CN207268167U - 一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡装置，包括由上至下依次连接的上接头（11）、外套筒（12）和下接头（13）构成的管柱组件（10）；上接头（11）内设有过滤筒（14），过滤筒（14）下方设有活塞组件（20），活塞组件（20）外套有活塞弹簧组件（30）；外套筒（12）内设有震击锤组件（40），震击锤组件（40）外套有甲弹簧组件（50）和乙弹簧组件（60）。本实用新型不但可用于垂直井的打捞作业，也可用于斜井、大位移井和水平井的解卡、打捞作业。作业时无需人工复位作业，可连续震击直至解卡，比常规技术更高效快速。

Description

一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡装置

技术领域

本实用新型涉及一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡装置，属于油田水平井井下解卡技术领域。

背景技术

在油田大斜度井或水平井中的开发过程中，油气水井需要下入封隔器、卡瓦、水力锚、泵等工具进行各种作业，这些工具长期工作在井下；又因为油气水井内的生产管柱常因出砂、结盐、结垢、结蜡等原因造成管柱不能上提、下放及转动；井筒中被砂埋、盐卡、蜡卡卡住的油管、尾管、封隔器遇卡事故又是修井施工中最常见、最易造成的井下管柱卡死，现有解卡手段主要采用有大力提拉活动解卡、震击器解卡等措施。大力提拉活动解卡，需根据井架及设备允许的负荷条件，对管柱进行大力提拉或快速下放冲击，使卡点脱开。主要适合于轻度砂卡、垢卡、盐卡。震击器解卡，现有技术用的是常规震击器，包括机械震击器、液压震击器、机械液压震击器，常规震击器在直井中都是通过上提钻柱使卡点以上钻柱弹性伸长后突然释放，利用钻柱伸长储蓄的弹性势能冲击卡点。每上提、下放一次完成一次震击作业，故不能实现连续冲击振动。又因为在大斜度井或水平井中钻柱处于倚靠井壁状态，震击作业释放钻柱储蓄的弹性势能大部分被钻柱与井壁的摩擦消耗掉，到达卡点的冲击力严重衰减，解卡成功率大大降低。大力上提、活动解卡，在水平井的井口上提力没有办法传递给井下的水平段井下落鱼，使常规震击器在水平段打捞无法实现。主要表现在:1、常规震击器操作的方式是上提下放，在水平井的井口上提力及下放力没有办法传递给井下的水平段井下落鱼；2、常规震击器局限于司钻操作速度和震击器本身工作方式对震击速度的限制，震击频率较低，不能连续震击；3、需要非常可靠的封闭液压平衡系统，这会给工具作业时带来很大的不稳定性，由于井下工况普遍比较恶劣，常规震击器自身反复的拉拔很有可能造成液压系统的泄漏或延时失效，进而造成工具失效；4、封闭液压平衡系统工作前还需要注入震击专用液压油，作业相对繁琐。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡装置，以解决现有震击器在大斜度井或水平井段井口上提力没有办法传递给井下的水平段井下落鱼，无法进行打捞的技术问题，从而克服现有技术的不足。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型的一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡装置，该装置包括由上至下依次连接的上接头、外套筒和下接头构成的管柱组件；上接头内设有过滤筒，过滤筒下方设有活塞组件，活塞组件外套有活塞弹簧组件；外套筒内设有震击锤组件，震击锤组件外套有甲弹簧组件和乙弹簧组件。

前述装置中，所述活塞组件包括活塞杆，活塞杆的形状为圆管状；活塞杆外圆设有两个台阶，将活塞杆分为大直径段、中直径段和小直径段；活塞杆的大直径段与上接头的内孔滑动配合；活塞杆的内孔为盲孔，盲孔底部设有与小直径段相通的液体循环孔；活塞杆下端设有阀门，阀门的底面设有胶垫。

前述装置中，所述活塞弹簧组件包括上活塞弹簧和下活塞弹簧；上活塞弹簧套在活塞杆的中直径段上，下活塞弹簧套在活塞杆的小直径段上；上活塞弹簧顶端顶在活塞杆大直径段的下端面上，上活塞弹簧底端顶在垫环上端面，垫环底部设有并联环，并联环上端面顶在活塞杆中直径段与小直径段的台阶上，下活塞弹簧顶端顶在并联环的下端面上，下活塞弹簧底端顶在并联筒的内孔底部，并联筒底端顶在上接头内的台阶端面上，并联筒的筒口顶在垫环的下端面上；形成上活塞弹簧和下活塞弹簧的并联结构。

