專利名稱：液壓隨鉆震擊器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種石油井下液壓隨鉆震擊器，主要用于石油鉆井作業(yè)中，向上或向下震擊解卡處理卡鉆事故。
目前油田使用的隨鉆震擊器有兩體式，整體式和全機(jī)械式三種，前兩種隨鉆震擊器都是由液壓上擊和機(jī)械下?lián)魞刹糠纸M成，其長(zhǎng)度長(zhǎng)達(dá)10米，其機(jī)械式下?lián)舨糠侄际峭古_(tái)式磨擦芯軸和凸臺(tái)式磨擦卡瓦，工作時(shí)磨擦芯軸與磨擦卡瓦產(chǎn)生強(qiáng)力磨擦，其下?lián)袅Φ拇笮≈荒茉诘孛孢M(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，它們的缺點(diǎn)是1、長(zhǎng)度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，制造成本高；2、因其阻尼機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)力磨擦，芯軸磨損快，使用壽命短；3、下?lián)袅Φ拇笮〔荒茉诰逻M(jìn)行調(diào)節(jié)。全機(jī)械式隨鉆震擊器，其長(zhǎng)度達(dá)10米，其上下阻尼機(jī)構(gòu)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(fā)生嚙合(阻尼)，分離(卸荷)產(chǎn)生震擊，該機(jī)械阻尼機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，其震擊力的大小只能在地面進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此它的缺點(diǎn)是1、長(zhǎng)度大，構(gòu)造復(fù)雜，制造精度要求高，制造成本高；2、磨擦芯軸，磨擦卡瓦套和磨擦外套之間仍有強(qiáng)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(jìn)行調(diào)節(jié)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種液壓隨鉆震擊器，克服兩體式，整體式和全機(jī)械式隨鉆震擊器長(zhǎng)度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求高、制造難度大，制造成本高的缺點(diǎn)，克服上述三種隨鉆震擊器的磨擦芯軸和磨擦卡瓦之間有強(qiáng)力磨擦使用壽命短的缺點(diǎn)，克服兩體式和整體式隨鉆震擊器不能在井下調(diào)節(jié)下?lián)袅Φ拇笮〉娜秉c(diǎn)，克服全機(jī)械式隨鉆震擊器不能在井下調(diào)節(jié)上下震擊力的大小的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的設(shè)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(lián)接構(gòu)成殼體，把上芯軸1、中芯軸8和下芯軸25依次用螺紋聯(lián)接構(gòu)成芯軸，裝入殼體內(nèi)，殼體內(nèi)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(lái)傳遞工作扭矩；中芯軸8上下兩頭的外圓上分別有上環(huán)形槽12和下環(huán)形槽29，同時(shí)又分別裝有上活塞9和下活塞17，兩個(gè)活塞9和17相對(duì)按裝，它們之間又套裝一個(gè)控制套15和大彈簧16，控制套15的長(zhǎng)度小于大彈簧16的長(zhǎng)度，大于上下活塞9、17同時(shí)分別在上下環(huán)形槽12、29上時(shí)的距離，使上下活塞9和17不能同時(shí)在上下環(huán)形槽12和29上；大彈簧16的彈力始終向上下兩個(gè)方向推著上下活塞9和17，其推力小于鋼珠13、19分別對(duì)上下活塞9、17在上下環(huán)形槽12、29上的固定力，大于一個(gè)活塞的重量；上活塞9和下活塞17內(nèi)孔都有內(nèi)花鍵槽30、31，它們只能起通過(guò)液壓油的作用，上下活塞9、17內(nèi)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(huán)形槽12、29上的作用；中缸筒6內(nèi)腔分三段，上下兩段內(nèi)經(jīng)一樣大分別與上下活塞9、17滑動(dòng)配合，構(gòu)成上下阻尼腔27和28，起阻尼作用，中段內(nèi)徑大為沖擊腔10，起加速產(chǎn)生震擊作用；當(dāng)上活塞9在上位置時(shí)，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(kāi)下錐面21上移被鋼珠19固定在下環(huán)形槽29上；此時(shí)下活塞17的內(nèi)花鍵槽31把它的上下兩側(cè)聯(lián)通，震擊器處于下?lián)艄ぷ鳡顟B(tài)，如上活塞9處在上阻尼腔27內(nèi)，下壓芯軸，上活塞便慢慢地下移，到?jīng)_擊腔10時(shí)，上活塞9下部的高壓油便從沖擊腔10的環(huán)形空間高速流到上活塞9的上部，此時(shí)上活塞9突然失去阻力便高速向下沖擊即產(chǎn)生下?lián)簟．?dāng)下活塞17在下位置時(shí)，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(kāi)上錐面14下移被鋼珠13固定在上環(huán)形槽12上，此時(shí)上活塞9的內(nèi)花鍵槽30把它的上下兩側(cè)聯(lián)通，震擊器處于上擊工作狀態(tài)，如下活塞17處在下阻尼腔28內(nèi)，上拉芯軸，下活塞17便慢慢地上移，到?jīng)_擊腔10時(shí)，下活塞17上部的高壓油便從沖擊腔10的環(huán)形空間高速流到下活塞17的下部，此時(shí)下活塞17突然失去阻力便高速向上沖擊即產(chǎn)生上擊。