液壓隨鑽震擊器的製作方法

2023-06-01 08:28:51 1

專利名稱：液壓隨鑽震擊器的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種石油井下液壓隨鑽震擊器，主要用於石油鑽井作業中，向上或向下震擊解卡處理卡鑽事故。
目前油田使用的隨鑽震擊器有兩體式，整體式和全機械式三種，前兩種隨鑽震擊器都是由液壓上擊和機械下擊兩部分組成，其長度長達10米，其機械式下擊部分都是凸臺式磨擦芯軸和凸臺式磨擦卡瓦，工作時磨擦芯軸與磨擦卡瓦產生強力磨擦，其下擊力的大小只能在地面進行調節，因此，它們的缺點是1、長度大，結構複雜，製造難度大，製造成本高；2、因其阻尼機構產生強力磨擦，芯軸磨損快，使用壽命短；3、下擊力的大小不能在井下進行調節。全機械式隨鑽震擊器，其長度達10米，其上下阻尼機構為梯形齒磨擦芯軸、梯形齒磨擦卡瓦套和梯形齒磨擦外套，在軸向力的作用下發生嚙合(阻尼)，分離(卸荷)產生震擊，該機械阻尼機構複雜，製造精度要求高，其震擊力的大小只能在地面進行調節，因此它的缺點是1、長度大，構造複雜，製造精度要求高，製造成本高；2、磨擦芯軸，磨擦卡瓦套和磨擦外套之間仍有強力磨擦，因此使用壽命短；3、其上下震擊力的大小不能在井下進行調節。
本實用新型的目的是提供一種液壓隨鑽震擊器，克服兩體式，整體式和全機械式隨鑽震擊器長度大、結構複雜、技術要求高、製造難度大，製造成本高的缺點，克服上述三種隨鑽震擊器的磨擦芯軸和磨擦卡瓦之間有強力磨擦使用壽命短的缺點，克服兩體式和整體式隨鑽震擊器不能在井下調節下擊力的大小的缺點，克服全機械式隨鑽震擊器不能在井下調節上下震擊力的大小的缺點。
本實用新型的目的是這樣實現的設置芯軸套2、花鍵套4、中缸筒6、下缸筒23和下接頭26依次用螺紋聯接構成殼體，把上芯軸1、中芯軸8和下芯軸25依次用螺紋聯接構成芯軸，裝入殼體內，殼體內充滿液壓油；上芯軸的公花鍵與花鍵套4的母花鍵相嚙合，用來傳遞工作扭矩；中芯軸8上下兩頭的外圓上分別有上環形槽12和下環形槽29，同時又分別裝有上活塞9和下活塞17，兩個活塞9和17相對按裝，它們之間又套裝一個控制套15和大彈簧16，控制套15的長度小於大彈簧16的長度，大於上下活塞9、17同時分別在上下環形槽12、29上時的距離，使上下活塞9和17不能同時在上下環形槽12和29上；大彈簧16的彈力始終向上下兩個方向推著上下活塞9和17，其推力小於鋼珠13、19分別對上下活塞9、17在上下環形槽12、29上的固定力，大於一個活塞的重量；上活塞9和下活塞17內孔都有內花鍵槽30、31，它們只能起通過液壓油的作用，上下活塞9、17內徑向分別裝有小彈簧11、18和鋼珠13、19，小彈簧11和18的彈力分別把鋼珠13、19推壓在中芯軸8的外圓上，分別起把上下活塞9、17固定在上下環形槽12、29上的作用；中缸筒6內腔分三段，上下兩段內經一樣大分別與上下活塞9、17滑動配合，構成上下阻尼腔27和28，起阻尼作用，中段內徑大為衝擊腔10，起加速產生震擊作用；當上活塞9在上位置時，其左端靠在上錐面14上形成密封，但有一微小孔隙，而下活塞17離開下錐面21上移被鋼珠19固定在下環形槽29上；此時下活塞17的內花鍵槽31把它的上下兩側聯通，震擊器處於下擊工作狀態，如上活塞9處在上阻尼腔27內，下壓芯軸，上活塞便慢慢地下移，到衝擊腔10時，上活塞9下部的高壓油便從衝擊腔10的環形空間高速流到上活塞9的上部，此時上活塞9突然失去阻力便高速向下衝擊即產生下擊。當下活塞17在下位置時，其下端靠在下錐面21上形成密封，也有一微小孔隙，而上活塞9離開上錐面14下移被鋼珠13固定在上環形槽12上，此時上活塞9的內花鍵槽30把它的上下兩側聯通，震擊器處於上擊工作狀態，如下活塞17處在下阻尼腔28內，上拉芯軸，下活塞17便慢慢地上移，到衝擊腔10時，下活塞17上部的高壓油便從衝擊腔10的環形空間高速流到下活塞17的下部，此時下活塞17突然失去阻力便高速向上衝擊即產生上擊。