前述装置中，所述震击锤组件包括震击锤，震击锤为圆管状，震击锤与外套筒内孔滑动配合，震击锤上部设有锤头，锤头顶面设有震击垫；震击锤上口设有阀门孔，阀门孔经紧定螺钉与震击锤固定连接；震击锤外圆设有一组环形凹槽，环形凹槽内设有导向耐磨环；震击锤下口与甲弹簧组件连接。

前述装置中，所述甲弹簧组件包括甲并联筒，甲并联筒为圆管状，甲并联筒上端经紧定螺钉与震击锤下口固定连接；甲并联筒下端顶在乙弹簧组件的乙垫环上端面；甲并联筒外由上至下套有上甲弹簧、甲串联环、下甲弹簧和甲垫环；上甲弹簧顶端顶在震击锤的下端面上，上甲弹簧底端顶在甲串联环上端面上，甲串联环下端面顶在下甲弹簧顶端，下甲弹簧底端顶在甲垫环上端面；甲垫环下端面顶在乙弹簧组件的乙并联筒的顶口；甲串联环的外圆设有甲耐磨环。

前述装置中，所述乙弹簧组件包括乙并联筒，乙并联筒为圆管状，乙并联筒上口顶在甲弹簧组件中的甲垫环下端面；乙并联筒的上口内设有乙垫环，乙垫环的上端面顶在甲弹簧组件中的甲并联筒底口；乙垫环的下端面顶在上乙弹簧上端面，上乙弹簧下端面顶在乙串联环上端面，乙串联环下端面顶在下乙弹簧上端面，下乙弹簧下端顶在下接头的上端面；乙垫环和乙串联环的外圆设有乙耐磨环。

由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：1、本实用新型采用液压控制弹簧产生往复冲击，以达到解卡的目的，因此本实用新型的装置不但可用于垂直井的打捞作业，也可用于斜井、大位移井和水平井的解卡、打捞作业。2、本实用新型采用自动复位的方式，无需人工进行复位作业，可连续震击直至解卡，因此比常规震击器更高效快速。3、本实用新型依靠泵入的液体自行向上激发和启动，操作压力8～12MPa、流量10～12 L/min 的情况下可以形成6～20赫兹的强力低频脉冲波。4、本实用新型通过巧妙的结构设计实现了在狭长的空间完成对弹簧的串联和并联组合，既满足了装置对弹簧的刚性要求，也满足了装置对弹簧的行程要求。5、本实用新型通过在震击锤的外表面设置导向耐磨环提高了震击锤吸收振动性能，并有极好的耐磨性能和良好的干运行特性，具有精确导向支承作用，同时也延长了外套筒使用寿命。 6、提高了弹簧的疲劳强度，延长了弹簧的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中活塞组件和活塞弹簧组件部分的局部放大图；

图3是图1中甲弹簧组件和乙弹簧组件部分的局部放大图。

图中： 10—管柱组件、11—上接头、12—外套筒、13—下接头、14—过滤筒、20—活塞组件、21—活塞杆、22—阀块、23—胶垫、24—液体循环孔、30—活塞弹簧组件、31—上活塞弹簧、32—下活塞弹簧、33—垫环、34—并联环、35—并联筒、40—震击锤组件、41—震击锤、42—锤头、43—震击垫、44—阀门孔、45—紧定螺钉、46—扶正环、47—导向耐磨环、50—甲弹簧组件、51—上甲弹簧、52—下甲弹簧、53—甲串联环、54—甲并联筒、55—甲垫环、56—甲耐磨环、60—乙弹簧组件、61—上乙弹簧、62—下乙弹簧、63—乙串联环、64—乙并联筒、65—乙垫环、66—乙耐磨环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但不作为对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型的结构示意图，由于该结构为细长结构，为了在一幅图中完整的显示出本结构的全貌，图1将本结构分为三段从左至右画在一张图上，并用中心线连接。以下根据图1对本实用新型进行说明：

