一种液体驱动的连续油管震击器

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，更具体地说涉及一种液体驱动的连续油管震击器。

背景技术

在连续油管钻磨作业中，由于地质构造复杂、技术措施不当以及泥浆、管柱、井眼等各种原因，常常发生钻具被卡（也就是卡钻）的事故。由于连续油管自身特点，抗拉强度高，往往不能有效地起出被卡管柱。于是，在钻具遇卡时，可以通过震击器给卡点出以强烈的震击力，使卡点松动，从而达到迅速解卡的目的。

震击器也可以广泛应用到连续油管打捞等修井作业中，使打捞作业更加可靠、快速。我国从70年代起开始引入震击器技术，但是与钻井技术相比较，在技术水平、产品质量和维修服务上一直都存在很大差距，特别是小规格与连续油管配套的震击器，受连续油管作业大环境、震击器自身密封材料和加工精度影响，一直都没有很好的解决方案。

如公开日为2021年10月19日，公开号为CN113323614A，名称为“连续油管用液动上击冲击器及连续油管工具”的发明专利申请公布文本，发明提供了一种连续油管用液动上击冲击器及连续油管工具，所述上击冲击器包括上接头、芯轴、上活塞、压缩弹簧、弹簧外筒、主壳体、密封壳体、下接头、流量阀、阀座、导向套和复位弹簧。其中，上接头将芯轴与上部油管连接，上活塞与芯轴固定连接，阀座固定设置在上活塞中，弹簧外筒、密封壳体主壳体依次固定连接且套设在芯轴和上活塞外壁上，压缩弹簧设置在芯轴外壁与弹簧外筒内壁之间，流量阀、导向套和复位弹簧从上到下设置在主壳体内壁、上活塞下端面、下接头上端面之间形成的第二腔体；流量阀上端进入上活塞中，流量阀下端进入导向套中；下接头上端与主壳体下端固定连接。

上述现有技术中的液动上击冲击器需要上提上接头，释放内部储能实现上震击。在连续油管作业时，由于连续油管加压存在自身弯曲，将其与现有震击器组合使用时，大都存在无法通过上提提供可靠的震击力，震击效果差，无法满足消除卡阻的需求。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种液体驱动的连续油管震击器，本发明的发明目的在于提供一种液体驱动，不需要上提钻具，不需要活动钻具，震击频率高且可调的连续油管震击器。本发明利用液体压力压缩震击活塞杆，通过旋转控制组件实现震击活塞杆后端腔体的介质通断，从而实现对震击活塞杆前端后端压差的控制，而旋转控制组件由液体驱动旋转，可通过调整液体的流速调节旋转控制组件的转速，从而达到控制震击活塞杆震击频率的目的。本发明无需活动钻具，流体驱动震击，震击频率高，且可调节频率，同时能够实现连续震击。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明提供了一种液体驱动的连续油管震击器，包括主筒体和震击部件，所述震击部件装配在主筒体内；所述震击部件包括震击组件和转动组件，所述震击组件包括震击活塞和震击筒体，所述震击筒体的前端通过第一分流件装配在主筒体内，所述震击筒体的后端通过第二分流件装配在主筒体内；震击筒体外壁与主筒体内壁形成流体通道，流体由主筒体前端经第一分流件进入到流体通道内，再经有第二分流件流出流体通道；

