YJ－A型随钻震击器应用分析及试验

2013-09-07王正宽

石油矿场机械 2013年9期

王正宽

（渤海石油职业学院，河北任丘062552）＊

YJ－A型随钻震击器是集液压和机械原理于一体的新型随钻震击器，适用于各种钻井作业，使用时随钻具组合下井。在正常钻井过程中因某种原因发生井下遇阻或卡钻时，可以通过提拉或下放钻柱，及时启动震击器产生向上或向下的震击力，来处理井下遇阻或卡钻，使钻井作业得以顺利进行，同时避免遇阻或卡钻进一步演化成为事故，造成更大的经济损失［1－2］。如果释放力不合适，可随时在钻井现场动态调节，使用方便。

1 技术分析

1.1 结构组成

YJ－A型液压机械式随钻震击器主要由连接机构、密封机构、锁紧机构、弹性机构和液压阻尼机构等组成，其结构如图1所示。

1.2 工作原理

当需要上击时，上提钻柱使震击器的心轴向上运动，弹性机构总成受力产生弹性变形。随着大钩拉力的不断增加，弹性机构总成的变形也随之增大，当拉力达到锁紧机构上击标定锁紧力时，卡瓦突然完全张开，并嵌入卡瓦套内棱带中，锁紧装置松开，即进入了液压延迟阶段。此时，绞车将被制动，震击器在预拉力及液压阻力的作用下缓慢拉开，卡瓦心轴失去阻尼机构的约束，震击器就进入自由打击状态，快速移动到固定行程的极限位置，打击机构即发生打击，从而产生强大的上击力。然后，需下放钻柱使震击器复位，以备下次震击或继续钻进。

图1 YJ－A型随钻震击器结构

当需要下击时，适当下放钻柱，直到施加到震击器上的压力达到锁紧机构的下击标定释放力。此时，卡瓦突然完全张开，并嵌入卡瓦套内棱带中，锁紧装置打开，卡瓦心轴失去锁紧机构的约束，快速移动到固定行程的另一极限位置，打击机构即发生打击，从而产生强大的下击力。然后，需上提钻柱使震击器复位，以备下次震击或者继续钻进。

YJ－A型随钻震击器可以通过调节上击调节螺母或下击调节螺母来改变释放力的大小。调节上击调节螺母或下击调节螺母时，改变了卡瓦完全张开时弹性机构总成需要的压缩长度，从而改变释放力的大小。

2 应用分析

随钻震击器在运输、贮存、起下钻和钻进过程中都应该处于复位状态，心轴表面处理部分外露约150～160mm。

1）准备下井作业的随钻震击器必须是新的或使用后经过正常维修并经检测合格的。新随钻震击器1次下井连续工作时间不应超过500h，维修后的随钻震击器不应超过300h，在工作温度高或者钻井液中有腐蚀性介质等恶劣工况条件下，更不宜长时间在井下工作。

2）随钻震击器每次下井使用后应仔细检查外观，以免存在隐患而造成不必要的损失。

2.1 在钻柱组合中的位置

随钻震击器在钻柱组合中可以略受拉力或压力。为避免自由震动影响使用寿命，应尽量避免放在钻柱中和点。理想的位置是在钻柱中和点以下，使随钻震击器受到一定的压力，并且此压力与随钻震击器所受的开泵力相当。随钻震击器必须放在钻柱组合的适当位置才能发挥应有的作用，及时处理意外事故，其最佳配置位置要根据具体情况而定，一般情况下，随钻震击器在钻柱中的位置离可能的卡点越近越有效［3－5］；此外，上述拉力或压力不可过大，以免引起误震。

1）配置在钻具组合下部（随钻震击器受压）。这时随钻震击器应装在顶部扶正器以上至少1根钻铤的位置。扶正器和随钻震击器之间的钻铤可增加随钻震击器的安全性（例如，岩屑沉积不至于卡住随钻震击器）。如果钻柱中装有减震器，则随钻震击器应位于减震器之上。

