全液压随钻震击器的研制与应用

1、全液压式随钻震击器的研制与应用2009-09-10汇汇 报报 提提 纲纲引言引言结构与工作原理结构与工作原理设计计算与校核设计计算与校核性能试验性能试验现场应用现场应用 结论结论参考文献参考文献课课 题题 背背 景景 在钻井过程中，由于泥浆质量不良、地质构造复杂以及操作技术措施失误等多方面原因，常常会发生卡钻事故。随钻震击器是一种有效的震击解卡工具。并广泛地应用在我国各大油田。 当钻柱组合井内遇卡时，通过使用随钻震击器，以达到震击解卡的目的。近年来，我国的油气勘探开发技术取得了飞速的发展，钻采工艺水平正在向世界先进水平迅速靠拢。随着钻井工程向定向井、超深井和复杂井的不断迈进，研制与之配套的能满

2、足钻井工艺需要的新型井下工具就显得尤为必要。 针对此情况，北京石油机械厂研制了全液压随钻震击器，以满足国际国内对先进的液压随钻震击器的使用需要。 摘摘 要要 全液压式随钻震击器是一种上下击一体的新型井下解卡工具，将机械原理和液压原理优化组合，优势互补，提高了工具的可靠性和操控性。文章主要介绍了全液压式随钻震击器的结构、工作原理、性能特点及现场应用等情况。全液压式随钻震击器的研制成功填补了国内特殊工艺井井下工具的空白，满足了复杂井作业的需要，能最大限度服务用户应用生产。2008年12月由北京石油机械厂研制的全液压式随钻震击器已成功进入美国市场。汇汇 报报 提提 纲纲背景背景结构与工作原理结构与工

3、作原理设计计算与校核设计计算与校核性能试验性能试验现场应用现场应用 结论结论参考文献参考文献心轴心轴密封机构密封机构密封机构密封机构扭矩传递机构扭矩传递机构锁紧机构锁紧机构打击机构打击机构连接螺纹连接螺纹连接螺纹连接螺纹将释放端的动能通过将释放端的动能通过撞击转换为冲击力撞击转换为冲击力提供有效的密封提供有效的密封提供有效的密封提供有效的密封传递动力传递动力决定释放力的大小决定释放力的大小实现与钻柱的可靠连接实现与钻柱的可靠连接实现与钻柱的可靠连接实现与钻柱的可靠连接技技 术术 分分 析析 结构组成结构组成技技 术术 分分 析析 结构组成结构组成 全液压随钻震击器的结构主要包括：上筒体、花键心

4、轴、调节螺母、下筒体、弹性机构总成、机械锁紧机构、阀体总成、阀体心轴、液压缸、下接头等零件。（1）阀体总成、阀体心轴与液压缸组成震击器的液压阻尼机构，是整套震击器的核心机构。（2）卡瓦套、卡瓦和卡瓦心轴构成机械锁紧机构，是震击器的机械锁紧部分，用于控制震击器的机械锁紧力；（3）花键心轴和上筒体构成扭矩传递机构，用于传递动力；（4）利用调节螺母可以方便准确地调节机械锁紧力的大小。（5）弹性机构总成，用于锁紧机构能量的储存；机械锁紧机械锁紧机构机构释放力调释放力调节机构节机构弹性机构弹性机构总成总成阀体总成阀体总成技技 术术 分分 析析 结构组成结构组成增加支撑提高可靠性改进后密封机构技技 术术

5、分分 析析 工作原理工作原理油层钻柱组合钻柱组合随钻震击器随钻震击器卡点卡点 当钻柱遇阻，需要解卡时，上提钻柱，使震击器的心轴随之向上运动。随着大钩上提力的不断增加，当拉力达到锁紧机构释放力的大小时，锁紧装置松开，即进入了液压延时阶段。这时，震击器在预拉力及液压阻力的作用下缓慢拉开。之后，心轴失去卡瓦的约束，震击器就进入了自由打击状态，在固定行程内快速滑动到极限位置，打击机构发生打击，产生强大的上击力。此后，只需下放钻柱，就可以使震击器复位，以备下次震击或继续钻进。汇汇 报报 提提 纲纲背景背景结构与工作原理结构与工作原理设计计算与性能特点设计计算与性能特点性能试验性能试验现场应用现场应用 结

6、论结论参考文献参考文献技技 术术 分分 析析 设计计算举例设计计算举例（1）设计计算锥螺纹：抗弯截面模量直螺纹：校核螺纹根部端面强度、螺纹牙强度、确定最少工作齿数。（2）校核计算 缸筒类零件筒壁承压能力及爆破压力的强度校核。 对花键联接、危险断面、组合变形（拉伸和扭转变形）、危险截面的强度、打击面的强度、弹性机构总成的强度校核以及刚度计算。技技 术术 分分 析析 技术特点技术特点（1）液压延时效果是全液压震击器的一大主要特点，液压延时允许操作者利用液压延时时间改变大钩上提力或者下放力的大小来控制随钻震击器震击力的大小。（2）锁紧机构采用先进成熟的行程控制式卡瓦锁紧形式。采用机械锁紧装置主要为了

7、防止震击器在井下失控以及液压部分过早的磨损，同时也可以有效的避免误震的产生。（3）此类型随钻震击器在钻具组合（BHA）中的位置比较自由，可以置于受拉、中性点、受压各种位置。技技 术术 分分 析析 技术参数技术参数项目单位技术指标标称外径mm159水眼mm57总行程mm600标定释放力上击kN50020下击30020最大释放力上击kN600下击350最大抗拉载荷kN1800最大工作扭矩kNm15水眼密封压力MPa30长期使用耐温-40120接 头 螺 纹API4 1/2 IF汇汇 报报 提提 纲纲背景背景结构与工作原理结构与工作原理设计计算与校核设计计算与校核性能试验性能试验现场应用现场应用 结

8、论结论参考文献参考文献性性 能能 试试 验验 根据“石油天然气行业标准震击器及加速器1”和“北京石油机械厂企业标准全液压式随钻震击器出厂检验、试验方法”的要求，进行了整机性能试验，主要包括：跑合与运动平稳性试验、标定释放力试验、最大释放力试验、水眼密封试验等。 试验结果，所有技术参数均达到了行标的要求。试验数据显示，机械锁紧力调值准确，液压延迟时间稳定，完全达到设计要求，满足深井对随钻震击器的使用要求。 性性 能能 试试 验验TL120试验台试验台汇汇 报报 提提 纲纲背景背景结构与工作原理结构与工作原理设计计算与校核设计计算与校核性能试验性能试验现场应用现场应用 结论结论参考文献参考文献现现

9、 场场 应应 用用现现 场场 应应 用用 该新型地面震击器发往美国休斯敦进行现场作业。据用户反映产品型号为QY159A，编号为C0812181-1的全液压随钻震击器在现场应用过程中，甲方对震击器外观和性能十分满意，多次震击解卡，使用方便，保证了钻进的顺利进行，得到了用户的充分肯定。 汇汇 报报 提提 纲纲背景背景结构与工作原理结构与工作原理设计计算与校核设计计算与校核性能试验性能试验现场应用现场应用 结论结论参考文献参考文献结结 论论厂内台架试验及现场应用结果显示，整套震击器设计合理，机械锁紧力线性稳定，液压延迟时间稳定，能充分满足现场使用要求。全液压式随钻震击器的研制成功填补了国内特殊工艺井井下工具的空白，满足了复杂井作业的需要，能最大限度服务用户应用生产。汇汇 报报 提提 纲纲背景背景结构与工作原理结构与工作原理设计计算与校核设计计算与校核性能试验性能试验现