本实用新型是根据下述的一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡方法所构成的，如图1-3所示，该方法是将循环液从上接头11注入管柱组件10；循环液在管柱组件10中克服活塞弹簧组件30的反作用力驱动活塞组件20向下移动，将震击锤组件40顶部的阀门孔44关闭；阀门孔44关闭后，阀门孔44上方管柱组件10内的压力继续升高，迫使活塞组件20进一步向下移动压缩活塞弹簧组件30，活塞组件20向下移动的过程中推动震击锤组件40向下移动压缩甲弹簧组件50和乙弹簧组件60；当活塞弹簧组件30被压缩后聚集的向上反作用力等于阀门孔44上方循环液压力时，活塞组件20在活塞弹簧组件30的反作用力驱动下向上移动打开阀门孔44；阀门孔44打开后，使阀门孔44上下的压力瞬间失衡，此时甲弹簧组件50和乙弹簧组件60聚集的向上势能瞬间释放，推动震击锤组件40突然向上冲击，震击锤组件40向上的冲击动能通过管柱组件10传递到卡点；在活塞组件20向上移动的过程中，活塞组件20上的液体循环孔24被活塞弹簧组件30中并联筒35逐渐关闭，使活塞组件20缓慢返回初始位置；当活塞组件20返回初始位置后，重复上述过程，形成周期性重复振击直至解卡。活塞弹簧组件30包括上活塞弹簧31和下活塞弹簧32；上活塞弹簧31和下活塞弹簧32通过垫环33、并联环34和并联筒35连接成并联关系，以解决在狭小的管柱组件10空间内无法采用较粗弹簧满足活塞弹簧组件30聚集势能的刚性要求。甲弹簧组件50包括上甲弹簧51和下甲弹簧52，上甲弹簧51和下甲弹簧52通过甲串联环53连接成串联关系；乙弹簧组件60包括上乙弹簧61和下乙弹簧62，上乙弹簧61和下乙弹簧62通过乙串联环63连接成串联关系，以扩展甲弹簧组件50和乙弹簧组件60的行程；甲弹簧组件50和乙弹簧组件60通过甲并联筒54、甲垫环55、乙垫环65和乙并联筒64连接成并联结构关系，以解决在狭小的管柱组件10空间内无法采用较粗弹簧满足甲弹簧组件50和乙弹簧组件60聚集势能的刚性要求。上活塞弹簧31、下活塞弹簧32、上甲弹簧51、下甲弹簧52、上乙弹簧61和下乙弹簧62均采用高强度铬钒钢丝50CrVA材料制成；并采用抗松弛处理工艺，对弹簧预先加载荷，使其变形超过弹簧工作时产生的变形量，然后在高于工作温度20℃的条件下加热，保温8～24小时；弹簧表面进行抛丸处理并采用回火与低温碳氮共渗软氮化相结合工艺，以提高弹簧的疲劳寿命及耐腐蚀性。

根据上述方法构成的本实用新型的一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡装置，如图1-3所示，该装置包括由上至下依次连接的上接头11、外套筒12和下接头13构成的管柱组件10；上接头11内设有过滤筒14，过滤筒14下方设有活塞组件20，活塞组件20外套有活塞弹簧组件30；外套筒12内设有震击锤组件40，震击锤组件40外套有甲弹簧组件50和乙弹簧组件60。活塞组件20包括活塞杆21，活塞杆21的形状为圆管状；活塞杆21外圆设有两个台阶，将活塞杆21分为大直径段、中直径段和小直径段；活塞杆21的大直径段与上接头11的内孔滑动配合；活塞杆21的内孔为盲孔，盲孔底部设有与小直径段相通的液体循环孔24；活塞杆21下端设有阀门22，阀门22的底面设有胶垫23。活塞弹簧组件30包括上活塞弹簧31和下活塞弹簧32；上活塞弹簧31套在活塞杆21的中直径段，下活塞弹簧32套在活塞杆21的小直径段上；上活塞弹簧31顶端顶在活塞杆21大直径段的下端面上，上活塞弹簧31底端顶在垫环33上，垫环33底部设有并联环34，并联环34上端面顶在活塞杆21中直径段与小直径段的台阶上，下活塞弹簧32顶端顶在并联环34的下端面上，下活塞弹簧32底端顶在并联筒35的内孔底部，并联筒35底端顶在上接头11内径的台阶端面上，并联筒35的筒口顶在垫环33的下端面上；形成上活塞弹簧31和下活塞弹簧32的并联结构。震击锤组件40包括震击锤41，震击锤41为圆管状，震击锤41与外套筒12内孔滑动配合，震击锤41上部设有锤头42，锤头42顶面设有震击垫43；震击锤41上口设有阀门孔44，阀门孔44经紧定螺钉45与震击锤41固定连接；震击锤41外圆设有一组环形凹槽，环形凹槽内设有导向耐磨环47；震击锤41下口与甲弹簧组件50连接。甲弹簧组件50包括甲并联筒54，甲并联筒54为圆管状，甲并联筒54上端经紧定螺钉45与震击锤41下口固定连接；甲并联筒54下端顶在乙弹簧组件60的乙垫环65上端面；甲并联筒54外由上至下套有上甲弹簧51、甲串联环53、下甲弹簧52和甲垫环55；上甲弹簧51顶端顶在震击锤41的下端面上，上甲弹簧51底端顶在甲串联环53上端面上，甲串联环53下端面顶在下甲弹簧52顶端，下甲弹簧52底端顶在甲垫环55上端面；甲垫环55下端面顶在乙弹簧组件60的乙并联筒64的顶口；甲串联环53的外圆设有甲耐磨环56。乙弹簧组件60包括乙并联筒64，乙并联筒64为圆管状，乙并联筒64上端顶在甲弹簧组件50中的甲垫环55下端面；乙并联筒64的上口内设有乙垫环65，乙垫环65的上端面顶在甲弹簧组件50中的甲并联筒54底口；乙垫环65的下端面顶在上乙弹簧61上端，上乙弹簧61下端顶在乙串联环63上端面，乙串联环63顶在下乙弹簧62上端，下乙弹簧62下端顶在下接头13的上端面；乙垫环65和乙串联环63的外圆设有乙耐磨环66。

