一種泡沫鑽井用衝擊器的製作方法
2023-06-10 09:19:01
專利名稱：一種泡沫鑽井用衝擊器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種泡沫鑽井用衝擊器，屬於石油天然氣鑽探類井下工具技術領域。
背景技術：
石油天然氣鑽探中，氣體鑽井中使用氣動衝擊器可以進一步提高機械鑽速，控制井身質量。氣動衝擊器由鑽頭、鑽頭防落套、下接頭、半卡環、扶正套、內缸套、活塞、中心管、配氣座、定位座、上接頭、外管、單向閥組成，活塞在內缸套和外管內上下運動衝擊鑽頭進行鑽井。然而，由於地層出水，為保證井下安全，提高鑽進效率，需要將氣體鑽井轉化為泡沫鑽井，由於泡沫可壓縮性低，易造成衝擊器背壓高，使能量交換條件受到影響，無法完成泡沫鑽井工作。ZL 200720080542公布了一種物探無閥式泡沫衝擊器，用於物探行業，井淺，井眼直徑小，背壓較低，其結構和現有氣動衝擊器基本相同，對解決衝擊器腐蝕和活塞容易失效等有一定效果。但當泡沫濃度較高時，造成背壓高，由於該種結構無背壓卸荷裝置，導致衝擊器不能正常工作，因此，這種結構不適用於石油天然氣鑽探中的泡沫鑽井。
發明內容本實用新型目的是針對石油天然氣勘探開發中現有氣動衝擊器不能應用於泡沫鑽井，提出一種帶卸荷裝置的泡沫鑽井用衝擊器。為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種泡沫鑽井用衝擊器，包括鑽頭、鑽頭防落套、下接頭、半卡環、扶正套、內缸套、活塞、中心管、配氣座、上供氣-卸荷閥、定位座、上接頭、外管、單向閥，在扶正套、缸套、活塞和外管的環空內安裝有卸荷裝置。卸荷裝置包括扶正套、下閥座、襯套、下卸荷閥、上閥座，扶正套外管壁呈階梯狀，上端開有外花鍵槽，中間部位開有多個導氣斜孔，扶正套外管壁上依次安裝有下閥座、下卸荷閥、上閥座；下閥座環狀結構，周邊設有軸向氣孔，內部中心設有階梯孔，與外管間隙配合；下卸荷閥外管壁設有臺肩，臺肩上、下端面分別設有弧面，其中心孔內設有內花鍵槽，內、外管壁分別與扶正套、襯套、上閥座間隙配合；在外管與下卸荷閥之間的環空內安裝有襯套，襯套外管壁呈階梯狀，中心為通孔；在襯套上部和上閥座下部的內缸套的外管壁上開有進氣口 ；上閥座外管壁呈階梯狀，周邊設有軸向氣孔，內部中心設有階梯孔，其外管壁與內缸套間隙配合，內管壁與活塞間隙配合。下閥座和上閥座周邊設有的軸向氣孔為一個或多個。本實用新型根據泡沫液密度大、可壓縮性小、粘滯阻力高特點，在現有純空氣衝擊器基礎上設置卸荷機構，減小活塞運動時排氣室的背壓，從而保證活塞在往復運動過程中運動阻力達到最小值，增加衝擊器的衝擊力量，提高破巖效率和鑽井速度。
圖1為本實用新型實施例結構示意圖。圖2為本實用新型實施例圖1局部視圖。圖3為本實用新型實施例圖2局部放大圖。圖4為本實用新型實施例下閥座6的結構圖。圖5為本實用新型實施例襯套7的結構圖。圖6為本實用新型實施例下卸荷閥8的結構圖。圖7為本實用新型實施例上閥座9的結構圖。
具體實施方式
本實用新型實施例包括鑽頭1、鑽頭防落套2、下接頭3、半卡環4、扶正套5、內缸套10、活塞11、中心管12、配氣座13、上供氣-卸荷閥14、定位座15、上接頭16、外管17、單向閥18 ;在扶正套5、內缸套10、活塞11和外管17的環孔內安裝有卸荷裝置，卸荷裝置由扶正套5、下閥座6、襯套7、下卸荷閥8、上閥座9組成。扶正套5外管壁呈階梯狀，上端開有外花鍵槽，扶正套5外管壁上依次安裝有下閥座6、下卸荷閥8、上閥座9 ;下閥座6為環狀結構，如圖4所示，其周邊設有軸向氣孔，內部中心設有階梯孔，與外管17間隙配合；下卸荷閥8結構如圖6所示，外管壁設有臺肩，臺肩上、下端面分別設有弧面，其中心孔內設有內花鍵槽，內、外管壁分別與扶正套5、襯套7、上閥座9間隙配合；在外管17與下卸荷閥8之間的環空內安裝有襯套7，襯套7結構如圖5所示，外管壁呈階梯狀，中心為通孔；在襯套7上部和上閥座9下部的內缸套10的外管壁上開有進氣口 19 ;上閥座9結構如圖7所示，外管壁呈階梯狀，周邊設有軸向氣孔，內部中心設有階梯孔，外管壁與內缸套10間隙配合，內管壁與活塞11間隙配合。所述下閥座6周邊設有的軸向氣孔為一個或多個。所述上閥座9周邊設有的軸向氣孔為一個或多個。