2）配置在钻具组合上部（随钻震击器受拉）。如果预计钻柱将会发生压差粘附卡钻，则应将随钻震击器放置于井下钻具组合中足够高的位置，使随钻震击器始终位于卡点之上。其缺点是如果钻头和扶正器被卡，随钻震击器和卡点之间的距离太大，会降低震击效果。

2.2 钻柱摩擦力

钻柱摩擦力是指钻柱和井壁之间的摩擦力，其经验数据是50～200kN，与钻柱组合、循环介质、井身结构等有关，应当根据现场情况确定。

现场作业时，应当正确估计钻柱摩擦力。

2.3 开泵力

正常循环时，钻柱内循环介质压力对随钻震击器的作用力即为开泵力。介质压力足够高时，开泵力将会使随钻震击器拉开。因此，计算上击悬重或下击悬重时均要减去开泵力。

开泵力的大小与钻柱内的压力成正比，与随钻震击器的当量活塞面积成正比。

2.4 上击

需要上击作业时，上提钻柱使随钻震击器受到的拉力达到上击标定锁紧力，随钻震击器即进入液压延迟，司钻此时可动态调节预拉力至预定释放力（可减小或增大，但注意不得超过上击的最大释放力），稍候即产生强大的上击力［6－7］。然后下放钻具，使随钻震击器复位，锁紧机构重新锁紧。重复上述过程则可实现连续上击。上击时大钩载荷可按下式计算，即

大钩载荷＝随钻震击器以上钻柱悬重＋预定上击释放力＋钻柱摩擦力－开泵力

注意：预拉力必须大于其标定上击锁紧力才能解锁并开始释放，然后再动态调节预拉力至预定上击释放力，产生上击。每次上击产生后，都必须适当下放钻柱，重新使随钻震击器复位，才能再次产生上击。

2.5 下击

需要下击作业时，下放钻柱使随钻震击器受到的压力达到其标定下击释放力，随钻震击器即产生强大的下击力。然后上提钻具，使随钻震击器复位，锁紧机构重新锁紧。重复上述过程可实现连续下击。下击时大钩载荷一般按下式计算，即

大钩载荷＝随钻震击器以上钻柱悬重－标定下击释放力－钻柱摩擦力－开泵力

注意：预压力必须大于其标定下击释放力才能解锁并开始释放。每次下击产生后，都必须适当上提钻柱重新使随钻震击器复位，才能再次产生下击。

2.6 释放力调节方法

在YJ－A型随钻震击器中，可通过调节上击调节螺母来调节上击锁紧力的大小，可在液压延迟阶段通过改变大钩上提力来进一步调节上击释放力的大小，也可以通过调节下击调节螺母来调节下击释放力的大小。在随钻震击器的调整孔螺钉附近的外圆表面，印有“＋”和“－”标记，分别表示释放力增加或减少的调节方向。

3 试验

3.1 充油

随钻震击器组装完后，需要先充油才能进行释放力试验。YJ－A型随钻震击器内部所充的油液是L－HM32抗磨液压油，充油时要求随钻震击器处于复位状态。加油前先使随钻震击器油孔朝向上方，并利用天车使其倾斜，倾斜角度不小于30°，倾斜方向规定为下接头端向下，如图2所示。

图2 震击器充油状态

加油泵与随钻震击器油孔的连接方法为：透明软管的一端与震击器下端油孔连接，另一端与加油泵的出油口连接；透明的回油软管一端与产品上端油孔连接，另一端插入加油泵的回油口上，装好后即可开始泵油，并观察透明的回油管。当回油管出油并且气泡消失以后，再延长一段时间，以使残余气体全部排除净，然后即可卸掉回油管，并立即上紧油堵，接着把随钻震击器放平，拆下进油管，上紧另一油堵，充油工作完成（注意：2个油腔需分别充油）。