实施例

本实用新型所采用的一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡方法，如图1-3所示，本例的方法是在管柱设置阀门，当进入管柱的循环液压力大于管柱内弹簧的反作用力时，阀门孔关闭时，循环液压力压缩弹簧转换成弹簧的压缩势能，随着弹簧的压缩势能逐渐增加等于循环液压力时，阀门打开，使管柱内压力瞬间失衡，弹簧的压缩势能瞬间释放并带动管柱内的震击锤突然向上冲击，并将冲击动能通过管柱传递到卡点；完成一次冲击后，管柱内各部件同时复位，为下次储存弹性势能冲击做好准备，重复上述过程，形成周期性重复振击直至解卡。

具体工作过程如图1-3所示，循环液由上接头11进入管柱组件，首先通过活塞组件20进入阀门孔44，由于阀门孔处的突然缩颈，产生压差。循环液压力推动活塞杆21压缩活塞弹簧组件30向下移动并通过活塞杆21底部的阀块22上的胶垫23将阀门孔44关闭，阀门孔关闭后，活塞杆21在循环液压力作用下继续推动活塞弹簧组件30和震击锤组件40向下移动，此时活塞杆21压缩活塞弹簧组件30，震击锤组件40压缩甲弹簧组件50和乙弹簧组件60，随着活塞弹簧组件30被压缩过程的增加，活塞弹簧组件30对活塞杆21产生的反作用力也逐渐增加，当活塞杆21上的向下的循环液压力等于活塞弹簧组件30产生的反作用力时，活塞杆21上移，阀块22上的胶垫23与阀门孔44分离。活塞弹簧组件30在压缩过程中聚集的弹性势能使活塞杆21突然上冲，在活塞杆21上冲过程中，活塞杆21上的液体循环孔24被并联筒35逐渐关闭，使循环液通过液体循环孔24的流量逐渐减小，可减缓活塞杆21的上冲速度，使活塞杆21缓慢返回到的初始位置。阀块22上的胶垫23上移打开阀门孔44后，震击锤组件40在甲弹簧组件50和乙弹簧组件60的反作用力驱使下使甲弹簧组件50和乙弹簧组件60聚集的弹性势能瞬间释放转换成震击锤组件40向上的冲击动能；通过震击锤组件40上震击锤41的锤头42上震击垫43与上接头11下端面的撞击，将甲弹簧组件50和乙弹簧组件60释放的弹性势能传递至管柱组件10；当活塞杆21和震击锤组件40同时复位后，重复上述过程实现连续振动直至解卡。

根据上述方法构成的本实用新型的一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡装置，如图1-3所示，该装置包括由上至下依次连接的上接头11、外套筒12和下接头13构成的管柱组件10；管柱组件10内由上至下设有过滤筒14，活塞组件20和弹簧震击组件30；活塞组件20位于上接头11内，活塞组件20包括活塞杆21，活塞杆21的形状为外圆变径圆管状；活塞杆21外圆设有两个台阶，将活塞杆21分三段，上段为大直径段，中段为中直径段，下段为小直径段；活塞杆21的外圆套有活塞弹簧组件30，活塞弹簧组件30由上活塞弹簧31和下活塞弹簧32构成，上活塞弹簧31套在活塞杆21的中直径段上，上活塞弹簧31底部设有垫环33；活塞杆21的小直径段套有并联环34，并联环34下方套有下活塞弹簧32，下活塞弹簧32下方设有并联筒35；并联筒35为筒状，并联筒35的上筒口顶在活塞杆21中直径段的垫环33底部，并联筒35的下端面顶在上接头11内径的凸台上，所述并联环34和下活塞弹簧32位于并联筒35的筒内。活塞杆21的内孔为盲孔，盲孔底部设有与小直径段相通的液体循环孔24；活塞杆21下端设有阀块22，阀块22的底面设有胶垫23。

