专利名称：冲击工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于提供轴向力的冲击工具，该冲击工具包括在活塞 壳体内^皮泵驱动的活塞，该泵又被驱动单元驱动。
背景技术：
冲击工具用于沿井下工具的轴线方向提供力。
冲击器可用于使套管内的村套或覆层膨胀以密封套管内的漏洞。冲击 器也可用于给地层或井下障碍穿孔。
已知的冲击工具包括定位于冲击器内的活塞泵，以提供轴向力。工具 中使用的流体/液体通常是工具周围的泥浆，其缺点是工具内的活塞会由于 流体中的污物而^皮卡住。
发明内容
本发明的一方面是至少部分地克服上述冲击工具的缺点，并提供一种 改进的冲击工具，该冲击工具提供与已知的冲击工具相同甚至更大的轴向 力，并在使用中如果不能消除则减小活塞被卡住的危险。
通过一种用于沿井下工具的轴线方向提供轴向力的冲击工具获得由下
文描述中显出的所述方面和优点，该冲击工具包括 -泵，
-用于驱动泵的驱动单元；和 -轴向力发生器，包括
釋具有第一端和第二端的细长的活塞壳体，和
-设置在轴上的活塞，该轴穿过壳体以将轴向力传递至另一工具，
4其中，活塞设置在活塞壳体中，使得所述轴穿过活塞和活塞壳体的每 个端部，并将壳体分成第一室和第二室，且
其中第一室和第二室各经由至少一个管ii/通道与泵相连，使得该泵可 通过从一个室中吸取流体而将流体泵送至另 一室中，以使活塞在壳体内移 动并从而来回移动轴。
通过具有用于将流体泵送至一个室且同时从另 一室吸取流体以移动活 塞的泵，活塞的运动比现有技术的已知方案明显较快，这是因为这些现有 技术方案仅使加压流体进入活塞的一侧，没有同时在另一侧将流体吸出。
此外，冲击工具具有用于将流体泵送至一个室且同时从另一室吸出流 体以移动活塞的泵，这使得沖击工具的泵送系统能够成为使同一流体重复 循环以移动活塞的封闭系统。因此，流体的选择将是不会腐蚀所述室的内 表面、管道、和泵的内部的最佳的泵抽流体。在已知的工具中，利用工具 周围的油基泥浆移动活塞，其结果是活塞会由于流体中的污物而被卡住。 此外，油基泥浆中的化学成分具有腐蚀性，这会对工具造成极大的损害。
在一个实施例中，壳体可包括管件，该管件由管件内的环将各端封闭， 该环具有用于提供与轴的密封连接的密封装置。
在另一实施例中，所述管件可具有从第一室通向泵的多个管道和从第 二室通向泵的相等数量的管道。
此外，所述管件可包括两个管件，即在外管件中的内管件，内管件的 外侧可具有槽，该槽在(内管件)被置于外管件中时形成管道。
此外，内管件具有比外管件的壁明显较薄的壁。
此外，所述活塞可设有密封装置，以在活塞和壳体内侧之间形成密封 连接。
在另一实施例中，冲击工具可包括多个力发生器。
在另一实施例中，可设置多个力发生器，从而所述管件包括将管件分 成多个活塞壳体的多个环，其中各壳体被轴穿过，在每个活塞壳体中在轴 上设有活塞，管道从各活塞壳体中的各个第一室和第二室通向泵。
此外，连接第一室和泵的管道可在该室最接近泵的端部处连接于第一室，连接第二室和泵的管道可在第二室的最远离泵的端部处连接于第二室。 此外，所述泵可以是高压泵，例如活塞泵、重复循环泵、离心泵、喷
射泵或类似的泵。
驱动单元可以是马达，例如电动马达。
最后，本发明还涉及一种井下系统，包括根据上文所述的冲击工具和 使用冲击工具的轴向力的工具，例如膨胀工具、封隔器、射孔工具、释放 装置等。
下面结合附图详细描述本发明，其中
图1示出连接于膨胀工具的冲击工具；
图2示出冲击工具的内部；
图3示出具有多个轴向力发生器的冲击工具，和
图4示出冲击工件的剖视图。
