CN201535143U - 全机械式随钻震击器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全机械式随钻震击器，包括运行延长轴，安装在运行延长轴下部的花键轴，在运行延长轴和花键轴外套有由上至下依次通过螺纹固定连接的上控制套筒、中间套筒、下控制套筒和花键套筒以及安装在内部的摩擦衬套、摩擦卡瓦上、下调节套，弹簧套筒组等组件。本实用新型采用了机械结构，内腔液压油品质变化不影响震击效果。内腔不产生高压，整体结构刚度较低，柔性好，密封性能好，其实用寿命得到显著提高；可以在下井前调定上、下震击吨位，井下操作时不再变化，保持恒定的震击力；机械式随钻震击外筒连接螺纹均可以采用特殊锥管螺纹结构，拆装更方便；独特的花键结构，使震击器传递扭矩更为准确，使它更适合于钻斜井。

Description

全机械式随钻震击器

技术领域

本实用新型属于石油及天然气钻井井下工具，是一种高机械性能的全机械式随钻震击解卡工具。

背景技术

在钻井作业中，由于复杂的地质构造、钻具组合的设计以及钻井参数的选择，等等因素都可能引起井下卡钻事故的发生。卡钻对钻井工作影响很大，危害也很深。如处理不当，易发生更大更严重的事故。

为了解决上述问题特将震击器连接在钻柱组合中。现有的震击器多为液压式或液压机械式随钻震击器。其中液压式的震击器内腔液压油品质变化会影响震击效果；整体式液压机械式随钻震击器内部两腔刚度差太大，在钻井过程中易造成短期复合应力疲劳断裂事故，易使整体式液压-机械式随钻震击器发生断裂事故。

目前，国内、外生产随钻震击器的厂家针对中国各矿区的震击器在目前钻井条件下由于材质及热处理等原因，国外厂家较经久耐用，但价格都在60到80万之间。钻井成本太高。而国内厂家生产的随钻震击器由于加工及热处理控制和装配等原因。易造成在钻井过程中随钻震击器早期疲劳断裂等现象。极大地限制了随钻震击器的应用。国内钻井井队希望解决随钻震击器的使用可靠性问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种震击效果好、寿命长的全机械式随钻震击器。

本实用新型的技术方案是：

一种全机械式随钻震击器，包括运行延长轴，安装在运行延长轴下部的花键轴，在运行延长轴和花键轴外套有由上至下依次通过螺纹固定连接的上控制套筒、中间套筒、下控制套筒和花键套筒，在上控制套筒顶部固定有上连接头，花键轴和运行延长轴通过芯部接头连接在一起，芯部接头位于下控制套筒内，在下控制套筒内芯部接头上方有一个向内收缩的台阶，在下控制套筒内芯部接头下方的花键轴上安装有锁紧螺母，花键套筒的顶端位于下控制套筒内并且直径小于锁紧螺母直径，在花键轴外安装有压紧螺母，压紧螺母位于花键套筒下方，花键轴和花键套筒之间通过花键配合；在中间套筒内侧安装有摩擦衬套，摩擦卡瓦安装在摩擦衬套内侧，在摩擦衬套内表面上有环形凹陷的凹齿，在摩擦卡瓦外表面上设有凸起的外齿，在锁紧状态时摩擦卡瓦的外齿与摩擦衬套壁接触，摩擦卡瓦与固定在运行延长轴上的卡瓦运行轴接触锁紧，在解除锁紧状态下，摩擦卡瓦的外齿位于摩擦衬套的凹齿中，摩擦卡瓦脱离固定在运行延长轴上的卡瓦运行轴；在上控制套筒壁上安装有锁紧和调节上调节套轴向位置的调节堵，上调节套安装在运行延长轴外并位于摩擦卡瓦上方，在下控制套筒壁上安装有锁紧和调节下调节套轴向位置的调节堵，下调节套安装在运行延长轴外并位于摩擦卡瓦下方，在摩擦卡瓦与上调节套和下调节套之间分别安装有弹簧套筒组。

本实用新型的附加技术方案如下：

优选地，在上控制套筒壁和花键套筒壁上设有油孔和油堵。

优选地，在中间套筒内侧，摩擦衬套下方安装有间隔衬套。

优选地，在上控制套筒和运行延长轴之间安装有平衡活塞，平衡活塞和套筒之间安装有第三密封组。

优选地，在花键套筒和花键轴之间安装有第二密封组，在压紧螺母和花键轴之间安装有第一密封组。

优选地，所述的上控制套筒、中间套筒、下控制套筒和花键套筒之间的螺纹连接是锥管螺纹连接。

本实用新型的有益效果是：采用了机械结构，内腔液压油品质变化不影响震击效果。内腔不产生高压，整体结构刚度较低，柔性好，密封性能好，其实用寿命得到显著提高；可以在下井前调定上、下震击吨位，井下操作时不再变化，保持恒定的震击力；机械式随钻震击外筒连接螺纹均可以采用特殊锥管螺纹结构，拆装更方便；独特的花键结构，使震击器传递扭矩更为准确，适合于钻直井、斜井和定向井。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本全机械式随钻震击器实施例的上部结构示意图。

