CN219061580U - 一种随钻用液动强击高效解卡工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种随钻用液动强击高效解卡工具，包括上接头(1)、打捞头(2)、上传扭接头(3)和下传扭接头(4)组成的传扭总成，阀头(5)、释放弹簧(6)和阀外筒(7)组成阀组总成，阀座(8)、撞击环(9)、重锤(10)和外筒(11)组成的柱塞总成；芯轴(12)、弹簧(14)和弹簧外筒(15)组成的弹簧总成，活塞外筒(16)、浮动活塞(17)和下接头(18)组成的平衡总成。本实用新型的随钻用液动强击高效解卡工具是用于解决油气田井下管柱卡阻的强力解卡工具，该工具是利用循环液体驱动，在井下需要的位置提供持续的强力震击进行“暴力”解卡。

Description

一种随钻用液动强击高效解卡工具

技术领域

本实用新型涉及石油钻采井下工具技术领域，特别是涉及一种用于石油钻井解卡作业中的液动强击解卡工具。

背景技术

油气田钻井作业中常因井下落物、沉沙、结蜡、套变、结垢以及工具导致卡阻，从而导致管柱难以起出、井口载荷高，这也是修井作业过程中经常遇到的难题。尤其是水平井及大斜度井口载荷无法有效传递到落鱼，修井难度大。

目前，现有解卡工具通常使用机械震击器、液压震击器和机械液压震击器随钻作业，这些工具都是通过井口上提、下压的机械方式操作，每小时只能工作10次左右，效率低，操作强度大。对于现在油气田开发的大斜度和长水平井作业，当井下出现复杂后，井口施加的机械力很难传递到工具上，震击器难以启动，给解卡造成极大的困难。而现有的液动类震动工具内部流道复杂，不能保证足够的通道，开泵就会开启震击模式，无法满足随钻作业，只能作为打捞作业单独使用。

因此，设计一种能够用于石油钻井解卡作业中的随钻用高效解卡工具能够了本领域亟需解决的问题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种随钻用液动强击高效解卡工具。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案具体如下：

一种随钻用液动强击高效解卡工具，由传扭总成、阀组总成、柱塞总成、弹簧总成和平衡总成组成；

所述传扭总成包括上接头，所述上接头的下部内侧壁与上传扭接头的上部外侧壁相连，所述上传扭接头的内侧壁与下传扭接头的上部外侧壁相连，所述下传扭接头的顶部与上接头之间设有打捞头；

所述阀组总成包括阀外筒，所述阀外筒的上部内侧壁与所述下传扭接头的下部外侧壁相连，所述阀外筒的内部设有阀头，所述阀头的中部外侧壁与阀外筒的内侧壁之间设有释放弹簧，所述阀头的上部外侧壁与所述下传扭接头的下部内侧壁相抵靠；

所述柱塞总成包括外筒，所述外筒的上部内侧壁与所述阀外筒的下部外侧壁相连，所述阀外筒的下部内侧壁与重锤的上部外侧壁相连，所述重锤的顶部内壁设有阀座，所述阀外筒、重锤和外筒之间的连接部设有撞击环；

所述弹簧总成包括弹簧外筒，所述弹簧外筒的上部外侧壁与所述外筒的下部内侧壁相连，所述弹簧外筒内设有芯轴，所述芯轴的顶部与所述重锤的下部相抵靠，所述芯轴的外侧壁与所述弹簧外筒的内侧壁之间设有弹簧；

所述平衡总成包括活塞外筒，所述活塞外筒的上部外侧壁与所述弹簧外筒的下部内侧壁相连，所述活塞外筒的下部内侧壁与下接头的上部外侧壁相连，所述下接头的上部内侧壁与所述芯轴的下部外侧壁相连，所述活塞外筒的内侧壁与所述芯轴的外侧壁之间设有浮动活塞。

其中，所述下传扭接头的上部穿过上传扭接头的内孔与打捞头连接，所述下传扭接头与上传扭接头的接触面上设有密封组件A用于封阻流经管柱的液体，所述上接头与下传扭接头之间通过螺纹连接。

其中，所述阀外筒与下传扭接头通过螺纹连接，阀头的上部与下传扭接头的内孔的内台肩相抵，由释放弹簧预紧。

其中，所述外筒与阀外筒通过螺纹连接，所述重锤由引导环导向并扶正在外筒的内壁上；所述撞击环套装在重锤的台肩处且与阀外筒的下端相抵；所述阀座安装在重锤顶部的内孔中，阀座与重锤的接触面上设有密封组件B，所述阀座延伸至阀外筒的内孔中，所述阀外筒的内侧壁与重锤的外侧壁之间的接触面上设有密封组件C和滑环组成滑动密封，整个容腔缝隙加注润滑油。

