[发明专利]扭转震击器

说明书

所属技术领域

本发明属于石油及天然气钻井井下工具，是一种连接在钻柱组合中用于井 下震击解卡的液压式扭转随钻震击器。适用于包括定向井、水平井以及大位移 井等复杂工况在内的各种钻井作业。

背景技术

在现代石油钻井过程中，由于地质构造复杂(如井壁坍塌、裸眼中地层的 塑性流动和挤压)、技术操作不当(如停泵时间过长、钻头泥包等)等原因，常常 发生卡钻事故。卡钻对钻井影响很大，造成的危害也很大。处理卡钻事故轻者 浪费大量人力物力和时间，重者会造成油井的报废，损失是很难估计的。液压 式随钻震击器是连接在钻柱组合当中用于预防和处理卡钻事故的一种井下工 具。当钻具受阻被卡时，利用震击器给卡点以向上或向下的震击力，使卡点松 动，以达到解卡的目的。

震击解卡技术已经在石油钻井作业中使用很多年了。然而，在定向井、水 平井和大位移井中，震击器震击解卡的效果并不是太好，有时甚至不能震击。 原因之一就是震击器没有复位或者震击器已经损坏；另一个原因：井深加深， 钻柱和井壁的摩擦力越来越大，钻柱的悬重越来越大，导致加到震击器上面的 有效拉力越来越小，最终导致震击器无法击发或者即使击发，震击解卡效果也 不明显。

现有液压式随钻震击器的工作原理如下：当心轴受拉时，活塞上行，由于 活塞与缸体内壁形成密封，只允许少量液体通过，钻柱在液体压力作用下储存 了一定的变形能。当活塞移动到释放位置，这时液压缸的上油腔和下油腔突然 连通，活塞移动的阻力急剧变小，活塞加速向上运动，震击机构产生震击。从 上面的工作原理可以看出，液压式随钻震击器动力源来源于司钻。震击力的大 小很大程度上依靠司钻施加的提拉力，随着井深的加深，加在震击器上的有限 拉力越来越小。其不足之处为：即使震击器受很小的拉力也会产生震击，所以 在钻进、起下钻、接单根或触井底时常发生误震；并且液压式随钻震击器在下 井之前必须使心轴呈完全拉开的状态，而且还只能处于钻柱受拉的部位。这些 不足都限制了液压式随钻震击器的使用范围。

目前，国内各大油田使用的随钻震击器主要来自于Weatherford、Baker、 Bowen、NationalOilwell、Rocan、Cougar、贵州高峰机械厂、北京石油机械厂。 每个厂家都开发设计了一系列的液压式随钻震击器，但是基本上没有扭转震击 器(特别是国内的生产厂家)。进入21世纪，我国的石油工业进入了一个飞速发 展的阶段，具有复杂工况的复杂井与日俱增，而目前所使用的随钻震击器的不 足也在不断的显现，现在就急需一种新型的随钻震击器来弥补现有震击器的不 足。在这种状况下，研究扭转震击器是很有必要的。

发明内容

本发明目的是提供一种扭转震击器，用于解决现有震击器的不足：提高震 击解卡效率。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：(1)将圆柱形(或锥形)活塞 设计为带有螺旋槽的圆柱形活塞，将下连接筒的下油腔内表面同样设计为与之 相配合的螺旋形槽；当井下发生卡钻事故需要解卡时，提拉钻柱，活塞在震击 器内产生螺旋运动，使被卡钻具产生拉伸和扭转变形，通过对卡点处实施强烈 的向上震击力，使卡点松动，以达到迅速解卡的目的。(2)在活塞底部均匀分布 2个凹槽，在每个凹槽的顶部各有1个油道，允许液压油通过。(3)在冲管的接 头端面上均匀分布2个凸台，与活塞底部的凹槽相配合，用于传递扭矩。

本发明由扭矩传递机构、机械锁定机构、震击机构及液压延时机构组成。 扭矩传递机构：花键心轴上的公花键与花键筒上的母花键配合，花键筒依次与 中连接筒、下连接筒和下接头筒相连。机械锁定机构：锁定机构由两个安全件 组成，按180度的角度均匀装在花键心轴和花键筒之间，每个安全件形如哑铃， 两端各有一个圆柱形头部，中间的柄上带有一段预先调定好的可断区，将安全 件放入相应的槽中，而后用开口环将头部挡住。震击机构：活塞装在活塞轴上， 活塞轴与延长心轴以螺纹相连，中连接筒和下连接筒以螺纹相连。液压延时机 构的活塞装在活塞轴上，活塞轴与冲管以螺纹连接，下连接筒和下接头筒用螺 纹连接。