图2为本全机械式随钻震击器实施例的中部结构示意图。

图3为本全机械式随钻震击器实施例的下部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型全机械式随钻震击器的具体实施例，如图1、2、3所示，一种全机械式随钻震击器，包括上连接头1、上控制套筒2、终端压帽3、运行延长轴4、平衡活塞5、第三密封组6、油堵7、上调节套8、调节堵9、弹簧套筒组10、定位套11、中间套筒12、摩擦衬套13、摩擦卡瓦14、卡瓦运行轴15、间隔衬套16、下调节套17、下控制套筒18、芯部接头19、锁紧螺母20、花键套筒21、第二密封组22、压紧螺母23、花键轴24，第一密封组25等组成。

其中，花键轴24和运行延长轴4通过芯部接头19连接在一起，在运行延长轴4和花键轴24外套有由上至下依次通过螺纹固定连接的上控制套筒2、中间套筒12、下控制套筒18和花键套筒21，在上控制套筒2顶部固定有上连接头1，，芯部接头19位于下控制套筒18内，在下控制套筒18内芯部接头19上方有一个向内收缩的台阶，为了击打方便，可以在台阶处安装击打垫，在下控制套筒18内芯部接头19下方的花键轴24上安装有锁紧螺母20，花键套筒21的顶端位于下控制套筒18内并且直径小于锁紧螺母20直径，为了击打方便，可以在花键套筒21的顶端处安装击打垫，在花键轴24外安装有压紧螺母23，压紧螺母23位于花键套筒21下方，花键轴24和花键套筒21之间通过花键配合传递扭矩；在中间套筒12内侧安装有摩擦衬套13，摩擦卡瓦14安装在摩擦衬套13内侧，在摩擦衬套内13表面上有环形凹陷的凹齿，在摩擦卡瓦外表面上设有凸起的外齿，在锁紧状态时摩擦卡瓦14的外齿与摩擦衬套13内侧接触，摩擦卡瓦14内侧与运行延长轴4接触锁紧，在解除锁紧状态下，摩擦卡瓦14的外齿位于摩擦衬套13的凹齿中，摩擦卡瓦14的内侧脱离运行延长轴4；在上控制套筒2壁上安装有锁紧和调节上调节套8轴向位置的调节堵9，上调节套8安装在运行延长轴4外并位于摩擦卡瓦14上方，在下控制套筒18壁上安装有锁紧和调节下调节套17轴向位置的调节堵9，下调节套17安装在运行延长轴4外并位于摩擦卡瓦14下方，在摩擦卡瓦14与上调节套和8下调节套17之间分别安装有弹簧套筒组10。为了方便各套管之间的连接拆卸，所述的上控制套筒、中间套筒、下控制套筒和花键套筒之间的螺纹连接是锥管螺纹连接

该随钻震击器在使用时连接在钻柱中中和点以上80到150米，在正常钻井时，钻井扭矩通过上连接头1、上控制套筒2、中间套筒12、下控制套筒18、花键套筒21之间的螺纹连接将扭矩由上连接头1传递至花键套筒21，21花键套筒和24花键轴之间再通过花键传递扭矩，最后通过24花键轴下部柔性接头的连接螺纹把钻井扭矩传递到震击器下部的钻具中去。在本实施例中，为了系统装置设置的合理和密封性能，还可以在运行延长轴4上方安装终端压帽3，在卡瓦衬套13下方的中间套筒12和运行延长轴4之间安装间隔衬套16，为了方便加油，可以在上控制套筒2壁和花键套筒21壁上设有油孔和油堵7，在上控制套筒2和运行延长轴4之间安装有平衡活塞5，平衡活塞5和套筒之间安装有第三密封组6，在花键套筒21和花键轴24之间安装有第二密封组22，在压紧螺母20和花键轴24之间安装有第一密封组25。