在上述结构中，当活塞杆21在循环液压力作用下，向下移动时，由于并联筒35受到上接头11内径凸台的限制无法向下移动，同时并联筒35的上筒口顶着垫环33使垫环33与无法与活塞杆21同时下移；因此当活塞杆21下移时，活塞杆21大直径段底部的凸台和活塞杆21中直径段底部的凸台通过并联环34同时压缩上活塞弹簧31和下活塞弹簧32，上活塞弹簧31和下活塞弹簧32是同时受到相同大小的力，因此活塞弹簧组件30的两个弹簧为并联关系。活塞弹簧组件30采用上下两个弹簧并联的技术方案，很好的解决了在管柱的狭小空间内无法通过增加弹簧钢丝的直径来提高弹簧刚性的技术问题，可增大弹簧的储存弹性势能效果。

震击锤组件40包括震击锤41；震击锤41的形状为管状，震击锤41上端面设有锤头42，锤头42顶面设有震击垫43；震击锤41的上管口内设有阀门孔44，阀门孔44通过紧定螺钉45与震击锤41固定连接；震击锤41的下管口与甲并联筒54螺纹连接，甲并联筒54外由上至下依次套有甲弹簧组件50，甲弹簧组件50包括上甲弹簧51和下甲弹簧52，两个弹簧之间用甲串联环53隔开串联安装在甲并联筒54外圆上，甲弹簧组件50的弹性力通过甲垫环55及乙并联筒64被传递到震击锤组件40的锤头42上；甲并联筒54底端与下接头13之间设有乙弹簧组件60，乙弹簧组件60包括上乙弹簧61和下乙弹簧62，上乙弹簧61和下乙弹簧62中间用乙串联环63隔开，乙弹簧组件60的弹性力通过乙垫环65及甲并联筒54被传递到震击锤组件40的锤头42上。实现震击锤组件40外圆上上甲弹簧51与下甲弹簧52串联构成甲弹簧组件50，上乙弹簧61与下乙弹簧62串联构成乙弹簧组件60，然后再将甲弹簧组件50与乙弹簧组件60形成并联的关系。由于甲弹簧组件50和乙弹簧组件60均是由两个弹簧串联构成，因此甲弹簧组件50和乙弹簧组件60工作行程比单个弹簧的工作行程增倍，体现在本实用新型的装置上增加了震击锤组件40的工作行程。甲弹簧组件50与乙弹簧组件60并联安装起到了刚度增倍，势能增大的效果。体现在本实用新型的装置上增大了震击锤组件40的弹性势能及往复冲击动能，增大震击效果。

具体实施时，先按图加工零部件，然后进行组装。组装前应确保活塞杆21底部的阀块22和胶垫23已经安装好。组装时，可以两段组装。一段是活塞组件20和活塞弹簧组件30的组装，另一段是震击锤组件40、甲弹簧组件50和乙弹簧组件60的组装。

第一段的组装过程如下：先将并联筒35、下活塞弹簧32、并联环34、垫环33、上活塞弹簧31依次从上接头11顶部装入上接头11，由于上接头11有限位台阶，因此零件不会从上接头11出来，然后再将活塞杆21从上接头11顶部插入上接头11；再将过滤筒14从上接头11顶部旋入上接头11；最后将组装好的上接头11与外套管12连接，即完成第一段的组装。由于设计时各零件的尺寸限制，安装完成后下活塞弹簧32与上活塞弹簧31之间自然形成并联关系。并联的下活塞弹簧32和上活塞弹簧31比单个的活塞弹簧起到了刚度增倍，势能增大的效果。并联的下活塞弹簧32和上活塞弹簧31在循环液压力、弹性势能作用下，周期重复打开和关闭阀门孔。