其中，所述弹簧外筒与外筒通过螺纹连接，所述弹簧的上方设有旋转轴承。

其中，所述活塞外筒套设于芯轴的下端，并与弹簧外筒通过螺纹连接，所述浮动活塞与芯轴之间的接触面上装有密封组件D，所述浮动活塞与活塞外筒之间的接触面上装有密封组件E，所述活塞外筒与下接头通过螺纹连接，下接头与芯轴之间的接触面上设有密封组件F。

其中，正常钻进作业时，阀头的上部与下传扭接头的内孔的内台肩相抵，由释放弹簧预紧，保持阀头与下传扭接头之间的通道A关闭。

其中，当解卡工具激活时，阀头内部过液孔被封堵，泵注的液体推动阀头下行，打开阀头与下传扭接头之间的通道A，同时阀头与阀座相抵，关闭阀头与阀座之间的通道B(102)，憋压推动重锤下行；重锤下行压缩弹簧蓄能；当阀头到达限定位置后停止移动，重锤继续移动，与阀头脱离，打开阀头与阀座之间的通道B；

阀头上、下压力平衡，下推力消失，释放弹簧将阀头向上推动复位；腔内液体经通道B流出，重锤被弹簧向上推动，撞击撞击环。

同现有技术相比，本实用新型的突出效果在于：

(1)本实用新型的随钻用液动强击高效解卡工具是用于解决油气田井下管柱卡阻的强力解卡工具，该工具是利用循环液体驱动，在井下需要的位置提供持续的强力震击进行“暴力”解卡。

(2)该工具的传扭总成通过分布在部件圆周上的牙啃相互啮合，将钻柱旋转扭矩传递到工具下部接头；阀组总成通过改变液体通道，利用通道容腔压力差驱动柱塞储存冲击能量；弹簧总成为柱塞提供加速度能量，使其产生强大的冲击力；平衡总成可以消除井筒内液柱压力与工具腔内的压力差，降低密封压差，提高密封件使用寿命。

(3)本实用新型工具通过循环液体驱动，不需要外力操作，频率高。而且阀头与阀座之间通过接触式球面密封，形成的高压力波动可以促动钻柱蠕动，形成钻柱的振荡，与工具生产的震击力结合，提高钻柱解卡效率。

下面结合附图说明和具体实施例对本实用新型所述的随钻用液动强击高效解卡工具作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的随钻用液动强击高效解卡工具的上半部分结构示意图；

图2为本实用新型的随钻用液动强击高效解卡工具的下半部分结构示意图；

图3为阀组总成的结构示意图；

图4为弹簧总成的结构示意图；

图5为平衡总成的结构示意图。

其中，1-上接头，2-打捞头，3-上传扭接头，4-下传扭接头，5-阀头，6-释放弹簧，7-阀外筒，8-阀座，9-撞击环，10-重锤，11-外筒，12-芯轴，13-旋转轴承，14-弹簧，15-弹簧外筒，16-活塞外筒，17-浮动活塞，18-下接头，19-顶紧螺钉A，20-密封组件A，21-顶紧螺钉B，22-密封组件B，23-密封组件C，24-滑环，25-引导环，26-密封圈，27-密封组件D，28-密封组件E，29-激活球，30-密封组件F，101-通道A，102-通道B，103-润滑油，104-传压通道。

具体实施方式

如图1-5所示，一种随钻用液动强击高效解卡工具，由传扭总成、阀组总成、柱塞总成、弹簧总成和平衡总成组成；

所述传扭总成包括上接头1，所述上接头1的下部内侧壁与上传扭接头3的上部外侧壁相连，所述上传扭接头3的内侧壁与下传扭接头4的上部外侧壁相连，所述下传扭接头4的顶部与上接头1之间设有打捞头2；打捞头2与下传扭接头4通过顶紧螺钉A19连接；

如图3所示，所述阀组总成包括阀外筒7，所述阀外筒7的上部内侧壁与所述下传扭接头4的下部外侧壁相连，所述阀外筒7的内部设有阀头5，所述阀头5的中部外侧壁与阀外筒7的内侧壁之间设有释放弹簧6，所述阀头5的上部外侧壁与所述下传扭接头4的下部内侧壁相抵靠；

所述柱塞总成包括外筒11，所述外筒11的上部内侧壁与所述阀外筒7的下部外侧壁相连，所述阀外筒7的下部内侧壁与重锤10的上部外侧壁相连，所述重锤10的顶部内壁设有阀座8，二者通过顶紧螺钉B21连接；所述阀外筒7、重锤10和外筒11之间的连接部设有撞击环9；

如图4所示，所述弹簧总成包括弹簧外筒15，所述弹簧外筒15的上部外侧壁与所述外筒11的下部内侧壁相连，所述弹簧外筒15内设有芯轴12，所述芯轴12的顶部与所述重锤10的下部相抵靠，二者接触面上设有密封圈26，所述芯轴12的外侧壁与所述弹簧外筒15的内侧壁之间设有弹簧14；