所述震击活塞滑动密封配合地装配在震击筒体前端，震击活塞与震击筒体后端之间设置有用于安装震击弹簧的安装腔；在震击筒体后端开设有连通安装腔和主筒体内腔的第三流道；

所述转动组件装配在第三流道尾端的主筒体内，所述第三流道尾端设置有静阀片，转动组件上设置有动阀片，动阀片与静阀片配合控制第三流道的通断；

主筒体内有流体进入时，部分流体进入到震击筒体前端，在流体压力下推动震击筒体前端的震击活塞向后移动，压缩震击弹簧；部分流体通过第一分流件进入震击筒体与主筒体之间的流体通道后经第二分流件流出至主筒体后端的腔体内，流体作用到转动组件上驱动转动组件转动，带动动阀片相对静阀片转动，实现第三流道的通断，当第三流道开启，经第二分流件流出的流体进入到第三流道内，进入到安装腔内，当震击活塞前端和后端受到的流体压力差不足以克服震击弹簧弹力时，在震击弹簧作用下，震击活塞向前移动与震击筒体前端发生碰撞，形成震击；当第三流道关闭，震击筒体前端的流体推动震击活塞后退，如此反复，通过流体驱动转动组件转动，控制第三流道的通断，形成连续的震击。

进一步优选的，所述动阀片整体为前端开口后端封闭的套筒结构，轴向中心开设第二流道，侧壁开设第二通孔，第二流道一端开口为套筒前端开口，另一端开口为第二通孔；所述静阀片为圆柱管状，静阀片上开设有与第二通孔适配的半圆缺口，动阀片安装在静阀片内，静阀片套装在第三流道端部。

进一步优选的，所述震击活塞前端连接有震击活塞杆，所述震击活塞杆后端与震击活塞连接，震击活塞前端从震击筒体前端开口伸出向主筒体前端延伸。

进一步优选的，所述转动组件包括传动轴筒，所述传动轴筒后端安装有涡轮转子，传动轴筒前端与动阀片传动连接，且传动轴套通过轴承安装在主筒体后端腔体内。

更进一步优选的，所述动阀片通过联轴器与传动轴筒连接。

更进一步优选的，所述传动轴筒后端中心开设有第一流道，传动轴筒上开设有第一通孔，第一通孔位于第一流道底端且连通第一流道和主筒体内腔。

更进一步优选的，所述涡轮转子套装在传动筒上，并通过安装筒和压套压紧固定，其中，涡轮转子套装在传动轴套上端后，在套入压套，安装筒通过压套对涡轮转子进行固定。

更进一步优选的，在主筒体内壁上对应涡轮转子的位置处装配有涡轮定子。

更进一步优选的，所述主筒体包括依次连接在一起的第一筒体、第二筒体、第三筒体和第四筒体；所述第一分流件分别与震击筒体和第一筒体抵接；震击筒体后端设置有轴肩，所述第二分流件套装在震击筒体上，分别与震击筒体轴肩和第三筒体抵接；所述震击筒体尾端的第三流道向第三筒体内延伸；所述转动组件装配在第四筒体内。

进一步优选的，所述第一分流件和第二分流件均为圆柱体结构，中心开设安装孔，轴心上开设若干流体流道。

与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：

本发明公开一种液体驱动的连续油管震击器，无需活动钻具，流体驱动震击，震击频率高，且可调节频率，同时能够实现连续震击；通过动阀片的转动，控制第三流道内工作液的连通和截止；在动阀片转动过程中，实现了第二通孔的开启和关闭；当第二通孔开启时，进入第三筒体内腔的工作液，通过第二通孔进入安装腔中，此时活塞两侧的流体压力相同，活塞在弹簧弹力的作用下，向左震击；当第二通孔关闭时，安装腔内无液体压力，活塞受到第一筒体内腔中的工作液压力，向安装腔方向对弹簧进行压缩；在第二通孔周期性的关闭和开启中，活塞杆在活塞筒中往复运动，实现连续震击。

附图说明

图1为本发明连续油管震击器的剖视结构示意图；

图2为本发明分流件的结构示意图；

图3为本发明动阀片的结构示意图；

图4为本发明静阀片的结构示意图；

附图标记：1、第一筒体，2、第二筒体，3、第三筒体，4、第四筒体，5、第五筒体，6、震击筒体，7、震击活塞杆，8、安装腔，9、传动轴筒，10、涡轮转子，11、动阀片，12、静阀片，13、涡轮定子，14、第一流道，15、第二流道，16、第三流道，17、第一通孔，18、第二通孔，19、震击活塞，20、第一分流件，21、第二分流件，22、流体通道，23、震击弹簧，24、半圆缺口，25、联轴器，26、流体流道，27、安装孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