第二段的组装过程如下：首先将阀门孔44从震击锤41的上口放入震击锤41，并用紧定螺钉45将阀门孔44固定；再将震击锤41的下口与甲并联筒54螺纹连接，并用紧定螺钉45将甲并联筒54固定；然后依次将上甲弹簧51、甲串联环53、下甲弹簧52、甲垫环55从甲并联筒54底部套在甲并联筒54上；再将安装有零件并连接在一起的震击锤41和甲并联筒54从外套筒12底口装入外套筒12；装入时震击锤41先入，再将乙并联筒64从外套筒12底口装入，然后依次装入乙垫环65、上乙弹簧61、乙串联环63、下乙弹簧62最后安装下接头13。安装时，有密封要求的应安装密封件，整个震击安装完成。

上述零件中阀块22采用硬质合金加工而成压装在活塞杆21底部的凹槽内，胶垫23粘贴在阀块22凹槽内，胶垫23主要起密封作用。

甲弹簧组件50和乙弹簧组件60为高强度圆柱弹簧，甲弹簧组件50的弹性力通过甲垫环55及乙并联筒64被传递到震击锤组件40的锤头42上；乙弹簧组件60的弹性力通过乙垫环65及甲并联筒54被传递到震击锤组件40的锤头42上。甲弹簧组件50中的两个弹簧组件串联连接，乙弹簧组件60中的两个弹簧组件串联连接，甲弹簧组件50和乙弹簧组件60并联的连接结构既可满足本实用新型装置的工作行程的技术要求也可以满足对弹簧的刚度要求，提高本实用新型装置的震击效果。

本实用新型中部分零部件的材料选用如下：震击垫43材料选用高强度耐磨铝青铜，上接头11和锤头42所用材料4145H，因为高强度耐磨铝青铜比4145H略软一些，使震击垫43具有足够的弹性变形及缓冲空间，解决了频繁的撞击使震击面损坏，目的在于保护上接头11下端面及锤头42凸台面，降低了振动时的噪音。

在震击锤41的外表面均布的凹槽里安装了3～6个宽20mm，高3mm的导向耐磨环47；在甲串联环53的外表面的凹槽里安装宽20mm，高3mm的导向耐磨环47；在乙垫环65和乙串联环63的外表面的凹槽里安装宽20mm，高3mm的乙耐磨环66。所述导向耐磨环47、乙耐磨环66的材料选用特殊聚酯PTFE +润滑添加剂(青铜粉等)，具有吸收振动性能，并有极好的耐磨性能和良好的干运行特性，可以达到速度：往复移动≤1m/s，温度：-50℃～ +130℃，表面支承压力：最大为90N/mm²。导向耐磨环47解决了震击锤41和外套筒12之间的金属接触，避免震击锤41在外套筒12中往复移动产生启动力偏大和爬行等不正常现象，导向耐磨环47对于往复移动的震击锤41和外套筒12具有精确导向支承作用，同时也延长了外套筒12使用寿命；乙耐磨环66解决了乙垫环65、乙串联环63和乙并联筒64之间的金属接触，最大限度的降低摩擦力。乙耐磨环66对于往复移动的乙垫环65、乙串联环63和乙并联筒64具有精确导向支承作用，同时也延长了乙并联筒64使用寿命。

两个扶正环46安装于震击锤41的上部，扶正环46是依靠本身的弹力紧箍在震击锤41上部的槽子上，扶正环的外径略等于外套筒12的内径。起扶正作用的，材料选用铬钼合金铸铁MTCrMoCu-235，它能够在高温条件下保持足够的强度和弹性，具有一定的耐磨性。扶正环46具有对进入外套筒12后的震击锤41进行扶正调偏作用，使其能够承受较大的负载，具有良好的耐磨性，对震击锤41具有良好的扶正和保护作用，避免划伤外套筒12内径，现场使用表明，用铬钼合金铸铁MTCrMoCu-235扶正环却磨损很少，且外套筒12内径无磨损痕迹，使扶正环46更换周期延长3～4倍，延长外套筒12的使用寿命。

