CN208918497U - 一种双作用全液压随钻震击器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双作用全液压随钻震击器，石油天然气开采钻井工具技术领域。一种双作用全液压随钻震击器，包括芯轴和外筒，芯轴与外筒之间形成连接腔、上击腔以及下击腔，密封腔中设有驱动销，用于芯轴和外筒之间的扭力传递；上击腔和下击腔中均充满液压油，上击腔与下击腔中的结构一致，但方向一致，使震击器能够产生向上或向下的震击；上击腔和下击腔中均设有阀体，阀体随芯轴的移动而移动，通过阀体的密封作用，将液压油压缩，液压油瞬间泄压时，产生震击力，从而使卡阻部位解卡。本实用新型能够在两个方向实现震击解卡功能，克服原有全液压随钻震击器只能在一个方向产生震击的缺陷，提高了装置的使用范围。

Description

一种双作用全液压随钻震击器

技术领域

本实用新型涉及石油天然气开采钻井工具技术领域，具体涉及一种双作用全液压随钻震击器。

背景技术

在钻井作业中，由于地质构造复杂、技术措施不当以及泥浆、管柱、井眼等各种原因，井下钻柱组合(BHA)时常造成卡钻事故。卡钻对钻井工作影响很大，危害也很深，如果处理不当，不仅消耗时间长，损失钻进进尺，而且可能使事故恶化，甚至造成油气井报废。震击器是解除卡钻的有效工具。因此，在钻井速度和钻井效益越来越受到关注的今天，正确地选择和使用震击器产品将为钻井工业带来可观的效益。

现有的全液压随钻震击器，优越于机械式震击器的长延时功能，其震击力大小可以靠司钻的操作任意调节，但是现有的全液压随钻震击器只能在单一方向上产生震击，一般为向上震击，使用受限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双作用全液压随钻震击器，以解决现有全液压随钻震击器只能在单一方向上产生震击的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种双作用全液压随钻震击器，包括：呈空心的芯轴以及套设于芯轴上的外筒；芯轴的外侧壁与外筒的内侧壁之间通过密封件分隔形成连接腔、上击腔以及下击腔，上击腔与下击腔结构相同、方向相反并且上击腔和下击腔均充满液压油；

上击腔的侧壁沿钻柱工作方向依次设有密封凸起和限位凸起，密封凸起设于外筒的内侧壁上，限位凸起设于芯轴的外侧壁上；上击腔中还设有均套设于芯轴上的限位环和阀体；限位环与芯轴固定连接；阀体位于限位环和限位凸起之间。

本实用新型的外筒套设在芯轴上，芯轴的一端伸出外筒并与上游钻柱连接，外筒的一端与下游钻柱连接，钻柱的工作方向为从地面到地下的方向。在正常工作下，芯轴与外筒固定连接，芯轴将扭力传递给外筒，从而实现外筒随芯轴的转动而转动。出现卡钻时，上游钻柱持续施加力，芯轴与外筒之间的连接中断，芯轴与外筒可以沿轴向发生滑动而不会沿周向发生转动，外筒在芯轴的带动下继续旋转。

上击腔与下击腔结构相同，其内部结构反向，以上击腔为例，上击腔中提前充满液压油，钻头在向上移动并出现卡钻时，持续对芯轴施加力，芯轴与外筒之间的连接中断，芯轴相对于外筒向上移动，并带动限位环向上移动，阀体在限位环和限位凸起的作用下，随之向上移动。阀体与密封凸起接触时，阀体的外侧壁与密封凸起密封，阀体的内侧壁与芯轴的外侧壁密封，在芯轴的带动下，挤压上部分液压油，上部分液压油被压缩，油压增加。随着芯轴的移动，当阀体与密封凸起分开时，上部分液压油瞬间泄压，产生向上的震击，进而使卡阻部位解卡。同时，上击腔和下击腔足够长，下击腔中的阀体与密封凸起不会接触，下击腔中的液压油不会被压缩，即下击腔中的各部件不会影响上击腔的上击工作。

