹簧、第一锥阀、第一锥阀弹簧和第一锥阀座依次设置组成正向液控单向阀；所述上阀盖、阀体和下阀盖上设置有逆向液控单向阀和正向液控单向阀。

优选的，所述上阀盖上设置有上出油口、上液控口、上进油口、上导阀孔、上锥阀孔和第一流道，所述第一流道与上导阀孔相通。

优选的，所述阀体上设置有第一出油口、第二出油口、中导阀孔、中锥阀孔、第二流道和第一阀口，所述第二流道与中锥阀孔连通，所述第一出油口、第二出油口与阀体两端面上的中导阀孔底面分别连通。

优选的，所述下阀盖上设置有下出油口、下液控口、下进油口、下导阀孔、下锥阀孔和第三流道，所述第三流道与下导阀孔连通。

优选的，所述导阀上设置第一受力面、第二受力面和第三受力面，所述导阀安装在上导阀孔与中导阀孔所形成的孔内；或导阀安装在下导阀孔与中导阀孔所形成的孔内，所述导阀弹簧设置在第二受力面与第三受力面之间，当导阀安装在上阀盖与阀体上形成的安装孔内时，则第一受力面在未受到液压力作用时应与第一流道平齐，确保液压油可以不受阻力进入；当导阀安装在下阀盖与阀体上形成的安装孔内时，则第一受力面在未受到液压力作用时应与第三流道平齐，确保液压油可以不受阻力进入，所述导阀安装好后应以导阀座与阀盖螺纹连接进行限位。

优选的，所述第一锥阀安装于阀体上的中锥阀孔与上阀盖上的上锥阀孔所形成的锥阀孔内；或第一锥阀安装于下阀盖上的下锥阀孔所形成的锥阀孔内，所述第一锥阀通过第一锥阀弹簧与所述第一阀口大端紧密接触。

优选的，所述上阀盖、阀体和下阀盖上分别设置有上螺纹孔、螺纹孔和下螺纹孔，所述上阀盖、阀体和下阀盖通过上螺纹孔、螺纹孔、下螺纹孔和螺栓相连。

优选的，所述中间轴筒设置有第三台阶，所述第三台阶上开设有第二阀口以及向下贯穿的高压孔道，使第二锥阀与第二阀口在不受钻井液冲击压力作用下始终保持接触；所述中间轴筒下部还设置有喷头安装孔、封堵螺纹孔、主孔道槽和第一副孔，所述喷头安装孔与高压孔道相通，喷头安装孔用于安装高压喷头。

优选的，所述主孔道槽两端设置有卡口，所述封堵螺纹孔与高压孔道轴向相通，所述高压挡板上设置有卡扣和第二主孔，所述高压挡板通过卡扣固定卡接在主孔道槽上的卡口内，且形成主孔道，所述中间心轴包括导向部、过流部和承载部，所述导向部与第二锥阀转动连接，所述过流部上设置有第一主孔和第二副孔，在钻具非卡住状态下，第一主孔与第二主孔相通，第二副孔与第一副孔相通，正常情况下通钻井液，在钻具卡住后由于中间心轴相对钻进方向向上移动，导致错位，钻井液将不能通过中间心轴上的第一主孔和第二副孔，此时形成的高压钻井液主要从高压喷头喷出，可对井壁进行清洗和岩屑床的破坏，中间心轴将通过半挡环与中间轴筒螺纹固定连接限制中间轴筒在一定行程范围内滑动，行程范围应稍大于第一主孔的轴向最大尺寸，中间心轴上承载部与半挡环之间还设置有碟簧，中间接头与中间轴筒套接形成滑动相连，所述中间接头设置有用于固定安装限位件的限位件槽，并与设置于中间接头上的第四台阶限制中间心轴在最下端的行程范围，通过行程范围的约束，既能有效钻进，又能传递震动冲击，当被动震击部工作时还可以起到缓冲和传递上部震动冲击的作用。

本技术方案的有益效果如下：

一、本发明提供的一种随钻液压式主被动震击器，被动震击部分沿用液压式震击器工作原理，但结构上明显进行了简化，并采用一双向液控单向阀实现储能释能控制；主动震击部分则是利用钻柱下方行程使钻井液通道受堵产生突然的高压冲击，冲击力随钻柱向下传递的原理提供强震动达到震动解卡的目的。