所述附图仅是示意性的且用以说明的目的而示出。
具体实施例方式
图1中，冲击工具1显示成连接于驱动单元3,例如电动马达，且被 控制单元23控制。冲击工具l经由缆线24没入井下套管22,马达通过缆 线24提供动力。在冲击工具1的另一端处连接有井下工具10,该井下工 具使用由冲击工具l产生的轴向力P。在此实施例中，井下工具10是具有 心轴的膨胀工具。
冲击工具1还包括力发生器4。图2中示出该力发生器4。力发生器4 包括4皮轴9穿过的活塞壳体5。活塞8绕轴9设置，4吏得轴9可在壳体5 中来回运动以提供轴向力P。活塞8设有密封装置16，以提供活塞壳体5 的内侧和活塞8外侧之间的密封连接。
活塞壳体5包括管件14,该管件被两个环15封闭以限定活塞壳体5。 环15具有密封装置16，例如O形环，以在环15和轴9之间提供密封连接。
6通过这种方法，活塞壳体5被分成两个室，即第一室11和第二室12。各 个室通过管道13流体地连接于泵。
冲击工具l-陂马达3驱动，该马达3驱动泵2。在图2中，泵2通过 从第二室12吸取流体25而将相应量的流体25泵送至第一室11内；流体 的流动由箭头表示。因此，活塞8从而轴9 ^皮向前驱动并远离泵2,由此 提供向前的轴向力P。
当第一流体室11祐羞本填满且活塞8处于相对于泵2最远的位置时， 泵2切换其泵送方向，并将流体25从第一室11泵送至第二室12中。随后， 活塞8受迫沿与箭头P相反的方向朝向泵2返回。这样，流体25被沿着 与图2的箭头所示的方向相反的方向泵送。通过这种方法，活塞8从而轴 ，受迫*前和#后，并提供轴向力P。
从图2中可看出，第一室11在最接近泵2的端部设有管道13，第二 室12在相对于泵2的最远端处设有管道13。通过这种方法，流体25可被 吸取或泵送至各个室中，直到活塞8几乎抵接壳体5的环15为止。
从而，力发生器4是封闭系统，这意味着同一流体重复循环，从而在 壳体中被来回泵送，以来回移动活塞。由于这个(因素)，能够选择最佳 的泵抽流体，由此形成能量有效的系统。
与此相反，在已知的沖击工具中，用于移动活塞的流体通常是工具周 围的油基泥浆。油基泥浆既不是最佳泵抽流体，还已与化学品混合以将油 变成泥浆以用于各种目的。此化学品会导致所述室的内表面上的腐蚀。但 是，由于本发明的力发生器4是封闭系统，也能够使用非腐蚀流体。
所述工具还可设置和泵相连的阀。阀被定位成使得每个管道与一个阀 相连以引导管道内的流体。通过这种方法，泵能够吸取或泵抽流体，以使 活塞在壳体中来回移动。
在另一实施例中，阀定位在泵的内部以控制流体的方向，且通过这种 方法控制活塞的运动。
如图3所示，在另一实施例中，冲击工具1可具有多个力发生器4, 以提供比一个力发生器4可提供的力更大的轴向力P。作为一般规律，四
7个发生器4可提供一个力发生器4的轴向力P的四倍的力，以此类推。
在图3中，管件14孝皮五个环15分成四个活塞壳体5。轴9穿过所有 壳体5，且轴9上设置有四个活塞8，使得各个活塞8设置在四个活塞壳体 5中的一个中。
各个第一室11和第二室12通过管道13与泵2流体相连；但是，图3 中仅示出一组管道。将泵2连接于各个室11、 12的其它管道13沿着管件 14的周面设置，且从而未在图3中示出。
图4的剖视图中可观察到六組管道13。十二个管道13可用于在六个 活塞壳体5之间引导流体25来回流动。在图1的实施例中，冲击工具1 仅具有一个力发生器4，十二个管道13可设置成使得六个管道13允许流 体地连接于第一室11,另六个管道13允许流体地连接于笫二室12。