钻头在向下移动并出现卡钻时，原理同上，芯轴持续向下运动，下击腔中的液压油被压缩并瞬间释放，产生向下的震击，进而使卡阻部位解卡。同时，上击腔和下击腔足够长，上击腔中的阀体与密封凸起不会接触，上击腔中的液压油不会被压缩，即上击腔中的各部件不会影响下击腔的下击工作。

进一步地，上述上击腔中还设有至少2个贯穿阀体的阀芯，阀芯的延伸方向与芯轴的延伸方向一致；阀芯的两端分别与限位凸起和限位环连接。

本实用新型的阀芯对阀体具有导向的作用，防止阀体在移动过程中，出现卡死现象，同时，阀芯与阀体之间能够进行滑动密封，阀体沿阀芯运动时，液压油不会从阀芯与阀体的连接处贯通。

进一步地，上述限位环与阀体之间具有间隙。

本实用新型的限位环与阀体之间具有间隙，芯轴相对于外筒移动过程中，形成偏心环形缝隙流量。

进一步地，上述阀体的外侧面为锥面。

本实用新型的阀体的外侧面呈锥面，使阀体与密封凸起之间趋近于线密封，减少摩擦力对震击延时时间的影响。

进一步地，上述连接腔内沿芯轴的延伸方向设有至少一对分别成型于芯轴外侧壁和外筒内侧壁的半圆槽，半圆槽中设有驱动销。

本实用新型采用驱动销连接芯轴和外筒，能够改善芯轴和外筒连接时的受力状况。半圆槽的两端具有边界，即驱动销的两端均不能伸出半圆槽，从而使芯轴和外筒不会脱离。

进一步地，上述驱动销的数量为8，8个驱动销沿圆周均布。

进一步地，上述限位钉的一端与外筒固定连接，限位钉的另一端置于芯轴内。

进一步地，上述芯轴与外筒之间设有限位钉，限位钉的两端分别置于芯轴和外筒的内部。

本实用新型的限位钉用于正常工作下连接芯轴和外筒，使芯轴和外筒不会发生相对移动，并且在卡钻时，持续对芯轴施加扭力，芯轴能够将限位钉剪断，在驱动销的作用下，芯轴在外筒内可以沿轴向滑动，但是芯轴与外筒不会发生相对转动。

进一步地，上述外筒沿钻柱工作方向依次包括第一筒体以及与第一筒体密封连接的第二筒体，第一筒体的内侧壁和第二筒体的内侧壁均设有定位凸起，驱动销固定于定位凸起之间。

本实用新型的第一筒体和第二筒体共同卡紧驱动销，使驱动销固定安装在外筒上具有可行性。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型通过挤压液压油，使液压油储能，当液压油瞬间释放能量时，能够产生震击力，使卡阻部位解卡。

(2)本实用新型能够在两个方向实现震击解卡功能，克服原有全液压随钻震击器只能在一个方向产生震击的缺陷，提高了装置的使用范围。

附图说明

图1为本实用新型的双作用全液压随钻震击器的结构示意图；

图2为图1的A部放大图；

图3为图1的B部放大图；

图4为图2的C－C剖视图；

图5为图1的D部放大图；

图6为图1的E部放大图；

图7为本实用新型的双作用全液压随钻震击器的上击状态图；

图8为图7的F部放大图；

图9为图7的G部放大图；

图10为本实用新型的双作用全液压随钻震击器的下击状态图；

图11为图10的H部放大图；

图12为图10的I部放大图。

图中：10－芯轴；20－外筒；21－限位钉；22－第一筒体；23－第二筒体；24－定位凸起；30－连接腔；31－驱动销；40－上击腔；50－下击腔；61－密封凸起；62－限位凸起；63－限位环；64－阀体；65－阀芯。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例

