單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于鉆井過程中解決卡鉆問題的單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器。它能隨時調節震擊力的大小和方向，提高解卡效率。其技術方案：該震擊器包括外筒總成和心軸總成；外筒總成包括花鍵外筒、震擊外筒、上閥外筒、液壓外筒、下閥外筒和下連接頭；心軸總成包括花鍵心軸、中間心軸、下心軸和鎖緊螺帽；在花鍵外筒和上閥外筒分別設有油堵總成I與II；在花鍵心軸和花鍵外筒間設有密封裝置I，且在鍵槽的傳力接觸面上設有鋼珠和鋼珠支撐塊；在中間心軸兩側分別設有上、下震擊墊。本震擊器內部的帶滾動體的花鍵結構可實現在拉扭或壓扭工況下的軸向低摩阻滑動；帶預密封機構的錐閥總成可實現徑向定位、降低閥體磨損、增強延時效果、提高震擊力。
【專利說明】
單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器
技術領域
[0001]本實用新型屬于石油開采鉆井井下工具，具體涉及一種單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器。適用于直井、定向井、水平井、大位移井等復雜井下作業。
【背景技術】
[0002]在鉆井過程中，由于地質和人為因素等經常發生卡鉆事故，液壓式隨鉆震擊器是解決卡鉆問題的一種特殊井下工具。由于操作方便、震擊力可調等優點廣泛被采用。當遇阻需要解卡時，利用震擊器在卡點處產生震擊力，使卡點松動，達到解卡目的。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的為了解決現有震擊器的不足，提高解卡效率，能隨時調節震擊力的大小和方向，特提供一種單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器。
[0004]本實用新型所采用的技術方案是:一種單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器，包括外筒總成和設置在其內部的心軸總成，所述的外筒總成是用螺紋依次連接花鍵外筒、震擊外筒、上閥外筒、液壓外筒、下閥外筒和下連接頭;所述的心軸總成是用螺紋依次連接的花鍵心軸、中間心軸、下心軸和鎖緊螺帽;所述的全液壓隨鉆震擊器還包括:
[0005]在花鍵外筒上設置有油堵總成I，在上閥外筒上設置有油堵總成II;在花鍵心軸和花鍵外筒之間設置有密封裝置I，密封裝置I包括O型密封圈B和刮泥環;在花鍵心軸與花鍵外筒的鍵槽的傳力接觸面上設有鋼珠和鋼珠支撐塊，用于傳遞扭矩和降低軸向運動的摩擦阻力。
[0006]在中間心軸兩端分別安裝上震擊墊和下震擊墊，便于拆卸和更換。在上閥外筒、下閥外筒與下心軸之間設有密封裝置II各一個，上、下密封裝置II包括耐磨環、凸型橡膠圈、密封環和活塞，便于上提或下放鉆柱時液壓缸內的液體不泄漏，且活塞設置成浮動的，防止液壓外筒內液壓油在延時情況下出現的抽拉真空現象。
[0007]在液壓外筒與下心軸之間設置有上、下錐閥總成各一個，兩個錐閥總成單向閥安裝方向相反;上、下錐閥總成包括O型密封圈D、上、下錐閥、彈簧;上、下錐閥總成的錐面分別與上閥外筒、下閥外筒的錐面緊密結合;在上、下錐閥上均設有溢流孔和泄油槽。
[0008]本實用新型與現有技術相比具有以下有效效果:
[0009]1、本震擊器內部的帶滾動體的花鍵結構可實現在拉扭或壓扭工況下的軸向低摩阻滑動。
[0010]2、本震擊器帶預密封機構的錐閥總成可實現徑向定位、降低閥體磨損、增強延時效果、提高震擊力。
[0011 ] 3本震擊器采用單缸液壓腔，便于裝配和對其液壓腔內的零件同時維修工作。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器的結構示意圖；
