[其他]石油鉆井雙作用液力沖擊器

無效

• 申請號: 85202387
• 申請日: 1985-06-07
• 公開（公告）號: CN85202387U
• 公開（公告）日: 1986-04-02
• 發明（設計）人: 張益友;黃鳴
• 申請（專利權）人: 地質礦產部石油鉆井研究所
• 主分類號: E21B4/14
• 分類號: E21B4/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是一種石油鉆井井下工具。

沖擊回轉技術已在地質巖心鉆探中廣泛應用并取得很高的經濟效益（參見附件1：1981年10月中國地質學會探礦工程委員會《沖擊回轉鉆井技術專題報告討論會集錦》）沖擊器在石油鉆井中應用的研究工作國外已經取得了許多進展。目前國外的石油鉆井沖擊器《鉆井震擊器》所述的（1984年第五期《油氣田開發工程譯叢》，譯自《ЬУРЕНИЕ》1983.№.2）一般有一帶活塞的空心沖錘，其上部有一軸向滑閥或端面活閥，泥漿通過沖錘和沖錘下部接頭的砧子中心流至鉆頭。沖錘上的彈簧迫使錘接觸閥，關閉沖錘中心流道，在上部泥漿壓力作用下沖錘連同閥高速下行，沖擊砧子及鉆頭，這閥由于行程限位機構先打開并在彈簧作用下上行回復原位，繼而沖錘在砧子反彈和彈簧力作用下上行至閥處，開始上下往復運動，產生了鉆頭的高頻沖擊。這些沖擊器的不足之處是由于單作用需使用彈簧，液能轉換效率低，彈簧在化學成分復雜的泥漿中高頻振動易氫脆、斷裂。活塞一般采用常規密封件，在高速運動條件下，強度低、壽命短，沖孔時需減小排量，否則會產生不必要的沖擊。本發明的目的是：提高沖擊器液能轉換效率，取消彈簧，改善鉆頭噴嘴流束狀況。

本發明的活閥（3）為雙作用式，其上方的低壓腔（15）與井壁環形空間連通，活閥（3）把內腔和低壓腔隔開。位于活閥（3）下方的沖錘（12）上部背向裝著兩個上小下大的活塞（7）、（11）兩活塞（7）、（11）間的低壓腔（17）與井壁環形空間相通。沖錘（12）下面的砧子（14）與外筒（1）以花鍵聯接，轉盤扭矩及沖錘（12）沖擊力均由砧子（14）傳給鉆頭。

本工具是在泥漿條件下工作的。在一定排量下，通過鉆頭噴嘴的泥漿在高壓腔（16）與外形環形空間之間造成一定壓力差。由于上、下活塞（7）（11）面積上小下大，該壓差在上、下活塞（7）、（11）上造成的推力也是上小下大，兩力之合力方向向上，迫使沖錘（12）上行（上返行程S_返），直至沖錘（12）上端面與活閥（3）下端面閉合。這時泥漿流被阻斷，鉆頭噴嘴壓降驟然下降。而上活塞（7）上部空腔的壓力由于水擊作用猛然上升，巨大的推力使活閥（3）及沖錘（12）疾速下行（快速行程S_快）。當活閥（3）下行一段距離受到活閥限位套（6）阻止時，兩閉合面打開泥漿流道暢道，快速行程結束，活閥（3）在高壓腔（16）與井壁環空壓差的作用下迅速上返至上死點，沖錘（12）由于慣性作用下繼續下行數毫米（自由行程S_自，與快速行程S_快合為工作行程S_I），以較大的動能沖擊砧子（14），砧子（14）把沖擊力傳給鉆頭，完成了一次沖擊動作。砧子（14）的反彈和泥漿壓差作用使沖錘（12）又一次上行，不停地往復運動，使鉆頭產生高頻沖擊。

與國外現有的石油鉆井液力沖擊器的不同點是：本工具的活閥和沖錘均采用雙作用形式，其它特點如下：

上、下活塞（7）、（11）采用類似于活塞式鉆井泥漿泵上普遍采用的帶有護環（8）、（10）的大皮碗組合式活塞，耐高溫、耐磨、壽命長、工作可靠。上活塞（7）直徑90～120mm，下活塞直徑110～114mm，上、下面積比取0.5～0.65。活塞皮碗材料可采用耐油、耐高溫的中高硬丁晴橡膠，活塞（7）、（11）用壓板、卡簧或螺帽或其它方式固定。上活塞皮碗內孔取φ70mm左右，下活塞皮碗取φ90mm左右。為了便于安裝下活塞，可將沖錘分為兩體，上一部分安裝上、下活塞，與沖錘（12）主體通過錐面或螺紋聯接。

活閥（3）和活閥配合之表面應進行硬化處理，其上密封圈采用Y型或V型。活閥桿直徑應在φ20～φ40之間。為了減輕質量活閥（3）可做成空心的。必要時也可加入彈簧將閥做成單作用式，可省去密封。活閥（3）下端面有效直徑應大于φ30，以便與沖錘上端面較好地接觸閉合。

沖錘限位套（13）與砧子（14）用螺紋連接，并套裝在沖錘上，套的上部有一向內凸起的臺階，其直徑小于沖錘（12）下部凸臺外接圓直徑。當砧子（14）相對外筒下行超過約10mm時限位套凸臺接觸沖錘上的凸臺，將沖錘拉下。沖錘限位套（13）的作用是在沖孔鉆頭離井底時，泥漿壓力將砧子（14）壓下，沖錘限位套（13）拉住沖錘（12）使其上端面無法和活閥（3）下端面接觸，從而不產生沖擊，避免了不必要的能量損失和零件磨損。