上活塞弹簧31和下活塞弹簧32承受低频往复压缩移动,决定着阀门孔打开、关闭的可靠性,，而上甲弹簧51、下甲弹簧52、上乙弹簧61和下乙弹簧62也承受着低频往复压缩移动,决定着震击锤往复脉冲和振动可靠性,各弹簧质量好坏,对本实用新型的装置的解卡能力、使用寿命起着至关重要的作用。本实用新型装置中所用弹簧选用的是高强度铬钒钢丝50CrVA，执行标准GBT 18983-2003 油淬火回火弹簧钢丝，由于铬的加入,使得钢的淬透性较好,同时加入钒使晶粒细化,保证在高温下仍具有较高的弹性极限和疲劳极限,并且具有不易脱碳、良好的表面质量、精确的外形和尺寸等优点。弹簧工艺采用抗松弛处理，对弹簧预先加载荷，使其变形超过弹簧工作时产生的变形量，然后在高于工作温度20℃的条件下加热，保温8～24小时；弹簧工艺采用了抛丸处理，采用细小的钢丸，高速喷打弹簧表面，不仅改善弹簧表面的质量，提高表面的强度，使表面处于压应力状态。从而提高弹簧疲劳强度和使用寿命，经抛丸处理的弹簧使用寿命能提高一倍以上；弹簧工艺采用了低温碳氮共渗，采用回火与低温碳氮共渗软氮化相结合工艺，显著提高弹簧的疲劳寿命及耐腐蚀，可以在循环泥浆里形成一层耐磨、耐腐的保护层。上述弹簧的现场应用表明疲劳寿命达到N≥10⁷负载循环次数，提高了弹簧的疲劳强度，延长了弹簧的使用寿命。

以下对本实用新型的工作过程及原理进一步的说明：

本实用新型的操作十分简单，若出现油管、尾管、封隔器遇卡事故后，将本实用新型的装置组装在打捞管柱的下部，其下再接装安全接头和提放打捞工具，打捞作业时，当打捞工具捞住落鱼后，向上提拉管柱，工具被拉开，使震击垫43与往复振动的锤头42距离拉近，处于往复振动的振幅内，造成上击动能通过外套筒12传递到卡点，形成向上震击力。启动地面泥浆泵，当循环液经过活塞组件。最小排量达到了一定设定值时，阀门孔关闭，此时活塞组件20及震击锤组件40在流体压力和排量的驱动下继续向下移动，此时活塞杆21压缩活塞弹簧组件30，震击锤组件40压缩甲弹簧组件50和乙弹簧组件60，在移动达到一定的冲程之后，阀门孔将立即打开并释放内部的高压。此时甲弹簧组件50和乙弹簧组件60在弹簧的弹性回复力作用下开始向上移动，使储能弹簧聚集的势能瞬间释放转换成震击锤向上的往复冲击动能，通过震击锤41的锤头42与震击垫43产生频率的振动和撞击，将甲弹簧组件50和乙弹簧组件60释放的势能传递通过外套筒12传递到卡点。本实用新型的装置中没有任何可形成机械锁定的装置，因此本实用新型的装置的往复振动不会出现卡阻，这个过程重复进行，利用弹簧伸缩移动产生连续振动的方法提供一个脉冲源使本实用新型的装置产生低频震动，就会不停的提供向上的持续脉冲震击井下落鱼，直到解卡。便可用打捞工具将油管、尾管、封隔器捞出井筒。

以下对本实用新型的弹簧串联及并联安装关系的机械原理进一步的说明：

因震击器不同规格的外径和水眼等技术参数下井前已确定，弹簧的安装空间小，正常安装弹簧又不能满足功能要求，通过活塞弹簧组件30及外套筒12中震击锤41、甲弹簧组件50、乙弹簧组件60的变换组合安装，来满足安装位置及空间大小的需要。并联时弹簧系统的当量刚度等于各个弹簧刚度的代数和Κ_并联=Κ+Κ=2Κ。相当于弹簧丝径变粗，弹簧刚度变硬。活塞组件中采用两根完全相同上活塞弹簧31和下活塞弹簧32并联安装，并联弹簧的当量刚度Κ_并联是单根弹簧刚度Κ的2倍。弹簧并联时，根据弹簧的弹性势能公式E=1/2Κ△L得知，式中E为弹簧的弹性势能，Κ弹簧的刚度，△L弹簧的压缩量，当并联弹簧的当量刚度Κ_并联是单根弹簧刚度Κ的2倍时，弹性势能E增加。

震击锤组件40中采用上甲弹簧51和下甲弹簧52两个弹簧串联构成甲弹簧组件50，上乙弹簧61和下乙弹簧62两个弹簧串联构成乙弹簧组件60，然后再将甲弹簧组件50与乙弹簧组件60并联的弹簧组合。将两个弹簧串联使用可增加组合弹簧的工作行程，提高弹簧的疲劳强度，延长弹簧的使用寿命，满足本实用新型的装置往复移动的行程需要。将两个弹簧并联使用相当于弹簧丝径变粗，弹簧刚度变硬，刚度增加，所以并联时弹性势能E_并联势能增加。实现弹簧弹性储能弹力增倍效果。