如由上擊改為下擊，就把上擊後下壓芯軸回程增大，此時下限位臺20阻止下活塞17、控制套15、大彈簧16和上活塞9，而芯軸仍繼續往下運動一定距離，下活塞17便被鋼珠19固定在下環形槽29上，控制套15把上活塞9推離上環形槽12，接著大彈簧16又把上活塞9推在上錐面14上形成密封，此時震擊器改為下擊工作狀態。如由下擊改為上擊，同樣把下擊後上拉芯軸回程增大，此時上限位臺7阻止上活塞9、控制套15、大彈簧16和下活塞17上移，而芯軸仍繼續往上運動一定距離，上活塞9便被鋼珠13固定在上環形槽12上，控制套15把下活塞17推離下環形槽29，大彈簧16立即把下活塞17推在下錐面21上形成密封，此時震擊器又改為上擊工作狀態。
下面結合實用新型的實施例對本實用新型進一步說明。
圖一是本實用新型的實施例圖二是圖一的A－A剖面圖中1.上芯軸，2.芯軸套，3.上V形密封組，4.花鍵套，5.上油堵，6.中缸筒，7.上限位臺，8.中芯軸，9.上活塞，10.衝擊腔，11.小彈簧，12.上環形槽，13.鋼珠，14.上錐面，15.控制套，16.大彈簧，17.下活塞，18.小彈簧，19.鋼珠，20.下限位臺，21.下錐面，22.下油堵，23.下缸筒，24.下V形密封組，25.下芯軸，26.下接頭，27.上阻尼腔，28.下阻尼腔，29.下環形槽，30.內花鍵槽，31.內花鍵槽。
圖一中，芯軸套2、花鍵套4、中缸筒6、下缸筒23和下接頭26用40CrMnMo鋼材製造，並依次用螺紋聯接構成殼體；花鍵套4內裝兩組上V形密封組3，下缸筒23內裝兩組下V形密封組24，上下V形密封組3、24，裡邊一組密封液壓油外漏，外邊一組密封鑽井液進入震擊器；上芯軸1、中芯軸8、下芯軸25用40CrNiMo鋼材製造，並依次用螺紋聯接裝入殼體內，殼體內形成一環形空腔，利用上下油堵5、22給空腔內注滿液壓油，它是產生震擊的工作介質；上芯軸1的公花鍵與花鍵套4的母花鍵相嚙合，用來傳遞工作扭矩；中芯軸8的上接頭加工成上錐面14，與上活塞9構成向下的單向通路，中芯軸8的上端面可擋住芯軸抽出，同時是上擊的打擊工作面，中心軸的上下部位分別有一上下環形槽12和29，同時還各分別裝一上活塞9和一下活塞17，上下活塞9和17內部分別徑向裝有小彈簧11、18和鋼珠13、19，它們起把上下活塞9、17分別固定在上下環形槽12、29上的作用；中芯軸8的中部套裝一控制套15和一大個彈簧16，控制套15使上下活塞9和17不能同時在上下環形槽12和29上，大彈簧16始終向上下兩個方向推上下活塞9和17；中缸筒內腔分三段，即上阻尼腔27、衝擊腔10和下阻尼腔28，上活塞9和下活塞17分別與上阻尼腔27和下阻尼腔28的內徑滑動配合，使運動活塞產生阻尼作用，衝擊腔10的內徑比較大，當活塞進入衝擊腔10時，立即消除液壓油對活塞的阻尼作用，可使活塞產生高速運動；上阻尼腔上端和下阻尼腔下端分別有上限位臺7和下限位臺20，它與控制套15，大彈簧16，上環形槽12，下環形槽29，小彈簧11、18，鋼球13、19相互配合起改變上下震擊方向的作用。下芯軸的上端面即是下錐面21，與下活塞17構成向上的單向通路，上擊時產生阻尼作用。
上擊上拉芯軸，上活塞9被鋼珠13固定在上環形槽12上，內花鍵30把上活塞9的兩側聯通沒有阻力，下活塞17被大彈黃16推在下錐面21上形成密封，但有一微小孔隙，外圓與下阻尼腔28密封，上部的液壓油即阻止下活塞17向上運動形成很大阻力，因此芯軸和上下活塞9、17隻能在大拉力作用下，靠下活塞17端部微小孔隙的微量過油緩慢地向上移動，到達衝擊腔10時，上部的高壓油立即高速流到下活塞17的下部，下活塞17突然失去阻力，它立即和芯軸、上活塞9一起向上高速衝擊，直到中芯軸8的上端面撞擊花鍵套4的下端面即完成了上擊工作行程；往回壓芯軸即為上擊回程，此時上活塞9