[0013]圖2為本震擊器中圖1(A-A)剖視圖；
[0014]圖3為本震擊器中圖1(B-B)剖視圖
[0015]圖4為本震擊器中圖1密封裝置I的局部放大圖；
[0016]圖5為本震擊器中圖1密封裝置II的局部放大圖；
[0017]圖6為本震擊器中圖1閥體總成的放大圖；
[0018]圖7為本震擊器中圖6錐閥的三維結構示意圖。
[0019]圖中:1-花鍵心軸，2-花鍵外筒，3-密封裝置1，4_油堵總成I，5-0型密封圈A，6-震擊外筒，7-上震擊墊，8-中間心軸，9-下震擊墊，10-上閥外筒，11-1-上密封裝置II，11-2-下密封裝置II，12-下心軸，13-油堵總成II，14-1-上錐閥總成，14_2_下錐閥總成，15-液壓外筒，16-下閥外筒，17-鎖緊螺帽，18-下連接頭，19-鋼珠，20-鋼珠支撐塊，21-擋環，22-0型密封圈B，23-刮泥環，24-0型密封圈C，25-耐磨環，26-凸型橡膠圈，27-密封環，28-活塞，29-0形密封圈D，30-1-上錐閥，30-2-下錐閥，31-彈簧，32-溢流孔，33-泄油槽。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖，對本實用新型做進一步闡釋:
[0021]這種單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器，其包括外筒總成和設置在其內的心軸總成，外筒總成通過螺紋依次連接花鍵外筒(2)、震擊外筒(6)、上閥外筒(10)、液壓外筒(15)、下閥外筒(16)以及下連接頭(18);所述的心軸總成通過螺紋依次連接的花鍵心軸(1)、中間心軸(8)、下心軸(12)以及鎖緊螺帽(17);在中間心軸(8)兩端分別設置有上震擊墊(7)和下震擊墊(9);在花鍵心軸(I)與花鍵外筒(2)間設有密封裝置1(3);在花鍵心軸(I)與花鍵外筒
(2)的鍵槽的傳力接觸面間設有鋼珠(19)和鋼珠支撐塊(20);在上閥外筒(10)、下閥外筒
(16)與下心軸(12)間設有密封裝置11(11);在液壓外筒(15)與下心軸(12)間設有上、下錐閥總成(14-1、14-2 )，兩單向閥安裝方向相反;組裝完成后，將中間心軸⑶向上拉直到上震擊墊(7)接觸到震擊外筒(6)的內臺階，將油堵總成I(4)和油堵總成II(13)注滿抗磨液壓油，將油堵封堵，然后將中間心軸(8)緩慢向下壓，直到下心軸(12)的臺階位于兩上、下錐閥總成(14-1、14-2)之間，即臺階位于液壓外筒(15)之內，完成單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器的組裝。
[0022]該機構的工作原理如下:
[0023]正常鉆進時，花鍵心軸(I)將其鉆機施加到鉆具的扭矩通過鋼珠(19)和鋼珠支撐塊(20)傳遞給花鍵外筒(2)，然后通過震擊外筒(6)、上閥外筒(10)、液壓外筒(15)、下閥外筒(16)及其下連接頭(18)，進而傳遞給下連接頭(18)相連接的鉆具。
[0024]當井下發生卡鉆事故時，本震擊器采用液壓油泄漏阻尼原理，具體闡述產生震擊力的工作原理如下:
[0025]上擊時，需向上提拉鉆柱，下心軸(12)的臺階向上運動與上錐閥總成(14-1)內孔接觸，此時下心軸(I2)的臺階與上錐閥總成(14-1)內孔為具有密封特性的間隙配合，能產生上錐閥總成(14-1)外錐面與上閥外筒(10)的內錐面結合的壓力，也能阻止液壓油從下心軸(12)上泄露，此時液壓油只能從上錐閥(30-1)的溢流孔(32)通過，使液壓外筒(15)和下閥外筒(16)內部形成高壓腔，產生的壓力進而更加使上錐閥(30-1)的錐面緊緊壓在上閥外筒(10)的內錐面上，密封效果更好，當高壓腔形成后完成鉆柱的儲能；同時下密封裝置II(11-2)由于下腔空間變大，在心軸內部液壓的壓力下向上運動，避免下腔為抽拉真空現象；當下心軸(12)的臺階緩慢通過上錐閥(30-1)的內孔時，高壓腔突然泄壓，釋放鉆柱的儲能，鉆柱瞬間回縮，通過心軸總成帶動上震擊墊(7)碰撞花鍵外筒(2)的臺階，完成上擊。
