一种随钻液压式主被动震击器

本发明涉及石油开采钻井井下工具，具体涉及一种随钻液压式主被动震击器。

背景技术：

1、石油钻井作业中，由于地层结构复杂多变、井斜角度变化、井眼质量较差以及施工不当等诸多因素，可能会出现钻具卡住，导致钻头托压现象，如果不能及时准确处理，将会导致生产周期延长增加，影响钻井效率，更严重者可能导致事故进一步恶化，使所钻井眼报废，而现有解决的重要技术之一即采用震击器产生的冲击力达到解卡目的。

2、现有震击器中，液压式震击器、机械震击器仍是主流震击器解卡技术，而机械液压震击器技术将是未来一个重要发展方向。液压式震击器主要依靠内部液压油憋压释放产生一股强大冲击力使钻柱受到强冲击而达到解卡目的，机械震击器主要依靠弹性套在压力作用下产生变形使卡瓦副释放产生作用力使钻具解卡。然而现有的液压式震击器结构设计复杂，如果单一液压式震击器受到损坏，震击解卡效果将受到影响，甚至完全不能起到解卡效果，且不具备随钻主动解卡功能，而机械震击器振幅单一，在轴向运动中易磨损且维护成本较高。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种随钻液压式主被动震击器，被动震击部分沿用液压式震击器工作原理，但结构上明显进行了简化，并采用一双向液控单向阀实现储能释能控制；主动震击部分则是利用钻柱下方行程使钻井液通道受堵产生突然的高压冲击，冲击力随钻柱向下传递的原理提供强震动达到震动解卡的目的。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种随钻液压式主被动震击器，包括被动震击部、主动震击部和下接头；

4、所述被动震击部包括钻杆心轴、封堵接头、液压缸体、震击块、双向液控单向阀、缓冲活塞和挡环，所述液压缸体内部设置有第一台阶和第二台阶，所述封堵接头与液压缸体相连，所述钻杆心轴与封堵接头滑动连接，所述震击块周向固定安装在钻杆心轴上，所述双向液控单向阀固定设置在钻杆心轴上，所述缓冲活塞和挡环组合安装在液压缸体的第一台阶上，钻杆心轴的上行限位由震击块与封堵接头限制，钻杆心轴的下行限位由第二台阶限制，在正常工作时，钻杆心轴紧接触于第二台阶上，传递钻压；

5、所述主动震击部包括中间轴筒、第二锥阀、第二锥阀弹簧、中间心轴、半挡环、碟簧、中间接头、高压喷头、高压挡板和限位件，所述中间轴筒与液压缸体相连，所述第二锥阀与中间心轴滑动连接，所述第二锥阀弹簧设置在第二锥阀与中间心轴之间，所述中间心轴上安装高压喷头，所述高压挡板与中间轴筒相连，所述中间心轴通过半挡环与中间轴筒相连，所述碟簧设置在中间心轴与半挡环之间，所述中间接头与中间轴筒滑动连接，所述限位件固定安装在中间接头上；

6、所述下接头与中间接头相连。

7、优选的，所述双向液控单向阀包括上阀盖、阀体、下阀盖、第一锥阀座、导阀座、第一锥阀、第一锥阀弹簧、导阀和导阀弹簧，所述上阀盖、阀体和下阀盖依次设置，第一锥阀座、第一锥阀弹簧、第一锥阀、导阀弹簧、导阀座和导阀依次设置组成逆向液控单向阀；导阀、导阀座、导阀弹簧、第一锥阀、第一锥阀弹簧和第一锥阀座依次设置组成正向液控单向阀；所述上阀盖、阀体和下阀盖上设置有逆向液控单向阀和正向液控单向阀。

8、优选的，所述上阀盖上设置有上出油口、上液控口、上进油口、上导阀孔、上锥阀孔和第一流道，所述第一流道与上导阀口相通。

9、优选的，所述阀体上设置有第一出油口、第二出油口、中导阀孔、中锥阀孔、第二流道和第一阀口，所述第二流道与中锥阀孔连通，所述第一出油口、第二出油口与阀体两端面上的中导阀孔底面分别连通。

10、优选的，所述下阀盖上设置有下出油口、下液控口、下进油口、下导阀孔、下锥阀孔和第三流道，所述第三流道与下导阀孔连通。

11、优选的，所述导阀上设置第一受力面、第二受力面和第三受力面，所述导阀安装在上导阀孔与中导阀孔所形成的孔内；或导阀安装在下导阀孔与中导阀孔所形成的孔内，所述导阀弹簧设置在第二受力面与第三受力面之间，当导阀安装在上阀盖与阀体上形成的安装孔内时，则第一受力面在未受到液压力作用时应与第一流道平齐，确保液压油可以不受阻力进入；当导阀安装在下阀盖与阀体上形成的安装孔内时，则第一受力面在未受到液压力作用时应与第三流道平齐，确保液压油可以不受阻力进入，所述导阀安装好后应以导阀座与阀盖螺纹连接进行限位。