如由上擊改為下?lián)?，就把上擊后下壓芯軸回程增大，此時(shí)下限位臺(tái)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(xù)往下運(yùn)動(dòng)一定距離，下活塞17便被鋼珠19固定在下環(huán)形槽29上，控制套15把上活塞9推離上環(huán)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(shí)震擊器改為下?lián)艄ぷ鳡顟B(tài)。如由下?lián)舾臑樯蠐?，同樣把下?lián)艉笊侠据S回程增大，此時(shí)上限位臺(tái)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(xù)往上運(yùn)動(dòng)一定距離，上活塞9便被鋼珠13固定在上環(huán)形槽12上，控制套15把下活塞17推離下環(huán)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(shí)震擊器又改為上擊工作狀態(tài)。
下面結(jié)合實(shí)用新型的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
圖一是本實(shí)用新型的實(shí)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(tái)，8.中芯軸，9.上活塞，10.沖擊腔，11.小彈簧，12.上環(huán)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(tái)，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(huán)形槽，30.內(nèi)花鍵槽，31.內(nèi)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鋼材制造，并依次用螺紋聯(lián)接構(gòu)成殼體；花鍵套4內(nèi)裝兩組上V形密封組3，下缸筒23內(nèi)裝兩組下V形密封組24，上下V形密封組3、24，里邊一組密封液壓油外漏，外邊一組密封鉆井液進(jìn)入震擊器；上芯軸1、中芯軸8、下芯軸25用40CrNiMo鋼材制造，并依次用螺紋聯(lián)接裝入殼體內(nèi)，殼體內(nèi)形成一環(huán)形空腔，利用上下油堵5、22給空腔內(nèi)注滿液壓油，它是產(chǎn)生震擊的工作介質(zhì)；上芯軸1的公花鍵與花鍵套4的母花鍵相嚙合，用來(lái)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(gòu)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(shí)是上擊的打擊工作面，中心軸的上下部位分別有一上下環(huán)形槽12和29，同時(shí)還各分別裝一上活塞9和一下活塞17，上下活塞9和17內(nèi)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(huán)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(gè)彈簧16，控制套15使上下活塞9和17不能同時(shí)在上下環(huán)形槽12和29上，大彈簧16始終向上下兩個(gè)方向推上下活塞9和17；中缸筒內(nèi)腔分三段，即上阻尼腔27、沖擊腔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(nèi)徑滑動(dòng)配合，使運(yùn)動(dòng)活塞產(chǎn)生阻尼作用，沖擊腔10的內(nèi)徑比較大，當(dāng)活塞進(jìn)入沖擊腔10時(shí)，立即消除液壓油對(duì)活塞的阻尼作用，可使活塞產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)；上阻尼腔上端和下阻尼腔下端分別有上限位臺(tái)7和下限位臺(tái)20，它與控制套15，大彈簧16，上環(huán)形槽12，下環(huán)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(gòu)成向上的單向通路，上擊時(shí)產(chǎn)生阻尼作用。
上擊上拉芯軸，上活塞9被鋼珠13固定在上環(huán)形槽12上，內(nèi)花鍵30把上活塞9的兩側(cè)聯(lián)通沒(méi)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(yùn)動(dòng)形成很大阻力，因此芯軸和上下活塞9、17只能在大拉力作用下，靠下活塞17端部微小孔隙的微量過(guò)油緩慢地向上移動(dòng)，到達(dá)沖擊腔10時(shí)，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?zèng)_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(shí)上活塞9仍在上環(huán)形槽12上，它的兩側(cè)仍是聯(lián)通的，雖在上阻尼腔27內(nèi)并無(wú)阻力，下活塞17開(kāi)始在沖擊腔10內(nèi)，其下部液壓油通過(guò)