如图5所示，所述平衡总成包括活塞外筒16，所述活塞外筒16的上部外侧壁与所述弹簧外筒15的下部内侧壁相连，所述活塞外筒16的下部内侧壁与下接头18的上部外侧壁相连，所述下接头18的上部内侧壁与所述芯轴12的下部外侧壁相连，所述活塞外筒16的内侧壁与所述芯轴12的外侧壁之间设有浮动活塞17。活塞外筒16下部设有传压通道104，传压通道104与活塞外筒16的内侧壁及芯轴12的外侧壁之间的空腔相连通。

下传扭接头4的上部穿过上传扭接头3的内孔与打捞头2连接，所述下传扭接头4与上传扭接头3的接触面上设有密封组件A20用于封阻流经管柱的液体，所述上接头1与下传扭接头4之间通过螺纹连接。

阀外筒7与下传扭接头4通过螺纹连接，阀头5的上部与下传扭接头4的内孔的内台肩相抵，由释放弹簧6预紧。

外筒11与阀外筒7通过螺纹连接，所述重锤10由引导环25导向并扶正在外筒11的内壁上；所述撞击环9套装在重锤10的台肩处且与阀外筒7的下端相抵；所述阀座8安装在重锤10顶部的内孔中，阀座8与重锤10的接触面上设有密封组件B22，所述阀座8延伸至阀外筒7的内孔中，所述阀外筒7的内侧壁与重锤10的外侧壁之间的接触面上设有密封组件C23和滑环24组成滑动密封，整个容腔缝隙加注润滑油103。

弹簧外筒15与外筒11通过螺纹连接，所述弹簧14的上方设有旋转轴承13。

活塞外筒16套设于芯轴12的下端，并与弹簧外筒15通过螺纹连接，所述浮动活塞17与芯轴12之间的接触面上装有密封组件D27，所述浮动活塞17与活塞外筒16之间的接触面上装有密封组件E28，所述活塞外筒16与下接头18通过螺纹连接，下接头18与芯轴12之间的接触面上设有密封组件F30。

工具整体跟随钻井仪器组合在钻进作业钻柱中，正常钻进作业时，阀头5的上部与下传扭接头4的内孔的内台肩相抵，由释放弹簧6预紧，保持阀头5与下传扭接头4之间的通道A101关闭。液体经工具内通孔建立循环，震击功能不被激活，不会影响正常钻井作业。

当解卡工具需要激活时，通过地面投入激活球，待球落座后，阀头5内部过液孔被封堵，泵注的液体推动阀头5下行，打开阀头5与下传扭接头4之间的通道A101，同时阀头5与阀座8相抵，关闭阀头5与阀座8之间的通道B102，开始憋压推动重锤10下行；重锤10下行压缩弹簧14蓄能；当阀头5到达限定位置后停止移动，重锤10继续移动，与阀头5脱离，打开阀头5与阀座8之间的通道B102；

阀头5上、下压力平衡，下推力消失，储集在释放弹簧6的推力将阀头5向上推动复位。腔内液体经通道B102流出，压力瞬时释放，重锤10失去向下的推力，反被弹簧14储蓄的能量加速向上推动，撞击在台肩处的撞击环9上，加重的重锤10在弹簧14的加速度作用下产生强大的冲击力，形成震击力。

阀头5复位后，重锤10也随冲击力消失复位，循环的液体使阀头5重复动作，形成高频连续震击动作。

该随钻用液动强击高效解卡工具的使用方法，包括以下步骤：

(1)将工具跟随钻井仪器组合在钻进作业钻柱中，根据需要激活，及时有效解决井下复杂卡阻问题；

(2)通过地面投球激活工具，激活球29落座后，阀组改变液体通道，泵注的液体推动阀头下行，与阀座相抵，关闭通道出口，液体憋压推动重锤下行；

(3)重锤下行压缩底部弹簧总成蓄能。阀头跟随重锤一起下行，压缩释放弹簧，当阀头到达限定位置后停止移动，重锤继续移动，与阀头脱离，打开通道出口；

(4)通道被打开后，阀头上下压力平衡，下推力消失，储集在释放弹簧的推力将阀头向上推动复位。腔内液体经出口流出，压力瞬时释放，柱塞失去向下的推力，反被弹簧总成储蓄的能量加速向上推动，撞击在台肩处的撞击环上，加重的柱塞在弹簧的加速度作用下产生强大的冲击力，形成工具的高达400KN的震击力。