作为本发明一较佳实施例，参照说明书附图1所示，本实施例公开了一种液体驱动的连续油管震击器，包括主筒体和震击部件，所述震击部件装配在主筒体内；所述震击部件包括震击组件和转动组件，所述震击组件包括震击活塞19和震击筒体6，所述震击筒体6的前端通过第一分流件20装配在主筒体内，所述震击筒体6的后端通过第二分流件21装配在主筒体内；震击筒体6外壁与主筒体内壁形成流体通道22，流体由主筒体前端经第一分流件20进入到流体通道22内，再经有第二分流件21流出流体通道22；

所述震击活塞19滑动密封配合地装配在震击筒体6前端，震击活塞19与震击筒体6后端之间设置有用于安装震击弹簧23的安装腔8；在震击筒体6后端开设有连通安装腔8和主筒体内腔的第三流道16；

所述转动组件装配在第三流道16尾端的主筒体内，所述第三流道16尾端设置有静阀片12，转动组件上设置有动阀片11，动阀片11与静阀片12配合控制第三流道16的通断；

主筒体内有流体进入时，部分流体进入到震击筒体6前端，在流体压力下推动震击筒体6前端的震击活塞19向后移动，压缩震击弹簧23；部分流体通过第一分流件20进入震击筒体6与主筒体之间的流体通道22后经第二分流件21流出至主筒体后端的腔体内，流体作用到转动组件上驱动转动组件转动，带动动阀片11相对静阀片12转动，实现第三流道16的通断，当第三流道16开启，经第二分流件21流出的流体进入到第三流道16内，进入到安装腔8内，当震击活塞19前端和后端受到的流体压力差不足以克服震击弹簧23弹力时，在震击弹簧23作用下，震击活塞19向前移动与震击筒体6前端发生碰撞，形成震击；当第三流道16关闭，震击筒体6前端的流体推动震击活塞19后退，安装腔8内的流体通过静阀片12和动阀片11之间的缝隙流出，当静阀片12和动阀片11关闭时，静阀片12与动阀片11之间存在一定的空隙，并不是完全密封闭合的，在震击活塞19收到全端流体压力时，其收到的流体压力大于震击活塞19后端受到的流体压力，就会将安装腔8内的流体向外挤压，通过第三流道16和静阀片12与动阀片11之间的间隙被挤出安装腔，进而实现对震击活塞19的再次压缩。如此反复，通过流体驱动转动组件转动，控制第三流道16的通断，形成连续的震击。

实施例2

作为本发明又一较佳实施例，本实施例是在上述实施例1的基础上，对本发明的技术方案做出的进一步详细地补充和阐述。在本实施例中，参照说明书附图3和附图4所示，所述动阀片11整体为前端开口后端封闭的套筒结构，轴向中心开设第二流道15，侧壁开设第二通孔18，第二流道15一端开口为套筒前端开口，另一端开口为第二通孔18；所述静阀片12为圆柱管状，静阀片12上开设有与第二通孔18适配的半圆缺口24，动阀片11安装在静阀片12内，静阀片12套装在第三流道16端部。

在本实施例中，动阀片11在转动组件的作用下进行旋转，动阀片11在旋转过程中，会通过静阀片12上的半圆缺口24，周期性地遮蔽和打开第二通孔18，实现第三流道16外侧主筒体内腔与第二流道15连通和截止，进而实现安装腔8、第三流道16的连通和截止；当动阀片11上第二通孔18位置完全暴露在半圆缺口24时，流体能通过第二通孔18进入安装腔8中；当动阀片11上第二通孔18位置不在半圆缺口24时，安装腔8和第三流道16封闭，流体不能进入第三流道16，即通过动阀片11的转动，控制第三流道16流体的连通和截止。