沖擊腔10流到下活塞17的上部也無(wú)阻力，當(dāng)下活塞17到達(dá)下阻尼腔28時(shí)，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(kāi)下錐面21一小距離，因此下部的液壓油便通過(guò)內(nèi)花鍵槽31流過(guò)下活塞17到達(dá)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(yùn)動(dòng)到差100mm左右不到最大行程時(shí)，即完成了上擊回程，此時(shí)如再拉芯軸即進(jìn)行下次上擊，如繼續(xù)下壓芯軸，當(dāng)下活塞17到下限位臺(tái)20時(shí)，下限位臺(tái)20阻止下活塞17、控制套15、大彈簧16，而芯軸仍繼續(xù)往下運(yùn)動(dòng)到最大行程，此時(shí)控制套15頂住上活塞9，迫使上活塞9離開(kāi)上環(huán)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(huán)形槽29上，震擊器變?yōu)橄聯(lián)艄ぷ鳡顟B(tài)，此時(shí)上拉芯軸即為下?lián)艋爻獭?br> 下?lián)粲苫爻涕_(kāi)始，上拉芯軸，因下活塞17上下兩側(cè)已由內(nèi)花鍵槽31聯(lián)通無(wú)阻力，上活塞9開(kāi)始處在沖擊腔10內(nèi)也無(wú)阻力，當(dāng)上活塞9進(jìn)入上阻尼腔27時(shí)，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(kāi)上錐面14一小距離，上部的液壓油通過(guò)內(nèi)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(yùn)動(dòng)，直到差100mm左右不到最大行程時(shí)停止上拉即完成下?lián)艋爻?，此時(shí)下壓芯軸即是下?lián)艄ぷ餍谐?，上活?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(dòng)，下部液壓油對(duì)上活塞9即產(chǎn)生阻尼，因有微量液壓油通過(guò)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(yùn)動(dòng)，當(dāng)上活塞9到達(dá)沖擊腔10時(shí)，下部的高壓油即從沖擊腔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沖擊，直到上芯軸1的上接頭下?lián)粜据S套2的上端面即完成下?lián)艄ぷ餍谐?，再拉芯軸又是下?lián)艋爻?，如下?lián)艋爻痰轿焕^續(xù)上拉芯軸，上活塞9被上限位臺(tái)7擋住時(shí)，再繼續(xù)上拉芯軸，上活塞9離開(kāi)上錐面14相對(duì)下移，被鋼珠13固定在上環(huán)形槽12上，控制套15也相對(duì)下移把下活塞17往下推離下環(huán)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(dá)最大行程，震擊器又變?yōu)樯蠐艄ぷ鳡顟B(tài)。
上擊和下?lián)魶](méi)有速度快慢，力的大小要求，因此使用操作簡(jiǎn)單，震擊力的大小可由司鉆隨意調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種液壓隨鉆震擊器，上芯軸1、中心軸8和下芯軸25依次用螺紋聯(lián)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(gòu)成的殼體內(nèi)，其特征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(nèi)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(tái)7和下限位臺(tái)20，內(nèi)部有上阻尼腔27、沖擊腔10和下阻尼腔28；中芯軸8處在中缸筒6內(nèi)，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(huán)形槽12和下環(huán)形槽29，并分別裝有上活塞9和下活塞17，上活塞9和下活塞17內(nèi)分別徑向裝有小彈簧11、18和鋼珠13、19，其內(nèi)孔分別有內(nèi)花鍵槽30、31。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓隨鉆震擊器，其特征是大彈簧16的彈力大于一個(gè)活塞的重量，小于鋼珠13、19在上下環(huán)形槽12、29分別對(duì)上下活塞9、17的固定力。
專利摘要一種石油井下液壓隨鉆震擊器，主要用于油田鉆井作業(yè)中，向上或向下震擊解卡處理卡鉆事故，它利用芯軸上的上下相對(duì)安裝的兩個(gè)活塞，在上下運(yùn)動(dòng)中依靠?jī)?nèi)部液壓油的阻尼和快速卸荷作用產(chǎn)生震擊，利用大彈簧、控制套、限位臺(tái)和鋼珠的相互作用控制其震擊方向，利用上提或下放負(fù)荷的大小來(lái)調(diào)節(jié)向上或向下震擊力的大小。該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低。
文檔編號(hào)E21B31/107GK2175303SQ93214708
公開(kāi)日1994年8月24日 申請(qǐng)日期1993年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月28日
發(fā)明者焦玉貞 申請(qǐng)人:焦玉貞