1、全液壓式隨鉆震擊器的研制與應(yīng)用2009-09-10匯匯 報報 提提 綱綱引言引言結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理設(shè)計計算與校核設(shè)計計算與校核性能試驗性能試驗現(xiàn)場應(yīng)用現(xiàn)場應(yīng)用 結(jié)論結(jié)論參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)課課 題題 背背 景景 在鉆井過程中，由于泥漿質(zhì)量不良、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜以及操作技術(shù)措施失誤等多方面原因，常常會發(fā)生卡鉆事故。隨鉆震擊器是一種有效的震擊解卡工具。并廣泛地應(yīng)用在我國各大油田。 當(dāng)鉆柱組合井內(nèi)遇卡時，通過使用隨鉆震擊器，以達(dá)到震擊解卡的目的。近年來，我國的油氣勘探開發(fā)技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，鉆采工藝水平正在向世界先進(jìn)水平迅速靠攏。隨著鉆井工程向定向井、超深井和復(fù)雜井的不斷邁進(jìn)，研制與之配套的能滿

2、足鉆井工藝需要的新型井下工具就顯得尤為必要。 針對此情況，北京石油機(jī)械廠研制了全液壓隨鉆震擊器，以滿足國際國內(nèi)對先進(jìn)的液壓隨鉆震擊器的使用需要。 摘摘 要要 全液壓式隨鉆震擊器是一種上下?lián)粢惑w的新型井下解卡工具，將機(jī)械原理和液壓原理優(yōu)化組合，優(yōu)勢互補(bǔ)，提高了工具的可靠性和操控性。文章主要介紹了全液壓式隨鉆震擊器的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特點及現(xiàn)場應(yīng)用等情況。全液壓式隨鉆震擊器的研制成功填補(bǔ)了國內(nèi)特殊工藝井井下工具的空白，滿足了復(fù)雜井作業(yè)的需要，能最大限度服務(wù)用戶應(yīng)用生產(chǎn)。2008年12月由北京石油機(jī)械廠研制的全液壓式隨鉆震擊器已成功進(jìn)入美國市場。匯匯 報報 提提 綱綱背景背景結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工

3、作原理設(shè)計計算與校核設(shè)計計算與校核性能試驗性能試驗現(xiàn)場應(yīng)用現(xiàn)場應(yīng)用 結(jié)論結(jié)論參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)心軸心軸密封機(jī)構(gòu)密封機(jī)構(gòu)密封機(jī)構(gòu)密封機(jī)構(gòu)扭矩傳遞機(jī)構(gòu)扭矩傳遞機(jī)構(gòu)鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊機(jī)構(gòu)打擊機(jī)構(gòu)打擊機(jī)構(gòu)連接螺紋連接螺紋連接螺紋連接螺紋將釋放端的動能通過將釋放端的動能通過撞擊轉(zhuǎn)換為沖擊力撞擊轉(zhuǎn)換為沖擊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傳遞動力傳遞動力決定釋放力的大小決定釋放力的大小實現(xiàn)與鉆柱的可靠連接實現(xiàn)與鉆柱的可靠連接實現(xiàn)與鉆柱的可靠連接實現(xiàn)與鉆柱的可靠連接技技 術(shù)術(shù) 分分 析析 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成技技 術(shù)術(shù) 分分 析析 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成 全液壓隨鉆震擊器的結(jié)構(gòu)主要包括：上筒體、花鍵心

4、軸、調(diào)節(jié)螺母、下筒體、彈性機(jī)構(gòu)總成、機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)、閥體總成、閥體心軸、液壓缸、下接頭等零件。（1）閥體總成、閥體心軸與液壓缸組成震擊器的液壓阻尼機(jī)構(gòu)，是整套震擊器的核心機(jī)構(gòu)。（2）卡瓦套、卡瓦和卡瓦心軸構(gòu)成機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)，是震擊器的機(jī)械鎖緊部分，用于控制震擊器的機(jī)械鎖緊力；（3）花鍵心軸和上筒體構(gòu)成扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，用于傳遞動力；（4）利用調(diào)節(jié)螺母可以方便準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)機(jī)械鎖緊力的大小。（5）彈性機(jī)構(gòu)總成，用于鎖緊機(jī)構(gòu)能量的儲存；機(jī)械鎖緊機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)釋放力調(diào)釋放力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)節(jié)機(jī)構(gòu)彈性機(jī)構(gòu)彈性機(jī)構(gòu)總成總成閥體總成閥體總成技技 術(shù)術(shù) 分分 析析 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成增加支撐提高可靠性改進(jìn)后密封機(jī)構(gòu)技技 術(shù)術(shù)

5、分分 析析 工作原理工作原理油層鉆柱組合鉆柱組合隨鉆震擊器隨鉆震擊器卡點卡點 當(dāng)鉆柱遇阻，需要解卡時，上提鉆柱，使震擊器的心軸隨之向上運(yùn)動。隨著大鉤上提力的不斷增加，當(dāng)拉力達(dá)到鎖緊機(jī)構(gòu)釋放力的大小時，鎖緊裝置松開，即進(jìn)入了液壓延時階段。這時，震擊器在預(yù)拉力及液壓阻力的作用下緩慢拉開。之后，心軸失去卡瓦的約束，震擊器就進(jìn)入了自由打擊狀態(tài)，在固定行程內(nèi)快速滑動到極限位置，打擊機(jī)構(gòu)發(fā)生打擊，產(chǎn)生強(qiáng)大的上擊力。此后，只需下放鉆柱，就可以使震擊器復(fù)位，以備下次震擊或繼續(xù)鉆進(jìn)。匯匯 報報 提提 綱綱背景背景結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理設(shè)計計算與性能特點設(shè)計計算與性能特點性能試驗性能試驗現(xiàn)場應(yīng)用現(xiàn)場應(yīng)用 結(jié)