二、本发明提供的一种随钻液压式主被动震击器，双向液控单向阀将液压缸体分隔为上液压室和下液压室，双向液控单向阀上设置有逆向液控单向阀和正向液控单向阀，上液压室和下液压室内装有液压油，为了不影响正常钻进导致突然的憋压和冲击，上液压室和下液压室内的液压油不应完全充满，应留有一定空间；当钻具遇卡或被卡住时，上提钻柱，此时所述钻杆心轴带动所述双向液控单向阀向上运动，当上液压室所预留空间被移动距离补偿后，上液压室内的液压油开始憋压，当达到泄压条件后即可泄压钻柱释能冲击，对钻柱起到震动解压效果。当钻具遇到卡阻，上部钻压继续施加，此时钻压大部分用于压缩碟簧，当施加钻压超过碟簧设定值时碟簧压缩量增加，中间心轴与中间轴筒之间形成相对运动，中间心轴向上运动并压缩第二锥阀弹簧使其与第二阀口接触封堵第二阀口，阻止钻井液通过，在第二锥阀弹簧继续压缩过程中，上部钻井液压力较大，第二锥阀仍然会开启，随着碟簧继续压缩，中间心轴的导向部将完全压入到第二锥阀中，此时中间心轴与第二锥阀硬接触，第二锥阀将牢牢与第二阀口接触彻底关闭第二阀口，同时由于中间心轴与中间轴筒相对反向运动，导致第一主孔与第二主孔、第一副孔与第二副孔相互完全错位，彼此形成的通道被截止，此时钻井液将不能通过第二阀口进入主孔道并流入下部钻柱内，此时钻井液将对下部钻柱产生强大的液压冲击，对下部钻柱形成强烈轴向冲击震动，从而对下部钻柱起到震动解卡效果，同时，钻井液将进入高压孔道经高压喷头喷射到环空，此时的强大喷射力可以更有效破坏岩屑床甚至破坏大岩屑块。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中双向液控单向阀的结构示意图；

图3为本发明中双向液控单向阀的剖视图；

图4为本发明中阀体的结构示意图；

图5为本发明中阀体的剖视图；

图6为本发明中上阀盖的结构示意图一；

图7为本发明中上阀盖的结构示意图二；

图8为本发明中下阀盖的结构示意图一；

图9为本发明中下阀盖的结构示意图二；

图10为本发明中导阀的结构示意图；

图11为本发明中导阀的剖视图；

图12为本发明中主动震击部的结构示意图；

图13为本发明中中间轴筒的结构示意图一；

图14为本发明中中间轴筒的结构示意图二；

图15为本发明中高压挡板的结构示意图；

图16为本发明中中间心轴的结构示意图；

图中：100、被动震击部；110、钻杆心轴；120、封堵接头；130、液压缸体；131、第一台阶；132、第二台阶；140、震击块；150、双向液控单向阀；151、上阀盖；1511、上出油口；1512、上液控口；1513、上进油口；1514、上导阀孔；1515、上锥阀孔；1516、第一流道；1517、上螺纹孔；152、阀体；1521、第一出油口；1522、第二出油口；1523、中导阀孔；1524、中锥阀孔；1525、第二流道；1526、第一阀口；1527、螺纹孔；153、下阀盖；1531、下出油口；1532、下液控口；1533、下进油口；1534、下导阀孔；1535、下锥阀孔；1536、第三流道；1537、下螺纹孔；154、第一锥阀座；155、导阀座；156、第一锥阀；157、第一锥阀弹簧；158、导阀；1581、第一受力面；1582、第二受力面；1583、第三受力面；159、导阀弹簧；160、缓冲活塞；170、挡环；200、主动震击部；210、中间轴筒；211、喷头安装孔；212、封堵螺纹孔；213、主孔道槽；2131、卡口；214、第二阀口；215、第一副孔；216、第三台阶；220、第二锥阀；230、第二锥阀弹簧；240、中间心轴；241、导向部；242、过流部；2421、第一主孔；2422、第二副孔；243、承载部；250、半挡环；260、碟簧；270、中间接头；271、第四台阶；280、高压喷头；290、高压挡板；291、卡扣；292、第二主孔；2100、限位件；300、下接头；400、上液压室；500、下液压室；600、高压孔道；700、主孔道；800、逆向液控单向阀；900、正向液控单向阀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