在另 一实施例中，使用四组管道13为四个活塞壳体5提供流体25， 使用剩下的两组管道13作为位于离泵2最远处的两个活塞壳体5的额外的 流体连接，从而补偿为将流体25泵送或吸取至这两个壳体5中流体25必 须行进的额外的距离。
通过这种方法，可为冲击工具1设置多个管道13，该管道可以各种方 法使用，以使从室ll、 12至泵2的流体连接最佳。
在另一实施例中，所述工具包括位于管道和泵之间的过渡处的阀，以 允许管道中流体的任何流量。通过这种方法，冲击工具可提供沿井下(工 具)轴线方向的变化的轴向力(P)。
上述分别带有一个、四个和六个活塞壳体5的实施例仅应被视为本发 明的示例。因此，冲艮据本发明的冲击工具1可具有不同数量的活塞壳体5 和不同数量的管道13。
在图4中，管件14包括外管件17和内管件16。外管件17构造成承 受管件14的内侧和井下井孔中管件14周围环境之间的压差。内管件16 的壁20明显比外管件17的壁"薄。如图可看出，内管件16的外侧设有 槽19,当内管件16定位于外管件17中时，所述槽限定管道13。
如上所述，所述流体系统是封闭的重复循环系统，被泵2重复循环的
8活塞壳体5内的流体25从而可以是任何类型的流体，例如非酸性的流体等。 因此，内管件壁20可由与制成外管件壁21的金属不同的金属制成，从而 内管件壁20可由比制成外管件壁21的金属不仅更强而且更薄的金属制成， 这是因为内壁20不必承受井孔中的周围流体25中的化学成分例如酸等(的 作用)。
此外，当活塞壳体5中的流体25被泵2重复循环时，流体25被泵送 至室ll、 12中的一个，而室ll、 12中的另一个用作流体箱。通过这种方 法，在冲击工具l中无需额外的室，使得冲击工具l与已知的工具相比占 据较少的空间。
此外，冲击工具1中的流体25不必须是井孔中围绕工具1的流体，例 如泥浆或含酸的流体。通过在泵2和活塞系统中重复循环干净的流体25, 泵2和活塞的各个部件不会承受与已知系统的各个部件相同的磨损。此夕卜， 壳体5中的活塞8不会由于流体25中的污物而被卡住。
由于具有较厚的外管件壁21，所以即使管道13断裂或活塞8在壳体5 内被卡住，工具1也不会在井下被卡住。已知的工具会由于该工具的损害 而鼓起，且会因此在井下被卡住，其结果是井孔必须封闭。根据本发明的 冲击工具1不会由于内部损害而鼓起，因此总是可被带至地面上并进行修 理。
如果冲击工具1没有完全没入套管22，可使用井下牵引机推动冲击工 具1在井孔中完全就位。井下牵引机是能够在井下井孔推拉工具的任何一 种驱动工具，例如Well Tractor 。
冲击工具l可用于沖击系统中，其中，冲击工具与使用冲击工具l产 生的轴向力P的另一工具相连。该另一工具可以是穿孔工具例如封隔器， 或射孔工具，该射孔工具像锤一样用于穿过例如地层或用于释放被卡住的 工具。所述另 一工具还可以是用于将心轴压入套管22且使覆层膨胀以封闭 套管22中的漏洞的膨胀工具。冲击工具1提供的轴向力P也可用于在套 管22中固定工具，或在工具在井下^L卡住的情况下致动安全释放工具以将 该工具的一部分从该工具的其余部分释放。
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权利要求
1.一种用于沿井下工具的轴线方向提供轴向力(P)的冲击工具(1)，包括-泵(2)，-用于驱动泵(2)的驱动单元(3)；和-轴向力发生器(4)，包括-具有第一端(6)和第二端(7)的细长的活塞壳体(5)，和-设置在轴(9)上的活塞(8)，该轴穿过壳体以将轴向力传递至另一工具(10)，其中，所述活塞设置在活塞壳体中，使得所述轴穿过活塞和活塞壳体的每个端部，并将壳体分成第一室(11)和第二室(12)，且其中，第一室经由管道(13)与泵流体相连，第二室经由另一管道(13)与泵流体相连，使得泵可通过从一个室中吸取流体(25)而将流体泵送至另一室中，以在壳体内移动活塞，从而使得轴来回移动。