在实际工作中，流体（工作液体）进入主筒体内腔，流体的压力会推动震击活塞19在安装腔8内压缩震击弹簧23，同时，流体会经主筒体前端内的第一分流件20进入震击筒体6与主筒体内壁之间的流体通道22，后经第二分流件21进入到震击筒体6后端的主筒体内腔中，之后流体作用到转动组件上，带动转动组件转动，动阀片11随着转动组件转动，在动阀片11转动过程中，实现了第二通孔18的开启和关闭，也就实现了第三流道16和安装腔8的开启和关闭，当第三流道16开启时，流体进入到安装腔8内，此时震击活塞19两侧的流体压力相同，震击活塞19在震击弹簧23的弹力作用下，向前震击；当第二通孔18关闭时，第三流道16截止，安装腔8内无流体压力，震击活塞19受到主筒体前端的流体压力向安装腔8方向对震击弹簧23进行压缩。在第二通孔18周期性的关闭和开启中，震击活塞19在震击筒体6中往复运动，实现连续震击。

可以通过控制流体流速，控制转动组件的转动速率，从而控制第二通孔18周期性关闭和开启的频率，实现对震击频率的控制和调节。

在本实施例中，动阀片11和静阀片12的结构配合紧密，密封性能良好，通过在静阀片12上开设半圆缺口24，有效避免了流体对动阀片11和静阀片12的冲蚀，可以延长震击器的使用寿命，确保震击器长期稳定地运动。

实施例3

作为本发明又一较佳实施例，本实施例是在上述实施例1或实施例2的基础上，对本发明的技术方案做出的进一步详细地补充和阐述。在本实施例中，参照说明书附图1所示，所述震击活塞19前端连接有震击活塞杆7，所述震击活塞杆7后端与震击活塞19连接，震击活塞19前端从震击筒体6前端开口伸出向主筒体前端延伸。

本实施例中，通过设置震击活塞杆7，对震击活塞19的移动起到一定的导向限位作用，确保震击活塞19的轴向移动不发生偏移。震击活塞杆7前端面伸入到主筒体前端，受到流体冲击，可以传导到震击活塞19上。

实施例4

作为本发明又一较佳实施例，本实施例是在上述实施例1、实施例2或实施例3的基础上，对本发明的技术方案做出的进一步详细地补充和阐述。在本实施例中，所述转动组件包括传动轴筒9，所述传动轴筒9后端安装有涡轮转子10，传动轴筒9前端与动阀片11传动连接，且传动轴套通过轴承安装在主筒体后端腔体内。

作为一个示例，所述动阀片11通过联轴器25与传动轴筒9连接。

作为又一个示例，所述传动轴筒9后端中心开设有第一流道14，传动轴筒9上开设有第一通孔17，第一通孔17位于第一流道14底端且连通第一流道14和主筒体内腔。

所述涡轮转子10套装在传动筒上，并通过安装筒和压套压紧固定，其中，涡轮转子10套装在传动轴套上端后，在套入压套，安装筒通过压套对涡轮转子10进行固定。

更进一步优选的，在主筒体内壁上对应涡轮转子10的位置处装配有涡轮定子13。

实施例5

作为本发明又一较佳实施例，本实施例是在上述实施例1、实施例2、实施例3或实施例4的基础上，对本发明的技术方案做出的进一步详细地补充和阐述。在本实施例中，所述主筒体包括依次螺纹连接的第一筒体1、第二筒体2、第三筒体3、第四筒体4和第五筒体5；所述主筒体内安装有震击部件，所述震击部件包括震击组件和转动组件；所述震击组件包括震击筒体6和震击活塞杆7，所述震击活塞杆7安装在震击筒体6内，震击活塞杆7与震击筒体6之间设置有用于安装弹簧的安装腔8；所述转动组件包括传动轴筒9，所述传动轴筒9后端安装有涡轮转子10，传动轴筒9前端与动阀片11传动连接，且传动轴筒9和动阀片11通过轴承安装在传动座上；所述震击筒体6后端安装有静阀片12，所述第四筒体4内壁安装有涡轮定子13。