实施例1

如图1-图16所示，一种随钻液压式主被动震击器，包括被动震击部100、主动震击部200和下接头300；

所述被动震击部100包括钻杆心轴110、封堵接头120、液压缸体130、震击块140、双向液控单向阀150、缓冲活塞160和挡环170，所述液压缸体130内部设置有第一台阶131和第二台阶132，所述封堵接头120与液压缸体130相连，所述钻杆心轴110与封堵接头120滑动连接，所述震击块140周向固定安装在钻杆心轴110上，所述双向液控单向阀150固定设置在钻杆心轴110上，所述缓冲活塞160和挡环170组合安装在液压缸体130的第一台阶131上，钻杆心轴110的上行限位由震击块140与封堵接头120限制，钻杆心轴110的下行限位由第二台阶132限制，在正常工作时，钻杆心轴110紧密接触于第二台阶132上，传递钻压；

所述主动震击部200包括中间轴筒210、第二锥阀220、第二锥阀弹簧230、中间心轴240、半挡环250、碟簧260、中间接头270、高压喷头280、高压挡板290和限位件2100，所述中间轴筒210与液压缸体130相连，所述第二锥阀220与中间心轴240滑动连接，所述第二锥阀弹簧230设置在第二锥阀220与中间心轴240之间，所述中间心轴240上安装高压喷头280，所述高压挡板290与中间轴筒210相连，所述中间心轴240通过半挡环250与中间轴筒210相连，所述碟簧260设置在中间心轴240与半挡环250之间，所述中间接头270与中间轴筒210滑动连接，所述限位件2100固定安装在中间接头270上；

所述下接头300与中间接头270相连。

实施例2

本实施例与实施例1的区别点在于：所述双向液控单向阀150包括上阀盖151、阀体152、下阀盖153、第一锥阀座154、导阀座155、第一锥阀156、第一锥阀弹簧157、导阀158和导阀弹簧159，所述上阀盖151、阀体152和下阀盖153依次设置，第一锥阀座154、第一锥阀弹簧157、第一锥阀156、导阀弹簧159、导阀座155和导阀158依次设置组成逆向液控单向阀800；导阀158、导阀座155、导阀弹簧159、第一锥阀156、第一锥阀弹簧157和第一锥阀座154依次设置组成正向液控单向阀900；所述上阀盖151、阀体152和下阀盖153上设置有逆向液控单向阀800和正向液控单向阀900。

其中，所述上阀盖151上设置有上出油口1511、上液控口1512、上进油口1513、上导阀孔1514、上锥阀孔1515和第一流道1516，所述第一流道1516与上导阀孔1514相通。

其中，所述阀体152上设置有第一出油口1521、第二出油口1522、中导阀孔1523、中锥阀孔1524、第二流道1525和第一阀口1526，所述第二流道1525与中锥阀孔1524连通，所述第一出油口1521、第二出油口1522与阀体152两端面上的中导阀孔1523底面分别连通。

其中，所述下阀盖153上设置有下出油口1531、下液控口1532、下进油口1533、下导阀孔1534、下锥阀孔1535和第三流道1536，所述第三流道1536与下导阀孔1534连通。

其中，所述导阀158上设置第一受力面1581、第二受力面1582和第三受力面1583，所述导阀158安装在上导阀孔1514与中导阀孔1523所形成的孔内；或导阀158安装在下导阀孔1534与中导阀孔1523所形成的孔内，所述导阀弹簧159设置在第二受力面1582与第三受力面1583之间，当导阀158安装在上阀盖151与阀体152上形成的安装孔内时，则第一受力面1581在未受到液压力作用时应与第一流道1516平齐，确保液压油可以不受阻力进入；当导阀158安装在下阀盖153与阀体152上形成的安装孔内时，则第一受力面1581在未受到液压力作用时应与第三流道1536平齐，确保液压油可以不受阻力进入，所述导阀158安装好后应以导阀座155与阀盖螺纹连接进行限位。