仍在上環形槽12上，它的兩側仍是聯通的，雖在上阻尼腔27內並無阻力，下活塞17開始在衝擊腔10內，其下部液壓油通過衝擊腔10流到下活塞17的上部也無阻力，當下活塞17到達下阻尼腔28時，其下部的液壓油受阻便往上推下活塞17克服大彈簧16的彈力離開下錐面21一小距離，因此下部的液壓油便通過內花鍵槽31流過下活塞17到達下活塞17的上部，保正了下活塞17向下回程不受阻力，芯軸和上下活塞9、17一起往下運動到差100mm左右不到最大行程時，即完成了上擊回程，此時如再拉芯軸即進行下次上擊，如繼續下壓芯軸，當下活塞17到下限位臺20時，下限位臺20阻止下活塞17、控制套15、大彈簧16，而芯軸仍繼續往下運動到最大行程，此時控制套15頂住上活塞9，迫使上活塞9離開上環形槽12上移，大彈簧16立即把上活塞9推在上錐面14上，而下活塞17被鋼珠19固定在下環形槽29上，震擊器變為下擊工作狀態，此時上拉芯軸即為下擊回程。
下擊由回程開始，上拉芯軸，因下活塞17上下兩側已由內花鍵槽31聯通無阻力，上活塞9開始處在衝擊腔10內也無阻力，當上活塞9進入上阻尼腔27時，其上部的液壓油便下推上活塞9克服大彈簧16的彈力離開上錐面14一小距離，上部的液壓油通過內花鍵槽30流到下部，保證了上活塞9、下活塞17和芯軸不受阻力一起向上運動，直到差100mm左右不到最大行程時停止上拉即完成下擊回程，此時下壓芯軸即是下擊工作行程，上活塞9又被大彈簧16推在上錐面14上形成密封，下活塞17在中芯軸8上不動，下部液壓油對上活塞9即產生阻尼，因有微量液壓油通過上活塞9上端的微小孔隙慢慢地流到上活塞9的上部，因此上活塞9、下活塞17和芯軸一起能慢慢地往下運動，當上活塞9到達衝擊腔10時，下部的高壓油即從衝擊腔10高速流到上活塞9的上部，上活塞9突然失去阻尼便高速向下衝擊，直到上芯軸1的上接頭下擊芯軸套2的上端面即完成下擊工作行程，再拉芯軸又是下擊回程，如下擊回程到位繼續上拉芯軸，上活塞9被上限位臺7擋住時，再繼續上拉芯軸，上活塞9離開上錐面14相對下移，被鋼珠13固定在上環形槽12上，控制套15也相對下移把下活塞17往下推離下環形槽29，接著又被大彈簧16推壓在下錐面21上形成密封，上拉芯軸到達最大行程，震擊器又變為上擊工作狀態。
上擊和下擊沒有速度快慢，力的大小要求，因此使用操作簡單，震擊力的大小可由司鑽隨意調節。
權利要求1.一種液壓隨鑽震擊器，上芯軸1、中心軸8和下芯軸25依次用螺紋聯接為一體裝入由芯軸套2、花鍵套4、中缸筒6、下缸筒23、和下接頭26構成的殼體內，其特徵是上下兩頭分別由上V形密封組3和下V形密封組24密封，內部充滿液壓油，上芯軸1的公花健與花鍵套4的母花健相嚙合，中缸筒6上下兩頭分別有上限位臺7和下限位臺20，內部有上阻尼腔27、衝擊腔10和下阻尼腔28；中芯軸8處在中缸筒6內，其上下兩頭分別有上錐面14和下錐面21，其上下部的外圓上分別有上環形槽12和下環形槽29，並分別裝有上活塞9和下活塞17，上活塞9和下活塞17內分別徑向裝有小彈簧11、18和鋼珠13、19，其內孔分別有內花鍵槽30、31。
2.根據權利要求1所述的液壓隨鑽震擊器，其特徵是大彈簧16的彈力大於一個活塞的重量，小於鋼珠13、19在上下環形槽12、29分別對上下活塞9、17的固定力。
專利摘要一種石油井下液壓隨鑽震擊器，主要用於油田鑽井作業中，向上或向下震擊解卡處理卡鑽事故，它利用芯軸上的上下相對安裝的兩個活塞，在上下運動中依靠內部液壓油的阻尼和快速卸荷作用產生震擊，利用大彈簧、控制套、限位臺和鋼珠的相互作用控制其震擊方向，利用上提或下放負荷的大小來調節向上或向下震擊力的大小。該實用新型結構簡單，製造成本低。
文檔編號E21B31/107GK2175303SQ93214708
公開日1994年8月24日 申請日期1993年5月28日 優先權日1993年5月28日
發明者焦玉貞 申請人:焦玉貞