本实施方式中，所述震击筒体6后端设置有轴肩，所述震击筒体6前端与第一筒体1后端之间设置有第一分流件，所述震击筒体6轴肩与第三筒体3前端之间设置有第二分流件。所述第一分流件套装在震击活塞杆7上，且分别与震击筒体6和第一筒体1抵接，所述第二分流件套装在震击筒体6上，且分别与震击筒体6轴肩和第三筒体3抵接。

其中，所述第一筒体1内腔通过第一分流件与第二筒体2内腔连通，所述第二筒体2通过第二分流件与第三筒体3连通，第三筒体3后端和第四筒体4前端连通，第四筒体4后端与第五筒体5前端连通。

具体地，所述传动轴筒9后端中心开设有第一流道14，传动轴筒9上开设有第一通孔17，所述第一通孔17位于第一流道14底端且连通第一流道14和第四筒体4内腔，所述动阀片11中心开设有第二流道15，动阀片11上开设有第二通孔18，所述第二通孔18连通第二流道15和第三筒体3内腔；所述震击筒体6后端中心开设有第三流道16，所述第三流道16连通安装腔8和第二流道15。

如图1所示，涡轮定子13固定在第四筒体4内壁上，涡轮转子10套装在传动轴筒9上，并通过安装筒和压套压紧固定，其中，涡轮转子10套装在传动轴筒9上端后，再套入压套，安装筒通过压套对涡轮转子10进行固定；如图3和图4所示，动阀片11整体为前端开口后端封闭的套筒结构，轴向中心开设第二流道15，侧壁对称开设第二通孔18，第二流道15一端开口为套筒前端开口，另一端开口为两个第二通孔18，其中，动阀片11后端为联轴器结构，用于与传动轴筒9传动配合；静阀片12为圆柱管状，静阀片12上开设有与第二通孔18适配的半圆缺口，动阀片11安装在静阀片12内；

动阀片11在传动轴筒9的作用下进行旋转，动阀片11在旋转过程中，会通过静阀片12上的半圆缺口，周期性地遮蔽和打开第二通孔18，实现第三筒体3内腔与第二流道15连通和截止，进而实现安装腔8、第三流道16的连通和截止；当动阀片11上第二通孔18位置完全暴露在半圆缺口时，工作液能通过第二通孔18进入安装腔8中；当动阀片11上第二通孔18位置不在半圆缺口24时，安装腔8和第三流道16封闭，工作液不能进入第三流道16；即，通过动阀片11的转动，控制第三流道16内工作液的连通和截止；

在实际工作时，工作液进入第一筒体1内腔，工作液的压力会推动活塞杆在安装腔8内压缩弹簧；同时，工作液会经第一筒体1内的第一分流件进入第二筒体2内腔，然后经第二分流件进入第三筒体3内腔；如图2所示，第一分流件和第二分流件结构类似，为类螺栓型的圆柱体，中心开设安装孔27，周向上开设流体流道26；进入第三筒体3内腔的工作液部分直接进入第四筒体4内腔，而后部分工作液流经传动轴筒9周向上的涡轮，带动涡轮转动，同时也流向涡轮后侧的第四筒体4内腔中；另一部分工作液经第一通孔17进入传动轴筒9内的第一流道14，后经第一流道14流入第四筒体4内腔；此时，涡轮带动传动轴筒9转动，进而使与传动轴筒9连接的动阀片11转动；在动阀片11转动过程中，实现了第二通孔18的开启和关闭；当第二通孔18开启时，进入第三筒体3内腔的工作液，部分通过第二通孔18经第三流道16进入安装腔8中，此时活塞两侧的流体压力相同，活塞在弹簧弹力的作用下，向左震击；当第二通孔18关闭时，第三流道16截止，安装腔8内无液体压力，活塞受到第一筒体1内腔中的工作液压力，向安装腔8方向对弹簧进行压缩；在第二通孔18周期性的关闭和开启中，活塞杆在活塞筒中往复运动，实现连续震击。

尽管已经参照本发明的示例性实施例具体显示和描述了本发明构思，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。