工作時，泡沫經上接頭16的中心孔壓開單向閥18，沿內缸套10上的排氣通道分成兩路一路經進氣口 20、活塞11與內缸套10環空進入下氣室21，推動活塞回程，另一路經下卸荷閥進氣口 19和下卸荷閥8相通，此時，下卸荷閥8處於下端。在活塞11未進入中心管12前，上氣室22通過活塞11中心孔道卸荷，當活塞11進入中心管12後，上氣室22通過中心管12上的徑向孔卸荷。當活塞11上行至下氣室21停止供氣時，活塞11繼續上行，活塞11後臺階完全進入內缸套10臺階時(即h尺寸為零)，壓縮泡沫通過內缸套10上的孔進入上氣室22，活塞11上行距離H為零時，下氣室21通過活塞11鍵槽和鑽頭相通，而下氣室21內作用在下卸荷閥8上的壓力急劇降低，在下卸荷閥進氣口 19處和下氣室21內作用在下卸荷閥8外管壁臺肩上的壓差作用下，下卸荷閥8上行壓緊上閥座9，上氣室22繼續進入高壓泡沫，直到活塞11到達上死點。上氣室22壓力達到一定值時，上供氣-卸荷閥14通道打開。泡沫直接進入上氣室22，隨著泡沫不斷進入，上氣室22內壓力不斷升高，在上氣室22壓力作用下活塞11開始下行。當活塞11後臺階封閉了上氣室22進氣通道時，活塞11上的鍵槽也封閉了下氣室21與管外的通道，下氣室21開始通過下卸荷閥8和扶正套5之間花鍵環空和端面間隙、下閥座6軸向氣孔進入扶正套5的槽和孔卸荷。活塞11繼續下行，當壓縮泡沫開始通過內缸套10上的孔進入下氣室21時，下卸荷閥8在壓力作用下回位，關閉卸荷通道，隨著泡沫液的不斷進入，其壓力也急劇升高，活塞11開始減速下行直至衝擊結束，完成一次工作周期，如此循環往復。
權利要求1.一種泡沫鑽井用衝擊器，包括鑽頭(I)、鑽頭防落套(2)、下接頭(3)、半卡環(4)、扶正套(5)、內缸套(10)、活塞(11)、中心管(12)、配氣座(13)、上供氣-卸荷閥(14)、定位座 (15)、上接頭(16)、外管(17)、單向閥(18)，其特徵是在扶正套(5)、缸套(10)、活塞(11) 和外管(17)的環空內安裝有卸荷裝置。
2.根據權利要求1所述的一種泡沫鑽井用衝擊器，其特徵是卸荷裝置包括扶正套 (5)、下閥座(6)、襯套(7)、下卸荷閥(8)、上閥座(9)，扶正套(5)外管壁呈階梯狀，上端開有外花鍵槽，中間部位開有多個導氣斜孔，扶正套(5)外管壁上依次安裝有下閥座(6)、下卸荷閥(8)、上閥座(9);下閥座(6)環狀結構，周邊設有軸向氣孔，內部中心設有階梯孔，與外管(17)間隙配合；下卸荷閥(8)外管壁設有臺肩，臺肩上、下端面分別設有弧面，其中心孔內設有內花鍵槽，內、外管壁分別與扶正套(5 )、襯套(7 )、上閥座(9 )間隙配合；在外管(17 ) 與下卸荷閥(8)之間的環空內安裝有襯套(7)，襯套(7)外管壁呈階梯狀，中心為通孔；在襯套(7)上部和上閥座(9)下部的內缸套(10)的外管壁上開有進氣口(19);上閥座(9)外管壁呈階梯狀，周邊設有軸向氣孔，內部中心設有階梯孔，其外管壁與內缸套(10)間隙配合， 內管壁與活塞(11)間隙配合。
3.根據權利要求2所述的一種泡沫鑽井用衝擊器，其特徵是下閥座(6)和上閥座(9) 周邊設有的軸向氣孔為一個或多個。
專利摘要本實用新型涉及一種泡沫鑽井用衝擊器，屬於石油天然氣鑽探類井下工具技術領域。由鑽頭、鑽頭防落套、下接頭、半卡環、扶正套、內缸套、活塞、中心管、配氣座、上供氣-卸荷閥、定位座、上接頭、外管、單向閥組成；在扶正套、缸套、活塞和外管的環孔內安裝有卸荷裝置，卸荷裝置由扶正套、下閥座、襯套、下卸荷閥、上閥座組成。本實用新型根據泡沫液密度大、可壓縮性小、粘滯阻力高特點，在現有純空氣衝擊器基礎上設置卸荷機構，減小活塞運動時排氣室的背壓，從而保證活塞在往復運動過程中運動阻力達到最小值，增加衝擊器的衝擊力量，提高破巖效率和鑽井速度。
文檔編號E21B1/24GK202832184SQ20122045757
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月10日 優先權日2012年9月10日
發明者張雨生, 魯鵬飛, 賈建貞 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團中原石油勘探局鑽井工程技術研究院