请参照图1，一种双作用全液压随钻震击器，包括芯轴10和外筒20，外筒20套设在芯轴10上。芯轴10呈中空，其一端伸出外筒20并与上游钻柱连接，另一端置于外筒20的中腔内。外筒20未有芯轴10伸出的一端与下游钻柱连接。芯轴10的外侧壁与外筒20的内侧壁之间通过密封件并沿钻柱工作方向依次形成连接腔30、上击腔40以及下击腔50。由于连接腔30需要传递扭矩，最好是连接腔30靠近上游钻柱，上击腔40和下击腔50的位置可以交换。在本实施例中，密封件为橡胶密封圈，显然，密封件还可以为塑料密封圈或金属密封件等。

请参照图2，外筒20与芯轴10之间并且靠近上游钻柱的位置设有限位钉21，限位钉21的一端置于外筒20内，另一端置于芯轴10内，限制外筒20与芯轴10在轴向方向做相对移动。限位钉21具有一定的强度，钻柱正常工作时，限位钉21不会断，当卡钻时，芯轴10持续受力，限位钉21受到的力大于正常工作时受到的力时，限位钉21断裂，此时芯轴10在外筒20内可以沿轴向滑动。

请参照图3和图4，外筒20包括第一筒体22和第二筒体23。第一筒体22和第二筒体23的轴线一致，并且第一筒体22和第二筒体23之间通过螺纹连接，此外第一筒体22与第二筒体23的连接处还通过橡胶密封圈进行密封。第一筒体22和第二筒体23的内侧壁分别设有定位凸起24，两个定位凸起24之间均匀设有8个半圆槽，芯轴的外侧壁也设有8个相对应的8个半圆槽，半圆槽均位于连接腔30中并且半圆槽中均设有驱动销31，驱动销31的延伸方向与钻柱的工作方向一致，在第一筒体22和第二筒体23通过螺纹旋紧时，可以将驱动销31进行卡紧。在本实用新型的其它实施例中，驱动销31的数量根据需要传递扭力大小可以设置2个、4个等，多个驱动销31最好是沿圆周均布。

请参照图5，上击腔40的侧壁沿钻柱工作方向依次设有密封凸起61和限位凸起62，密封凸起61设置在外筒20的内侧壁上，限位凸起62设置在芯轴10的外侧壁上。上击腔40中还设有限位环63和阀体64，限位环63和阀体64位于密封凸起61和限位凸起62之间，阀体64位于限位环63和限位凸起62之间。限位环63和阀体64之间具有间隙并且均套设在芯轴10上，限位环63与芯轴10通过内六角紧定螺钉固定连接，阀体64的内侧壁与芯轴10的外侧壁密封配合，并且阀体64的外侧壁与密封凸起61密封配合。阀体64的外侧壁呈锥面，使阀体64的外侧壁与密封凸起61的密封呈线性。阀体64的内部贯穿有2个阀芯65，阀芯65的延伸方向与芯轴10在外筒20中的运动方向一致，阀芯65的一端与限位环63固定连接，另一端与纤维凸起62固定连接。在本实用新型的其它实施例中，阀芯65的数量还可以是3、4、5等，多个阀芯65最好是沿圆周均布。

请参照图6，下击腔50内的结构与上击腔40的结构一致，但方向相反，即密封凸起61和限位凸起62依次沿钻柱工作方向的反方向设置。下击腔50实现的功能与上击腔50相反，即上击腔50实现向上(钻柱从地下到地上运动)震击，下击腔50实现向下(钻柱从地面到地下运动)。