其中，所述第一锥阀156安装于阀体152上的中锥阀孔1524与上阀盖151上的上锥阀孔1515所形成的锥阀孔内；或第一锥阀156安装于下阀盖153上的下锥阀孔1535所形成的锥阀孔内，所述第一锥阀156通过第一锥阀弹簧157与所述第一阀口1526大端紧密接触。

其中，所述上阀盖151、阀体152和下阀盖153上分别设置有上螺纹孔1517、螺纹孔1527和下螺纹孔1537，所述上阀盖151、阀体152和下阀盖153通过上螺纹孔1517、螺纹孔1527、下螺纹孔1537和螺栓相连。

其中，所述中间轴筒210设置有第三台阶216，所述第三台阶216上开设有第二阀口214以及向下贯穿的高压孔道600，使第二锥阀220与第二阀口214在不受钻井液冲击压力作用下始终保持接触；所述中间轴筒210下部还设置有喷头安装孔211、封堵螺纹孔212、主孔道槽213和第一副孔215，所述喷头安装孔211与高压孔道600相通，喷头安装孔211用于安装高压喷头280。

其中，所述主孔道槽213两端设置有卡口2131，所述封堵螺纹孔212与高压孔道600轴向相通，所述高压挡板290上设置有卡扣291和第二主孔292，所述高压挡板290通过卡扣291固定卡接在主孔道槽213上的卡口2131内，且形成主孔道700，所述中间心轴240包括导向部241、过流部242和承载部243，所述导向部241与第二锥阀220转动连接，所述过流部242上设置有第一主孔2421和第二副孔2422，在钻具非卡住状态下，第一主孔2421与第二主孔292相通，第二副孔2422与第一副孔215相通，正常情况下通钻井液，在钻具卡住后由于中间心轴240相对钻进方向向上移动，导致错位，钻井液将不能通过中间心轴240上的第一主孔2421和第二副孔2422，此时形成的高压钻井液主要从高压喷头280喷出，可对井壁进行清洗和岩屑床的破坏，中间心轴240将通过半挡环250与中间轴筒210螺纹固定连接限制中间轴筒210在一定行程范围内滑动，行程范围应稍大于第一主孔2421的轴向最大尺寸，中间心轴240上承载部243与半挡环250之间还设置有碟簧260，中间接头270与中间轴筒210套接形成滑动相连，所述中间接头270设置有用于固定安装限位件2100的限位件槽，并与设置于中间接头270上的第四台阶271限制中间心轴240在最下端的行程范围，通过行程范围的约束，既能有效钻进，又能传递震动冲击，当被动震击部100工作时还可以起到缓冲和传递上部震动冲击的作用。

双向液控单向阀150开启原理（以正向液控单向阀900为例讲解）

当所述钻杆心轴110带动所述双向液控单向阀150向下运动，由于所述第一锥阀156与第一阀口1526在第一锥阀弹簧157作用下紧密接触，因此液压油将不能从正向液控单向阀900下端经第一阀口1526进入到上液压室400，由于钻杆心轴110向下运动，因此上液压室400内液压油不受压，可理解为压力为0，因此导阀158不会运动，所述导阀158下部第三受力面1583最大直径处将于第一阀口1526最小直径处配合，导阀158不运动，上液压室400中液压油将不能经正向液控单向阀进入到下液压室500。

当所述钻杆心轴110向上运动时，钻杆心轴110带动双向液控单向阀150向上运动，预留空间被全部压缩，上液压室400中液压油开始憋压，对正向液控单向阀900内导阀158受力分析，导阀受力时的平衡方程：

P₁•A₁+P₃•A₃=P₂•A₂+F_T1

上液压室400被压缩，内部液压油会将压力通过上液控口1512进入到第一受力面1581（第一受力面1581的有效面积为A₁）并施加推力P₁•A₁，同时通过上出油口1511及第一出油口1521所形成的通道进入到第二受力面1582及第三受力面1583所形成的环腔内，并对第二受力面1582（第二受力面1582的有效面积为A₂）和第三受力面1583（第三受力面1583的有效面积为A₃）分别施加作用力P₂•A₂和P₃•A₃，根据帕斯卡原理，三个受力面的液压油的液压力相等，即P₁=P₂=P₃。