该高性能全机械式随钻震击器震击动作通过如下方式实现：如图1所示震击器在随钻过程中处于锁紧位置。锁紧是靠以下方式实施的，摩擦卡瓦14与卡瓦运行轴15通过代考克结构(锁紧)的齿部结构连接在一起，摩擦卡瓦14两端靠弹簧套筒组10固定，两端弹簧套筒组10分别由可调节予紧力的上调节套8、下调节套17固定，上调节套8、下调节套17分别由上控制套筒2、下控制套筒18中的调节堵9调节并锁死。从而通过卡瓦运行轴15、芯部接头19与花键轴24的螺纹连接并锁死花键轴24的轴向运动，在正常钻井时外筒可通过花键轴24传递扭矩而不能做轴向运动来实现锁紧功能。上击功能是通过以下步骤实施的，当震击器下部钻柱受阻需要上击时，使震击器处于锁紧位置(如上所述)，上提钻柱，即上提上接头1、上控制套筒2、中间套筒12、下控制套筒18、花键套筒21，受下面一组弹簧套筒10组作用，迫使钻柱储能，延时。当下行，达到预定吨位后，解除锁紧状态，摩擦卡瓦14外齿弹入摩擦衬套13内齿内，卡瓦运行轴15解脱滑出，花键套筒21上的上击垫打在与花键轴24连接的锁紧螺母20的下端面上，产生上击。下放钻柱，使摩擦卡瓦14回位(即摩擦卡瓦14弹出摩擦衬套13并与卡瓦运行轴15考克死(即锁死)。重复上述过程，可使本震级器再次上击。从而实现连续上击。下击功能是通过以下步骤实施的，在起钻过程中震击器下部钻柱受阻需要下击时，使震击器处于锁紧位置(如上所述)，下放钻柱，受钻柱压力，受上面一组弹簧套筒组10作用，迫使钻柱储能，延时，当摩擦卡瓦14上行达到预定吨位后，解除锁紧状态，摩擦卡瓦14外齿弹入摩擦衬套13内齿内，卡瓦运行轴15解脱滑出，下控制套筒18内端面打在芯部接头19上面的下击垫上，产生下击，上提钻柱，使摩擦卡瓦14回位(即摩擦卡瓦14弹出摩擦衬套13并与卡瓦运行轴15考克死(即锁死)。重复上述过程，可使本震级器再次下击。从而实现连续下击。

该高性能全机械式随钻震击器上、下击锁紧力调节动作通过如下方式实现：如图1所示震击器在随钻过程中处于锁紧位置，震击器上、下击锁紧力调节动作在井上才能完成，井下操作时不可调节。震击器上击锁紧力调节动作，卸下下控制套筒18上的调节堵9(大、小堵)，用专用调节工具向左或右拨动下调节套17内的调节小孔(为了方便调节，可以在下调节套17园周上设有均匀分布的若干个调节孔和调节槽)，每调节一个调节槽，将增加或减小弹簧套筒组10的预紧位置，上击锁紧力将增加或减小一定的吨位。震击器下击锁紧力调节动作，卸下上控制套筒2上的调节堵9(大、小堵)，用专用调节工具向左或右拨动上调节套8内的调节小孔(为了方便调节，可以在上调节套8园周上有均匀分布的若干个调节孔和调节槽)，每调节一个调节槽，将增加或减小弹簧套筒组10的预紧位置，下击锁紧力将增加或减小一定的吨位。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种全机械式随钻震击器，其特征在于：包括运行延长轴，安装在运行延长轴下部的花键轴，在运行延长轴和花键轴外套有由上至下依次通过螺纹固定连接的上控制套筒、中间套筒、下控制套筒和花键套筒，在上控制套筒顶部固定有上连接头，花键轴和运行延长轴通过芯部接头连接在一起，芯部接头位于下控制套筒内，在下控制套筒内芯部接头上方有一个向内收缩的台阶，在下控制套筒内芯部接头下方的花键轴上安装有锁紧螺母，花键套筒的顶端位于下控制套筒内并且直径小于锁紧螺母直径，在花键轴外安装有压紧螺母，压紧螺母位于花键套筒下方，花键轴和花键套筒之间通过花键配合；在中间套筒内侧安装有摩擦衬套，摩擦卡瓦安装在摩擦衬套内侧，在摩擦衬套内表面上有环形凹陷的凹齿，在摩擦卡瓦外表面上设有凸起的外齿，在锁紧状态时摩擦卡瓦的外齿与摩擦衬套壁接触，摩擦卡瓦与固定在运行延长轴上的卡瓦运行轴接触锁紧，在解除锁紧状态下，摩擦卡瓦的外齿位于摩擦衬套的凹齿中，摩擦卡瓦脱离固定在运行延长轴上的卡瓦运行轴；在上控制套筒壁上安装有锁紧和调节上调节套轴向位置的调节堵，上调节套安装在运行延长轴外并位于摩擦卡瓦上方，在下控制套筒壁上安装有锁紧和调节下调节套轴向位置的调节堵，下调节套安装在运行延长轴外并位于摩擦卡瓦下方，在摩擦卡瓦与上调节套和下调节套之间分别安装有弹簧套筒组。

2.根据权利要求1所述的全机械式随钻震击器，其特征在于，在上控制套筒壁和花键套筒壁上设有油孔和油堵。

3.根据权利要求1所述的全机械式随钻震击器，其特征在于，在中间套筒内侧，摩擦衬套下方安装有间隔衬套。

4.根据权利要求1所述的全机械式随钻震击器，其特征在于，在上控制套筒和运行延长轴之间安装有平衡活塞，平衡活塞和套筒之间安装有第三密封组。

5.根据权利要求1所述的全机械式随钻震击器，其特征在于，在花键套筒和花键轴之间安装有第二密封组，在压紧螺母和花键轴之间安装有第一密封组。

6.根据权利要求1所述的全机械式随钻震击器，其特征在于，所述的上控制套筒、中间套筒、下控制套筒和花键套筒之间的螺纹连接是锥管螺纹连接。

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