简析一种钻井解卡震击装置的研发与应用

梁勇

摘 要：本文简要分析了一种钻井解卡震击装置的研发与应用。

关键词：钻井 解卡 震击

1.技术领域

该装置主要涉及钻头解卡技术领域，具体是一种钻井井下作业用的解卡震击装置。

2.背景技术

目前，钻井、修井施工日益增多。由于地质的影响，使岩石胶结强度降低或破坏，地层出砂或坍塌现象增加，造成井下卡钻的现象日益突出。

现有技术中，通常是采用液压震击的方式来解决卡钻问题。但是，现有的解卡震击装置结构复杂，操作繁琐，使得钻头解卡耗费时间长，效率低下。

3.装置的设计与构造

为解决现有技术的不足，该装置的目的是提供一种操作简便的井下作业用解卡震击装置，以能够自动多次的进行往复运动，实现快速解卡。

该装置的技术方案如下：

一种解卡震击装置，包括：

壳体；

设置于所述壳体外部的驱动机构；

套设于所述壳体内的震击轴；所述震击轴外固定有第一推环；所述第一推环位于所述震击轴和所述壳体之间；所述驱动机构能向所述第一推环打压，以推动所述第一推环在所述壳体内带动所述震击轴向下移动；

设置于所述壳体上的弹性件；所述弹性件对所述震击轴施加向上的作用力，以推动所述震击轴向上移动；

设置于所述壳体上的定位机构；所述定位机构能够对所述第一推环定位；

与所述驱动机构、所述定位机构相连接的控制机构。

作为一种优选的实施方式，所述壳体包括上壳体和下壳体；所述震击轴包括轴杆、以及连接所述轴杆下端的主轴；所述上壳体套设于所述轴杆外；所述下壳体套设于所述主轴外；

所述第一推环位于所述上壳体与所述轴杆之间；所述驱动机构设置于所述上壳体；所述弹性件设置于所述下壳体。

4.优点

通过以上描述可以看出，本实施方式所提供的解卡震击装置通过将驱动机构和弹性件与震击轴相配合，形成反复震击，并在控制机构和定位机构的配合下，实现震击轴自动多次的反复震击，从而实现快速解卡。同时，该解卡震击装置整体结构简单，操作简便。

5.附图说明

1、上连接体；2、上壳体；3、轴杆；4、第一推环；5、固定环；6、第一腔室；7、第二腔室；8、油箱；9、液压油泵；10、第一连接管；11、第二连接管；12、电磁开关阀；13、第三连接管；14、光电传感器；15、控制机构；16、第一连接体；17、凸出部；18、连接杆；19、主轴；20、第二连接体；21、下壳体；22、第二推环；23、第二活动空间；24、弹性件；25、下连接体；26、连接板；27、连杆；28、螺纹孔。

6.具体实施方式

在本实施方式中，所述上壳体2的上端连接有上连接体1。所述上壳体2内设有套设于所述轴杆3外的固定环5；所述上连接体1与所述固定环5之间形成第一活动空间；所述第一推环4位于所述第一活动空间内并将所述第一活动空间分隔形成第一腔室6和位于所述第一腔室6下方的第二腔室7。所述驱动机构与所述第一腔室6相通，以向所述第一腔室6打壓；所述第二腔室7具有泄压结构。

其中，上连接体1通过螺纹连接所述上壳体2。轴杆3的上端可滑动地穿过所述上连接体1，并与上连接体1为相对滑动连接。固定环5固定安装于上壳体2内，并与上壳体2的内壁之间同样具有密封环。第一活动空间在固定环5下方缩径形成限位台阶，该固定环5被所述限位台阶承接限位。

为保证第一腔室6和第二腔室7之间密封隔开，所述第一推环4与所述上壳体2的内壁之间设有密封环，增强第一推环4和上壳体2之间的密封性，避免第一腔室6内的高压状态泄漏至第二腔室7内，避免损坏定位机构。

所述驱动机构包括液压油泵9、油箱8。所述液压油泵9的入液口通过第一连接管10与所述油箱8相连通。所述上壳体2的壁上设有通入所述第一腔室6的第一通孔。所述液压油泵9的出液口通过所述第二连接管11经所述第一通孔与所述第一腔室6相通。所述泄压结构为所述上壳体2上设有与所述第二腔室7相通的第二通孔；所述第二通孔通过第三连接管13与所述油箱8相连通。

其中，液压油泵9、油箱8安装于上壳体2上，能够提升装置的便捷性能和稳定性能。为方便液压油泵9和油箱8的安装，所述上壳体2外还固定连接有连接板26；所述连接板26上设有连杆27；所述连杆27上设有螺纹孔28。液压油泵9和油箱8可以安装于连接板26上，上壳体2通过连杆27可以固定安装于期望位置，实现上增压机构的位置固定。

其中，液压油泵9与控制机构15相连接。第一腔室6和第二腔室7均为充满油液的状态。第一腔室6和第二腔室7随着第一推环4的上下移动，各自的空间体积相应的变化。当向下震击时，液压油泵9通过第一连接管10从油箱8输入油液再经过第二连接管11向第一腔室6内输入油液以进行打压，推动第一推环4向下移动，第一推环4向下移动时第二腔室7的空间体积缩小，第二腔室7内的油液通过第三连接管13重新输入至油箱8中，保证油箱8中油液的持续供应。

相应的，当向上震击时，控制机构15控制液压油泵9停止运动，弹性件24释放在解卡震击装置下行时所蓄能量，推动震击轴（主轴19）向上移动，第一推环4向上移动，第二腔室7的空间体积增大，从油箱8中吸取油液，同时，第一腔室6的空间体积缩小，所排出的油液经第二连接管11、第一连接管10重新进入油箱8中（此时，液压油泵9仅为连通状态）。

为方便控制解卡震击装置的状态，所述第二通孔设有电磁开关阀12；该电磁开关阀12与所述控制机构15相连通。当需要解卡震击装置处于某一状态不动时，控制机构15可以向电磁开关阀12发出关闭指令，控制电磁开关阀12关闭第二通孔，此时解卡震击装置的震击轴无法动作，维持当前状态，以便维修检查。其中，电磁开关阀12在解卡震击装置进行上下往复震击工作时处于开启状态。

如图2所示，所述定位机构包括设置于所述第二腔室7的壁上的光电传感器14；所述光电传感器14位于所述电磁开关阀12的下方。该光电传感器14可以测量震击轴的上下移动的位移，从而将震击轴定位，根据光电传感器14所测量的数据，控制机构15控制电磁开关阀12以及液压油泵9的开启。该控制机构15可以为单片机，方便获取安装。当然，该控制机构15也可以为PLC、可编程电路板等等。