随着压力的增加，上述平衡方程由于三个受力面面积不相等，且有效受力面积（等于A₁+A₂、A₃）始终为正值，因此只需要调整好导阀158三个受力面面积，则有效面积恒定，因此导阀158动作的最大推力只受到导阀弹簧159影响。随着导阀弹簧159被压缩，导阀弹簧159力越来越大，憋压就越大，当液压形成的有效推力推动导阀158运动后与第一阀口1526直径最小处配合面脱离配合，高压液压油即可对第一锥阀156上表面施加作用力，由于有第一锥阀弹簧157作用（要求第一锥阀弹簧157劲度系数大于导阀弹簧159劲度系数，且第一锥阀弹簧157具有缓慢恢复的记忆功能弹簧，另由于震击块140占有一定距离，上液压室400空间并不能为0，即上液压室400内液压油不会全部进入下液压室500中，因此残留液压油可以减缓第一锥阀156快速复位关闭第一阀口1526），上液压室400液压油继续憋压，当导阀158受到的有效液压推力足以克服第一锥阀弹簧157的弹簧力使得第一锥阀156接触脱离接触，此时，上液压室400与下液压室500即全部连通，上液压室400液压油泄压，由于钻柱在液压油憋压期间储能，当液压油泄压之后钻柱释能，震击块140随钻杆心轴110快速向上运动，并与封堵接头120快速冲击，并将冲击震动传递到整个钻柱，以对卡住钻柱震动解卡。

被动震击部100工作原理

所述上液压室400和下液压室500内装有液压油，为了不影响正常钻进导致突然的憋压和冲击，上液压室400和下液压室500内的液压油不应完全充满，应留有一定空间。

当钻具遇卡或被卡住时，上提钻柱，此时钻杆心轴110带动双向液控单向阀150向上运动，当上液压室400所预留空间被移动距离补偿后，上液压室400内的液压油开始憋压，当达到泄压条件后即可泄压钻柱释能冲击，对钻柱起到震动解压效果。

主动震击部200工作原理

钻具没有遇卡，上部钻压正常能够正常传递，此时中间心轴240与中间接头270上的第四台阶271硬接触，碟簧260能够将钻压向下传递，钻井液压力将打开第二锥阀220，钻井液将从第二阀口214进入主孔道700，并经第一主孔2421和第二主孔292形成的通道流入下部钻柱中，钻井液正常通过，同时一部分钻井液将从高压孔道流入并经第一副孔215和第二副孔2422形成的通道流向下部钻柱，同时也经高压喷头280向环控喷射高压钻井液，起到破坏岩屑床的效果。当钻具遇到卡阻，上部钻压继续施加，此时钻压大部分用于压缩碟簧260，当施加钻压超过碟簧260设定值时碟簧260压缩量增加，中间心轴240与中间轴筒210之间形成相对运动，中间心轴240向上运动并压缩第二锥阀弹簧230使其与第二阀口214接触封堵第二阀口214，阻止钻井液通过，在第二锥阀弹簧230继续压缩过程中，上部钻井液压力较大，第二锥阀220仍然会开启，随着碟簧260继续压缩，中间心轴240的导向部241将完全压入到第二锥阀220中，此时中间心轴240与第二锥阀220硬接触，第二锥阀220将牢牢与第二阀口214接触彻底关闭第二阀口214，同时由于中间心轴240与中间轴筒210相对反向运动，导致第一主孔2421与第二主孔292、第一副孔215与第二副孔2422相互完全错位，彼此形成的通道被截止，此时钻井液将不能通过第二阀口214进入主孔道700并流入下部钻柱内，此时钻井液将对下部钻柱产生强大的液压冲击，对下部钻柱形成强烈轴向冲击震动，从而对下部钻柱起到震动解卡效果，同时，钻井液将进入高压孔道600经高压喷头280喷射到环空，此时的强大喷射力可以更有效破坏岩屑床甚至破坏大岩屑块。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种随钻液压式主被动震击器，其特征在于：包括被动震击部（100）、主动震击部（200）和下接头（300）；