本实用新型通过装置内部的各组弹簧安装关系，依靠弹簧伸缩移动来达到震击器的连续振动。两个弹簧串联使用时增加弹簧的工作行程，满足本实用新型的装置连续振动的行程需要；两组弹簧串联后再并联工作时，使弹簧刚度增倍，弹性势能增大。体现在本实用新型的装置上增大了弹簧往复移动装置的弹性势能及往复冲击动能，增大震击效果。

Claims (6)

1.一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡装置，包括由上至下依次连接的上接头（11）、外套筒（12）和下接头（13）构成的管柱组件（10）；其特征在于：上接头（11）内设有过滤筒（14），过滤筒（14）下方设有活塞组件（20），活塞组件（20）外套有活塞弹簧组件（30）；外套筒（12）内设有震击锤组件（40），震击锤组件（40）外套有甲弹簧组件（50）和乙弹簧组件（60）。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述活塞组件（20）包括活塞杆（21），活塞杆（21）的形状为圆管状；活塞杆（21）外圆设有两个台阶，将活塞杆（21）分为大直径段、中直径段和小直径段；活塞杆（21）的大直径段与上接头（11）的内孔滑动配合；活塞杆（21）的内孔为盲孔，盲孔底部设有与小直径段相通的液体循环孔（24）；活塞杆（21）下端设有阀门（22），阀门（22）的底面设有胶垫（23）。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述活塞弹簧组件（30）包括上活塞弹簧（31）和下活塞弹簧（32）；上活塞弹簧（31）套在活塞组件（20）中的活塞杆（21）的中直径段上，下活塞弹簧（32）套在活塞杆（21）的小直径段上；上活塞弹簧（31）顶端顶在活塞杆（21）大直径段的下端面上，上活塞弹簧（31）底端顶在垫环（33）上，垫环（33）底部设有并联环（34），并联环（34）上端面顶在活塞组件（20）中的活塞杆（21）中直径段与小直径段的台阶上，下活塞弹簧（32）顶端顶在并联环（34）的下端面上，下活塞弹簧（32）底端顶在并联筒（35）的内孔底部，并联筒（35）底端顶在上接头（11）内的台阶端面上，并联筒（35）的筒口顶在垫环（33）的下端面上；形成上活塞弹簧（31）和下活塞弹簧（32）的并联结构。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述震击锤组件（40）包括震击锤（41），震击锤（41）为圆管状，震击锤（41）与外套筒（12）内孔滑动配合，震击锤（41）上部设有锤头（42），锤头（42）顶面设有震击垫（43）；震击锤（41）上口设有阀门孔（44），阀门孔（44）经紧定螺钉（45）与震击锤（41）固定连接；震击锤（41）外圆设有一组环形凹槽，环形凹槽内设有导向耐磨环（47）；震击锤（41）下口与甲弹簧组件（50）连接。

5.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述甲弹簧组件（50）包括甲并联筒（54），甲并联筒（54）为圆管状，甲并联筒（54）上端经震击锤组件（40）中的紧定螺钉（45）与震击锤组件（40）中的震击锤（41）下口固定连接；甲并联筒（54）下端顶在乙弹簧组件（60）中的乙垫环（65）上端面；甲并联筒（54）外由上至下套有上甲弹簧（51）、甲串联环（53）、下甲弹簧（52）和甲垫环（55）；上甲弹簧（51）顶端顶在震击锤（41）的下端面上，上甲弹簧（51）底端顶在甲串联环（53）上端面上，甲串联环（53）下端面顶在下甲弹簧（52）顶端，下甲弹簧（52）底端顶在甲垫环（55）上端面；甲垫环（55）下端面顶在乙弹簧组件（60）的乙并联筒（64）的上端面；甲串联环（53）的外圆设有甲耐磨环（56）。

6.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述乙弹簧组件（60）包括乙并联筒（64），乙并联筒（64）为圆管状，乙并联筒（64）上端面顶在甲弹簧组件（50）中的甲垫环（55）下端面；乙并联筒（64）的上口内设有乙垫环（65），乙垫环（65）的上端面顶在甲弹簧组件（50）中的甲并联筒（54）下端面；乙垫环（65）的下端面顶在上乙弹簧（61）上端面，上乙弹簧（61）下端面顶在乙串联环（63）上端面，乙串联环（63）下端面顶在下乙弹簧（62）上端面，下乙弹簧（62）下端面顶在下接头（13）的上端面；乙垫环（65）和乙串联环（63）的外圆设有乙耐磨环（66）。