6、論結(jié)論參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)技技 術(shù)術(shù) 分分 析析 設(shè)計計算舉例設(shè)計計算舉例（1）設(shè)計計算錐螺紋：抗彎截面模量直螺紋：校核螺紋根部端面強(qiáng)度、螺紋牙強(qiáng)度、確定最少工作齒數(shù)。（2）校核計算 缸筒類零件筒壁承壓能力及爆破壓力的強(qiáng)度校核。 對花鍵聯(lián)接、危險斷面、組合變形（拉伸和扭轉(zhuǎn)變形）、危險截面的強(qiáng)度、打擊面的強(qiáng)度、彈性機(jī)構(gòu)總成的強(qiáng)度校核以及剛度計算。技技 術(shù)術(shù) 分分 析析 技術(shù)特點技術(shù)特點（1）液壓延時效果是全液壓震擊器的一大主要特點，液壓延時允許操作者利用液壓延時時間改變大鉤上提力或者下放力的大小來控制隨鉆震擊器震擊力的大小。（2）鎖緊機(jī)構(gòu)采用先進(jìn)成熟的行程控制式卡瓦鎖緊形式。采用機(jī)械鎖緊裝置主要為了

7、防止震擊器在井下失控以及液壓部分過早的磨損，同時也可以有效的避免誤震的產(chǎn)生。（3）此類型隨鉆震擊器在鉆具組合（BHA）中的位置比較自由，可以置于受拉、中性點、受壓各種位置。技技 術(shù)術(shù) 分分 析析 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)項目單位技術(shù)指標(biāo)標(biāo)稱外徑mm159水眼mm57總行程mm600標(biāo)定釋放力上擊kN50020下?lián)?0020最大釋放力上擊kN600下?lián)?50最大抗拉載荷kN1800最大工作扭矩kNm15水眼密封壓力MPa30長期使用耐溫-40120接 頭 螺 紋API4 1/2 IF匯匯 報報 提提 綱綱背景背景結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理設(shè)計計算與校核設(shè)計計算與校核性能試驗性能試驗現(xiàn)場應(yīng)用現(xiàn)場應(yīng)用 結(jié)

8、論結(jié)論參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)性性 能能 試試 驗驗 根據(jù)“石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)震擊器及加速器1”和“北京石油機(jī)械廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)全液壓式隨鉆震擊器出廠檢驗、試驗方法”的要求，進(jìn)行了整機(jī)性能試驗，主要包括：跑合與運(yùn)動平穩(wěn)性試驗、標(biāo)定釋放力試驗、最大釋放力試驗、水眼密封試驗等。 試驗結(jié)果，所有技術(shù)參數(shù)均達(dá)到了行標(biāo)的要求。試驗數(shù)據(jù)顯示，機(jī)械鎖緊力調(diào)值準(zhǔn)確，液壓延遲時間穩(wěn)定，完全達(dá)到設(shè)計要求，滿足深井對隨鉆震擊器的使用要求。 性性 能能 試試 驗驗TL120試驗臺試驗臺匯匯 報報 提提 綱綱背景背景結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理設(shè)計計算與校核設(shè)計計算與校核性能試驗性能試驗現(xiàn)場應(yīng)用現(xiàn)場應(yīng)用 結(jié)論結(jié)論參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)

9、 場場 應(yīng)應(yīng) 用用現(xiàn)現(xiàn) 場場 應(yīng)應(yīng) 用用 該新型地面震擊器發(fā)往美國休斯敦進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)。據(jù)用戶反映產(chǎn)品型號為QY159A，編號為C0812181-1的全液壓隨鉆震擊器在現(xiàn)場應(yīng)用過程中，甲方對震擊器外觀和性能十分滿意，多次震擊解卡，使用方便，保證了鉆進(jìn)的順利進(jìn)行，得到了用戶的充分肯定。 匯匯 報報 提提 綱綱背景背景結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理設(shè)計計算與校核設(shè)計計算與校核性能試驗性能試驗現(xiàn)場應(yīng)用現(xiàn)場應(yīng)用 結(jié)論結(jié)論參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)結(jié)結(jié) 論論廠內(nèi)臺架試驗及現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果顯示，整套震擊器設(shè)計合理，機(jī)械鎖緊力線性穩(wěn)定，液壓延遲時間穩(wěn)定，能充分滿足現(xiàn)場使用要求。全液壓式隨鉆震擊器的研制成功填補(bǔ)了國內(nèi)特殊工藝井井下工具的空白，滿足了復(fù)雜井作業(yè)的需要，能最大限度服務(wù)用戶應(yīng)用生產(chǎn)。匯匯 報報 提提 綱綱背景背景結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理設(shè)計計算與校核設(shè)計計算與校核性能試驗性能試驗現(xiàn)