所述被动震击部（100）包括钻杆心轴（110）、封堵接头（120）、液压缸体（130）、震击块（140）、双向液控单向阀（150）、缓冲活塞（160）和挡环（170），所述液压缸体（130）内部设置有第一台阶（131）和第二台阶（132），所述封堵接头（120）与液压缸体（130）相连，所述钻杆心轴（110）与封堵接头（120）滑动连接，所述震击块（140）周向固定安装在钻杆心轴（110）上，所述双向液控单向阀（150）固定设置在钻杆心轴（110）上，所述缓冲活塞（160）和挡环（170）组合安装在液压缸体（130）的第一台阶（131）上，钻杆心轴（110）的上行限位由震击块（140）与封堵接头（120）限制，钻杆心轴（110）的下行限位由第二台阶（132）限制，在正常工作时，钻杆心轴（110）紧密接触于第二台阶（132）上，传递钻压；

所述主动震击部（200）包括中间轴筒（210）、第二锥阀（220）、第二锥阀弹簧（230）、中间心轴（240）、半挡环（250）、碟簧（260）、中间接头（270）、高压喷头（280）、高压挡板（290）和限位件（2100），所述中间轴筒（210）与液压缸体（130）相连，所述第二锥阀（220）与中间心轴（240）滑动连接，所述第二锥阀弹簧（230）设置在第二锥阀（220）与中间心轴（240）之间，所述中间心轴（240）上安装高压喷头（280），所述高压挡板（290）与中间轴筒（210）相连，所述中间心轴（240）通过半挡环（250）与中间轴筒（210）相连，所述碟簧（260）设置在中间心轴（240）与半挡环（250）之间，所述中间接头（270）与中间轴筒（210）滑动连接，所述限位件（2100）固定安装在中间接头（270）上；

所述下接头（300）与中间接头（270）相连；

所述中间轴筒（210）设置有第三台阶（216），所述第三台阶（216）上开设有第二阀口（214）以及向下贯穿的高压孔道（600），使第二锥阀（220）与第二阀口（214）在不受钻井液冲击压力作用下始终保持接触；所述中间轴筒（210）下部还设置有喷头安装孔（211）、封堵螺纹孔（212）、主孔道槽（213）和第一副孔（215），所述喷头安装孔（211）与高压孔道（600）相通，喷头安装孔（211）用于安装高压喷头（280）；

所述主孔道槽（213）两端设置有卡口（2131），所述封堵螺纹孔（212）与高压孔道（600）轴向相通，所述高压挡板（290）上设置有卡扣（291）和第二主孔（292），所述高压挡板（290）通过卡扣（291）固定卡接在主孔道槽（213）上的卡口（2131）内，且形成主孔道（700），所述中间心轴（240）包括导向部（241）、过流部（242）和承载部（243），所述导向部（241）与第二锥阀（220）转动连接，所述过流部（242）上设置有第一主孔（2421）和第二副孔（2422），在钻具非卡住状态下，第一主孔（2421）与第二主孔（292）相通，第二副孔（2422）与第一副孔（215）相通，正常情况下通钻井液，在钻具卡住后由于中间心轴（240）相对钻进方向向上移动，导致错位，钻井液将不能通过中间心轴（240）上的第一主孔（2421）和第二副孔（2422），此时形成的高压钻井液主要从高压喷头（280）喷出，可对井壁进行清洗和岩屑床的破坏，中间心轴（240）将通过半挡环（250）与中间轴筒（210）螺纹固定连接限制中间轴筒（210）在一定行程范围内滑动，行程范围应稍大于第一主孔（2421）的轴向最大尺寸，中间心轴（240）上承载部（243）与半挡环（250）之间还设置有碟簧（260），中间接头（270）与中间轴筒（210）套接形成滑动相连，所述中间接头（270）设置有用于固定安装限位件（2100）的限位件槽，并与设置于中间接头（270）上的第四台阶（271）限制中间心轴（240）在最下端的行程范围，通过行程范围的约束，既能有效钻进，又能传递震动冲击，当被动震击部（100）工作时还可以起到缓冲和传递上部震动冲击的作用。

