[发明专利]一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡方法及装置，属于油田水平井井下解卡技术领域。

背景技术

在油田大斜度井或水平井中的开发过程中，油气水井需要下入封隔器、卡瓦、水力锚、泵等工具进行各种作业，这些工具长期工作在井下；又因为油气水井内的生产管柱常因出砂、结盐、结垢、结蜡等原因造成管柱不能上提、下放及转动；井筒中被砂埋、盐卡、蜡卡卡住的油管、尾管、封隔器遇卡事故又是修井施工中最常见、最易造成的井下管柱卡死，现有解卡手段主要采用有大力提拉活动解卡、震击器解卡等措施。大力提拉活动解卡，需根据井架及设备允许的负荷条件，对管柱进行大力提拉或快速下放冲击，使卡点脱开。主要适合于轻度砂卡、垢卡、盐卡。震击器解卡，现有技术用的是常规震击器，包括机械震击器、液压震击器、机械液压震击器，常规震击器在直井中都是通过上提钻柱使卡点以上钻柱弹性伸长后突然释放，利用钻柱伸长储蓄的弹性势能冲击卡点。每上提、下放一次完成一次震击作业，故不能实现连续冲击振动。又因为在大斜度井或水平井中钻柱处于倚靠井壁状态，震击作业释放钻柱储蓄的弹性势能大部分被钻柱与井壁的摩擦消耗掉，到达卡点的冲击力严重衰减，解卡成功率大大降低。大力上提、活动解卡，在水平井的井口上提力没有办法传递给井下的水平段井下落鱼，使常规震击器在水平段打捞无法实现。主要表现在:1、常规震击器操作的方式是上提下放，在水平井的井口上提力及下放力没有办法传递给井下的水平段井下落鱼；2、常规震击器局限于司钻操作速度和震击器本身工作方式对震击速度的限制，震击频率较低，不能连续震击；3、需要非常可靠的封闭液压平衡系统，这会给工具作业时带来很大的不稳定性，由于井下工况普遍比较恶劣，常规震击器自身反复的拉拔很有可能造成液压系统的泄漏或延时失效，进而造成工具失效；4、封闭液压平衡系统工作前还需要注入震击专用液压油，作业相对繁琐。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡方法及装置，以解决现有震击器在大斜度井或水平井段井口上提力没有办法传递给井下的水平段井下落鱼，无法进行打捞的技术问题，从而克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡方法为，该方法是将循环液从上接头注入管柱组件；循环液在管柱组件中克服活塞弹簧组件的反作用力驱动活塞组件向下移动，将震击锤组件顶部的阀门孔关闭；阀门孔关闭后，阀门孔上方管柱组件内的压力继续升高，迫使活塞组件进一步向下移动压缩活塞弹簧组件，活塞组件向下移动的过程中推动震击锤组件向下移动压缩甲弹簧组件和乙弹簧组件；当活塞弹簧组件被压缩后聚集的向上反作用力等于阀门孔上方循环液压力时，活塞组件在活塞弹簧组件的反作用力驱动下向上移动打开阀门孔；阀门孔打开后，使阀门孔上下的压力瞬间失衡，此时甲弹簧组件和乙弹簧组件聚集的向上势能瞬间释放，推动震击锤组件突然向上冲击，震击锤组件向上的冲击动能通过管柱组件传递到卡点；在活塞组件向上移动的过程中，活塞组件上的液体循环孔被活塞弹簧组件中并联筒逐渐关闭，使活塞组件缓慢返回初始位置；当活塞组件返回初始位置后，重复上述过程，形成周期性重复振击直至解卡。

前述方法中，所述活塞弹簧组件包括上活塞弹簧和下活塞弹簧；上活塞弹簧和下活塞弹簧通过垫环、并联环和并联筒连接成并联关系，以解决在狭小的管柱组件空间内无法采用较粗弹簧满足活塞弹簧组件聚集势能的刚性要求。

前述方法中，所述甲弹簧组件包括上甲弹簧和下甲弹簧，上甲弹簧和下甲弹簧通过甲串联环连接成串联关系；乙弹簧组件包括上乙弹簧和下乙弹簧，上乙弹簧和下乙弹簧通过乙串联环连接成串联关系，以扩展甲弹簧组件和乙弹簧组件的行程；甲弹簧组件和乙弹簧组件通过甲并联筒、甲垫环、乙垫环和乙并联筒连接成并联关系，以解决在狭小的管柱组件空间内无法采用较粗弹簧满足甲弹簧组件和乙弹簧组件聚集势能的刚性要求。

前述方法中，所述上活塞弹簧、下活塞弹簧、上甲弹簧、下甲弹簧、上乙弹簧和下乙弹簧均高强度铬钒钢丝50CrVA材料制成；并采用抗松弛处理工艺，对弹簧预先加载荷，使其变形超过弹簧工作时产生的变形量，然后在高于工作温度20℃的条件下加热，保温8～24小时；弹簧表面进行抛丸处理并采用回火与低温碳氮共渗软氮化相结合工艺，以提高弹簧的疲劳寿命及耐腐蚀性。