2. 根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于，所述工具具有与 泵相连的阀，以控制各管道中的流体的方向。
3. 根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于，所述工具具有与 泵相连的阀，以控制各管道中的流体的流量。
4. 根据权利要求1至3中任何一项所述的冲击工具，其特征在于， 所述壳体包括管件(14),该管件由管件内的环(15)将各端封闭，该环 具有用于提供与轴的密封连接的密封装置(16)。
5. 根据权利要求4所述的冲击工具，其特征在于，所述管件具有从 第一室通向泵的多个管道(13)和从第二室通向泵的相同数量的管道。
6. 根据权利要求4或5所述的沖击工具，其特征在于，所述管件包 括两个管件，即在外管件(18)中的内管件(17),内管件的外侧具有槽(19),该槽在内管件被置于外管件中时形成管道。
7. 根据权利要求6所述的沖击工具，其特征在于，所述内管件具有比外管件的壁(21)明显较薄的壁(20)。
8. ^f艮据前述权利要求中的任何一项所述的沖击工具，其特征在于， 所述活塞设有密封装置(16)，以在活塞和壳体内侧之间形成密封连接。
9. 根据前述权利要求中的任何一项所述的冲击工具，其特征在于， 包括多个力发生器。
10. 根据权利要求4至9中任何一项所述的冲击工具，其特征在于， 多个力发生器设置成使得，所述管件包括将管件分成多个活塞壳体的多个 环，其中各壳体被轴穿过，在每个活塞壳体中在轴上设有活塞，管道从各活塞壳体中的各个第一室和第二室通向泵。
11. 根据前述权利要求中的任何一项所述的冲击工具，其特征在于， 连接第一室和泵的管道在第一室最接近泵的端部处连接于第一室，连接第 二室和泵的管道在第二室的最远离泵的端部处连接于第二室。
12. 根据前述权利要求中的任何一项所述的冲击工具，其特征在于， 所述泵是高压泵，例如活塞泵、重复循环泵、离心泵、喷射泵或类似的泵。
13. 根据前述权利要求中的任何一项所述的冲击工具，其特征在于， 所述驱动单元是马达，例如电动马达。
14. 一种井下系统，包括根据前述权利要求中的任何一项所述的冲击 工具和使用冲击工具的轴向力的工具(10),例如膨胀工具、封隔器、射 孔工具、释放装置等。
全文摘要
本发明涉及一种用于沿井下工具的轴线方向提供轴向力(P)的冲击工具(1)。该冲击工具包括泵(2)、用于驱动泵(2)的驱动单元(3)和轴向力发生器(4)。该发生器包括具有第一端(6)和第二端(7)的细长的活塞壳体(5)，和设置在轴(9)上的活塞(8)，该轴穿过壳体以将轴向力传递至另一工具(10)。活塞设置在活塞壳体中，使得该轴穿过活塞和活塞壳体的每个端部，并将壳体分成第一室(11)和第二室(12)，第一室和第二室各经由至少一个管道(13)与泵流体相连，使得泵可通过从一个室中吸取流体(25)而将流体泵送至另一室中，以在壳体内移动活塞，从而使得轴来回移动。
文档编号E21B17/07GK101680277SQ200880013608
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月24日 优先权日2007年4月24日
发明者J·哈伦德巴克, R·索默尔 申请人:韦尔泰克有限公司