12、优选的，所述第一锥阀安装于阀体上的中锥阀孔与上阀盖上的上锥阀孔所形成的锥阀孔内；或第一锥阀安装于下阀盖上的下锥阀孔所形成的锥阀孔内，所述第一锥阀通过第一锥阀弹簧与所述第一阀口大端紧密接触。

13、优选的，所述上阀盖、阀体和下阀盖上分别设置有上螺纹孔、螺纹孔和下螺纹孔，所述上阀盖、阀体和下阀盖通过上螺纹孔、螺纹孔、下螺纹孔和螺栓相连。

14、优选的，所述中间轴筒设置有第三台阶，所述第三台阶上开设有第二阀口以及向下贯穿的高压孔道，使第二锥阀与第二阀口在不受钻井液冲击压力作用下始终保持接触；所述中间轴筒下部还设置有喷头安装孔、封堵螺纹孔、主孔道槽和第一副孔，所述喷头安装孔与高压孔道相通，喷头安装孔用于安装高压喷头。

15、优选的，所述主孔道槽两端设置有卡口，所述封堵螺纹孔与高压孔道轴向相通，所述高压挡板上设置有卡扣和第二主孔，所述高压挡板通过卡扣固定卡接在主孔道槽上的卡口内，且形成主孔道，所述中间心轴包括导向部、过流部和承载部，所述导向部与第二锥阀转动连接，所述过流部上设置有第一主孔和第二副孔，在钻具非卡住状态下，第一主孔与第二主孔相通，第二副孔与第一副孔相通，正常情况下通钻井液，在钻具卡住后由于中间心轴相对钻进方向向上移动，导致错位，钻井液将不能通过中间心轴上的第一主孔和第二副孔，此时形成的高压钻井液主要从高压喷头喷出，可对井壁进行清洗和岩屑床的破坏，中间心轴将通过半挡环与中间轴筒螺纹固定连接限制中间轴筒在一定行程范围内滑动，行程范围应稍大于第一主孔的轴向最大尺寸，中间心轴上承载部与半挡环之间还设置有碟簧，中间接头与中间轴筒套接行程滑动相连，所述中间接头设置有用于固定安装限位件的限位件槽，并与设置于中间接头上的第四台阶限制中间心轴在最下端的行程范围，通过行程范围的约束，既能有效钻进，又能传递震动冲击，当被动震击部工作时还可以起到缓冲和传递上部震动冲击的作用。

16、本技术方案的有益效果如下：

17、一、本发明提供的一种随钻液压式主被动震击器，被动震击部分沿用液压式震击器工作原理，但结构上明显进行了简化，并采用一双向液控单向阀实现储能释能控制；主动震击部分则是利用钻柱下方行程使钻井液通道受堵产生突然的高压冲击，冲击力随钻柱向下传递的原理提供强震动达到震动解卡的目的。

18、二、本发明提供的一种随钻液压式主被动震击器，双向液控单向阀将液压缸体分隔为上液压室和下液压室，双向液控单向阀上设置有逆向液控单向阀和正向液控单向阀，上液压室和下液压室内装有液压油，为了不影响正常钻进导致突然的憋压和冲击，上液压室和下液压室内的液压油不应完全充满，应留有一定空间；当钻具遇卡或被卡住时，上提钻柱，此时所述钻杆心轴带动所述双向液控单向阀向上运动，当上液压室所预留空间被移动距离补偿后，上液压室内的液压油开始憋压，当达到泄压条件后即可泄压钻柱释能冲击，对钻柱起到震动解压效果。当钻具遇到卡阻，上部钻压继续施加，此时钻压大部分用于压缩碟簧，当施加钻压超过碟簧设定值时碟簧压缩量增加，中间心轴与中间轴筒之间形成相对运动，中间心轴向上运动并压缩第二锥阀弹簧使其与第二阀口接触封堵第二阀口，阻止钻井液通过，在第二锥阀弹簧继续压缩过程中，上部钻井液压力较大，第二锥阀仍然会开启，随着碟簧继续压缩，中间心轴的导向部将完全压入到第二锥阀中，此时中间心轴与第二锥阀硬接触，第二锥阀将牢牢与第二阀口接触彻底关闭第二阀口，同时由于中间心轴与中间轴筒相对反向运动，导致第一主孔与第二主孔、第一副孔与第二副孔相互完全错位，彼此形成的通道被截止，此时钻井液将不能通过第二阀口进入主孔道并流入下部钻柱内，此时钻井液将对下部钻柱产生强大的液压冲击，对下部钻柱形成强烈轴向冲击震动，从而对下部钻柱起到震动解卡效果，同时，钻井液将进入高压孔道经高压喷头喷射到环空，此时的强大喷射力可以更有效破坏岩屑床甚至破坏大岩屑块。