[0026]復位時，將鉆柱緩慢向下放，當下心軸(12)的臺階通過上錐閥總成(14-1)的內孔時，鉆柱帶動上錐閥(30-1)壓縮彈簧(31)，液壓油通過上錐閥(30-1)的錐面和上閥外筒
(10)的內錐面的間隙，再通過上錐閥(30-1)的外部孔和上錐閥(30-1)下部的泄油槽(33)，使下放鉆柱不產生阻力，當下心軸(12)的臺階通過上錐閥總成(14-1)時，完成復位。
[0027]下擊時，需向下壓縮鉆柱，下心軸(12)的臺階向上運動與下錐閥總成(14-2)內孔接觸，此時下心軸(12)的臺階與下錐閥總成(14-2)內孔為具有密封特性的間隙配合，能產生下錐閥總成(14-2)外錐面與下閥外筒(16)的內錐面結合的壓力，也能阻止液壓油從下心軸(12)上泄露，此時液壓油只能下錐閥(30-2)的溢流孔(32)通過，使液壓外筒(15)和上閥外筒(10)內部形成高壓腔，產生的壓力進而更加使下錐閥(30-2)的錐面緊緊壓在下閥外筒
(16)的內錐面上，密封效果更好，當高壓腔形成后完成鉆柱的儲能；同時上密封裝置11(11-1)由于下腔空間變大，在心軸內部液壓的壓力下向上運動，避免下腔為抽拉真空現象；當下心軸(12)的臺階緩慢通過下錐閥(30-2)的內孔時，高壓腔突然泄壓，釋放鉆柱的儲能，鉆柱瞬間伸長，通過心軸總成帶動下震擊墊(9)碰撞震擊外筒(6)的臺階，完成下擊。
[0028]繼而繼續復位，然后可以產生向上或者向下的震擊力。
【主權項】
1.單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器，包括外筒總成和設置在其內部的心軸總成，其特征在于:所述的外筒總成是用螺紋依次連接花鍵外筒(2)、震擊外筒(6)、上閥外筒(10)、液壓外筒(15)、下閥外筒(16)和下連接頭(18);所述的心軸總成是用螺紋依次連接的花鍵心軸(1)、中間心軸(8)、下心軸(12)和鎖緊螺帽(17);在花鍵外筒(2)設有油堵總成1(4)，上閥外筒(10)設有油堵總成11(13);在花鍵心軸(I)與花鍵外筒(2)間設有密封裝置1(3);密封裝置1(3)包括O型密封圈B(22)和刮泥環(23);在花鍵心軸(I)與花鍵外筒(2)的鍵槽傳力接觸面上設有鋼珠(19)和鋼珠支撐塊(20)。2.根據權利要求1所述的單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器，其特征在于:上震擊墊(7)和下震擊墊(9)分別安裝在中間心軸(8)上、下兩端，便于拆卸。3.根據權利要求1所述的單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器，其特征在于:在上閥外筒(10)、下閥外筒(16)與下心軸(12)間設有上、下密封裝置11(11-1，11-2)兩個;上、下密封裝置11(11-1，11-2)包括耐磨環(25)、凸型橡膠圈(26)、密封環(27)和活塞(28)。4.根據權利要求1所述的單缸雙作用液壓式隨鉆震擊器，其特征在于:在液壓外筒(15)與下心軸(12)之間設有上、下錐閥總成(14-1，14-2)兩個，上、下錐閥總成(14-1，14-2)中的單向閥安裝方向相反;上、下錐閥總成(I4-1，14-2)包括O形密封圈D(29)、上下錐閥(30-1，30-2)、彈簧(31);上、下錐閥總成(14-1，14-2)的錐面分別與上閥外筒(10)、下閥外筒(16)的錐面緊密結合;在上、下錐閥(30-1，30-2)上均設有溢流孔(32)和泄油槽(33)。
【文檔編號】E21B31/113GK205558852SQ201620355750
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】孫林平, 張德榮, 岳華偉, 謝武軍, 吳思夢
【申請人】西南石油大學