双作用全液压随钻震击器的上击原理，请参照图7至图9：钻头在向上移动并出现卡钻时，持续对芯轴10施加力，芯轴10将限位钉21剪断后，芯轴10相对于外筒20向上移动，并带动限位环63向上移动，上击腔40中的阀体64在限位环63和限位凸起62的作用下，随之向上移动；阀体64与密封凸起61接触时，阀体64的外侧壁与密封凸起61密封，阀体64的内侧壁与芯轴10的外侧壁密封，在芯轴10的带动下，挤压上部分液压油，上部分液压油被压缩，油压增加；随着芯轴10的移动，当阀体64与密封凸起61分开时，上部分液压油瞬间泄压，产生向上的震击，进而使卡阻部位解卡。而下击腔50中的阀体64与密封凸起61的距离会越来越远，阀体64与密封凸起61之间不会出现密封状态，其内部液压油自由流动，不会对芯轴10的向上移动起阻碍作用。

双作用全液压随钻震击器的下击原理，请参照图10至图12：下击原理与上击原理相反，钻头在向下移动并出现卡钻时，持续对芯轴10施加力，使下击腔50中的液压油压缩，泄压时产生向下的震击，进而使卡阻部位解卡。而上击腔40中的阀体64与密封凸起61的距离会越来越远，阀体64与密封凸起61之间不会出现密封状态，其内部液压油自由流动，不会对芯轴10的向下移动起阻碍作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双作用全液压随钻震击器，其特征在于，包括：呈空心的芯轴(10)以及套设于所述芯轴(10)上的外筒(20)；所述芯轴(10)的外侧壁与所述外筒(20)的内侧壁之间通过密封件分隔形成连接腔(30)、上击腔(40)以及下击腔(50)，所述上击腔(40)与所述下击腔(50)结构相同、方向相反并且所述上击腔(40)和所述下击腔(50)均充满液压油；

所述上击腔(40)的侧壁沿钻柱工作方向依次设有密封凸起(61)和限位凸起(62)，所述密封凸起(61)设于所述外筒(20)的内侧壁上，所述限位凸起(62)设于所述芯轴(10)的外侧壁上；所述上击腔(40)中还设有均套设于所述芯轴(10)上的限位环(63)和阀体(64)；所述限位环(63)与所述芯轴(10)固定连接；所述阀体(64)位于所述限位环(63)和所述限位凸起(62)之间。

2.根据权利要求1所述的双作用全液压随钻震击器，其特征在于，所述上击腔(40)中还设有至少2个贯穿所述阀体(64)的阀芯(65)，所述阀芯(65)的延伸方向与芯轴(10)的延伸方向一致；所述阀芯(65)的两端分别与所述限位凸起(62)和所述限位环(63)连接。

3.根据权利要求2所述的双作用全液压随钻震击器，其特征在于，所述限位环(63)与所述阀体(64)之间具有间隙。

4.根据权利要求3所述的双作用全液压随钻震击器，其特征在于，所述阀体(64)的外侧面为锥面。

5.根据权利要求1所述的双作用全液压随钻震击器，其特征在于，所述连接腔(30)内沿所述芯轴(10)的延伸方向设有至少一对分别成型于所述芯轴(10)外侧壁和所述外筒(20)内侧壁的半圆槽，所述半圆槽中设有驱动销(31)。

6.根据权利要求5所述的双作用全液压随钻震击器，其特征在于，所述驱动销(31)的数量为8，8个驱动销(31)沿圆周均布。

7.根据权利要求6所述的双作用全液压随钻震击器，其特征在于，所述限位钉(21)的一端与所述外筒(20)固定连接，所述限位钉(21)的另一端置于所述芯轴(10)内。

8.根据权利要求1所述的双作用全液压随钻震击器，其特征在于，所述芯轴(10)与所述外筒(20)之间设有限位钉(21)，所述限位钉(21)的两端分别置于所述芯轴(10)和所述外筒(20)的内部。

9.根据权利要求5或6所述的双作用全液压随钻震击器，其特征在于，所述外筒(20)沿钻柱工作方向依次包括第一筒体(22)以及与所述第一筒体(22)密封连接的第二筒体(23)，所述第一筒体(22)的内侧壁和所述第二筒体(23)的内侧壁均设有定位凸起(24)，所述驱动销(31)固定于所述定位凸起(24)之间。