(5)阀头复位后，柱塞也随冲击力消失复位，循环的液体使阀头重复步骤(2)的动作，工具产生上述步骤(3)和步骤(4)的动作，形成连续重复动作。

该工具通过循环液体驱动，不需要外力操作，频率高。而且阀头与阀座之间通过接触式球面密封，形成的高压力波动可以促动钻柱蠕动，形成钻柱的振荡，与工具生产的震击力结合，提高钻柱解卡效率。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，不能理解为对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种随钻用液动强击高效解卡工具，其特征在于：由传扭总成、阀组总成、柱塞总成、弹簧总成和平衡总成组成；

所述传扭总成包括上接头(1)，所述上接头(1)的下部内侧壁与上传扭接头(3)的上部外侧壁相连，所述上传扭接头(3)的内侧壁与下传扭接头(4)的上部外侧壁相连，所述下传扭接头(4)的顶部与上接头(1)之间设有打捞头(2)；

所述阀组总成包括阀外筒(7)，所述阀外筒(7)的上部内侧壁与所述下传扭接头(4)的下部外侧壁相连，所述阀外筒(7)的内部设有阀头(5)，所述阀头(5)的中部外侧壁与阀外筒(7)的内侧壁之间设有释放弹簧(6)，所述阀头(5)的上部外侧壁与所述下传扭接头(4)的下部内侧壁相抵靠；

所述柱塞总成包括外筒(11)，所述外筒(11)的上部内侧壁与所述阀外筒(7)的下部外侧壁相连，所述阀外筒(7)的下部内侧壁与重锤(10)的上部外侧壁相连，所述重锤(10)的顶部内壁设有阀座(8)，所述阀外筒(7)、重锤(10)和外筒(11)之间的连接部设有撞击环(9)；

所述弹簧总成包括弹簧外筒(15)，所述弹簧外筒(15)的上部外侧壁与所述外筒(11)的下部内侧壁相连，所述弹簧外筒(15)内设有芯轴(12)，所述芯轴(12)的顶部与所述重锤(10)的下部相抵靠，所述芯轴(12)的外侧壁与所述弹簧外筒(15)的内侧壁之间设有弹簧(14)；

所述平衡总成包括活塞外筒(16)，所述活塞外筒(16)的上部外侧壁与所述弹簧外筒(15)的下部内侧壁相连，所述活塞外筒(16)的下部内侧壁与下接头(18)的上部外侧壁相连，所述下接头(18)的上部内侧壁与所述芯轴(12)的下部外侧壁相连，所述活塞外筒(16)的内侧壁与所述芯轴(12)的外侧壁之间设有浮动活塞(17)。

2.根据权利要求1所述的随钻用液动强击高效解卡工具，其特征在于：所述下传扭接头(4)的上部穿过上传扭接头(3)的内孔与打捞头(2)连接，所述下传扭接头(4)与上传扭接头(3)的接触面上设有密封组件A(20)用于封阻流经管柱的液体，所述上接头(1)与下传扭接头(4)之间通过螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的随钻用液动强击高效解卡工具，其特征在于：所述阀外筒(7)与下传扭接头(4)通过螺纹连接，阀头(5)的上部与下传扭接头(4)的内孔的内台肩相抵，由释放弹簧(6)预紧。

4.根据权利要求1所述的随钻用液动强击高效解卡工具，其特征在于：所述外筒(11)与阀外筒(7)通过螺纹连接，所述重锤(10)由引导环(25)导向并扶正在外筒(11)的内壁上；所述撞击环(9)套装在重锤(10)的台肩处且与阀外筒(7)的下端相抵；所述阀座(8)安装在重锤(10)顶部的内孔中，阀座(8)与重锤(10)的接触面上设有密封组件B(22)，所述阀座(8)延伸至阀外筒(7)的内孔中，所述阀外筒(7)的内侧壁与重锤(10)的外侧壁之间的接触面上设有密封组件C(23)和滑环(24)组成滑动密封，整个容腔缝隙加注润滑油(103)。

5.根据权利要求1所述的随钻用液动强击高效解卡工具，其特征在于：所述弹簧外筒(15)与外筒(11)通过螺纹连接，所述弹簧(14)的上方设有旋转轴承(13)。

6.根据权利要求1所述的随钻用液动强击高效解卡工具，其特征在于：所述活塞外筒(16)套设于芯轴(12)的下端，并与弹簧外筒(15)通过螺纹连接，所述浮动活塞(17)与芯轴(12)之间的接触面上装有密封组件D(27)，所述浮动活塞(17)与活塞外筒(16)之间的接触面上装有密封组件E(28)，所述活塞外筒(16)与下接头(18)通过螺纹连接，下接头(18)与芯轴(12)之间的接触面上设有密封组件F(30)。

7.根据权利要求1所述的随钻用液动强击高效解卡工具，其特征在于：正常钻进作业时，阀头(5)的上部与下传扭接头(4)的内孔的内台肩相抵，由释放弹簧(6)预紧，保持阀头(5)与下传扭接头(4)之间的通道A(101)关闭。

Images