2.根据权利要求1所述的一种随钻液压式主被动震击器，其特征在于：所述双向液控单向阀（150）包括上阀盖（151）、阀体（152）、下阀盖（153）、第一锥阀座（154）、导阀座（155）、第一锥阀（156）、第一锥阀弹簧（157）、导阀（158）和导阀弹簧（159），所述上阀盖（151）、阀体（152）和下阀盖（153）依次设置，第一锥阀座（154）、第一锥阀弹簧（157）、第一锥阀（156）、导阀弹簧（159）、导阀座（155）和导阀（158）依次设置组成逆向液控单向阀（800）；导阀（158）、导阀座（155）、导阀弹簧（159）、第一锥阀（156）、第一锥阀弹簧（157）和第一锥阀座（154）依次设置组成正向液控单向阀（900）；所述上阀盖（151）、阀体（152）和下阀盖（153）上设置有逆向液控单向阀（800）和正向液控单向阀（900）。

3.根据权利要求2所述的一种随钻液压式主被动震击器，其特征在于：所述上阀盖（151）上设置有上出油口（1511）、上液控口（1512）、上进油口（1513）、上导阀孔（1514）、上锥阀孔（1515）和第一流道（1516），所述第一流道（1516）与上导阀孔（1514）相通。

4.根据权利要求3所述的一种随钻液压式主被动震击器，其特征在于：所述阀体（152）上设置有第一出油口（1521）、第二出油口（1522）、中导阀孔（1523）、中锥阀孔（1524）、第二流道（1525）和第一阀口（1526），所述第二流道（1525）与中锥阀孔（1524）连通，所述第一出油口（1521）、第二出油口（1522）与阀体（152）两端面上的中导阀孔（1523）底面分别连通。

5.根据权利要求4所述的一种随钻液压式主被动震击器，其特征在于：所述下阀盖（153）上设置有下出油口（1531）、下液控口（1532）、下进油口（1533）、下导阀孔（1534）、下锥阀孔（1535）和第三流道（1536），所述第三流道（1536）与下导阀孔（1534）连通。

6.根据权利要求5所述的一种随钻液压式主被动震击器，其特征在于：所述导阀（158）上设置第一受力面（1581）、第二受力面（1582）和第三受力面（1583），所述导阀（158）安装在上导阀孔（1514）与中导阀孔（1523）所形成的孔内；或导阀（158）安装在下导阀孔（1534）与中导阀孔（1523）所形成的孔内，所述导阀弹簧（159）设置在第二受力面（1582）与第三受力面（1583）之间，当导阀（158）安装在上阀盖（151）与阀体（152）上形成的安装孔内时，则第一受力面（1581）在未受到液压力作用时应与第一流道（1516）平齐，确保液压油可以不受阻力进入；当导阀（158）安装在下阀盖（153）与阀体（152）上形成的安装孔内时，则第一受力面（1581）在未受到液压力作用时应与第三流道（1536）平齐，确保液压油可以不受阻力进入，所述导阀（158）安装好后应以导阀座（155）与阀盖螺纹连接进行限位。

7.根据权利要求6所述的一种随钻液压式主被动震击器，其特征在于：所述第一锥阀（156）安装于阀体（152）上的中锥阀孔（1524）与上阀盖（151）上的上锥阀孔（1515）所形成的孔内；或第一锥阀（156）安装于下阀盖（153）上的下锥阀孔（1535）所形成的孔内，所述第一锥阀（156）通过第一锥阀弹簧（157）与所述第一阀口（1526）大端紧密接触。

8.根据权利要求7所述的一种随钻液压式主被动震击器，其特征在于：所述上阀盖（151）、阀体（152）和下阀盖（153）上分别设置有上螺纹孔（1517）、螺纹孔（1527）和下螺纹孔（1537），所述上阀盖（151）、阀体（152）和下阀盖（153）通过上螺纹孔（1517）、螺纹孔（1527）、下螺纹孔（1537）和螺栓相连。