振击工具

第五节振击类工具第五节震击类工具利用震击类工具在卡点附近造成一定频率的震击，有助于被卡管柱和工具的解卡。常用的震击类工具有上击器、下击器、加速器和地面下击器。一、开式下击器二、润滑式下击器三、液压式上击器四、液体加速器一、开式下击器1.用途开式下击器(以下简称下击器)是一种机械式震击工具。除可以对遇卡管柱进行反复震击或强力震击，使卡点松动解卡外，还能传递扭矩。当提拉和震击都不能解卡时，还可以转动，使可退式打捞工具释放落鱼。开式下击器与机械内割刀配合使用时可使内割刀得到一个不变的预定进给力。保证切割平稳。与倒扣器配合使用时可以补偿倒扣后螺纹上升的行程。2．结构如图5-45所示，开式下击器由上接头1、外筒7、芯轴9芯轴外套8、撞击套5、抗挤压环2、挡圈4、O型密封圈3、紧定螺钉6组成。上接头上部有钻杆螺纹与钻杆相连，下部有扁梯形外螺纹，与外筒7相连。外筒下部也有扁梯形内螺纹与芯轴外套8相连，内孔为光滑的配合表面，与撞击套5密封配合。芯轴9下部是钻杆公螺纹，接其他工具，中间是外六方长杆，上部有连接螺纹，与撞击套5连接，并用螺钉锁紧，内有水眼。芯轴外套8有六方孔，套在心轴的六方杆上，可上下滑动并传递扭矩。撞击套上由抗挤压环2、挡圈4和O型密封圈3组成两组密封装置。3．作用原理（1）震击过程中的能量转化上提钻柱一个冲程高度（一般为500~1500mm），下击器被拉开，芯轴外套8抵住撞击套5，钻柱具有了势能。进一步提拉，钻柱产生了弹性伸长，储备了变形能。急速下放钻具，在重力和弹性力的作用下，钻柱向卡点作加速运动，势能和变形能转化为动能；当下击器达到关闭位置时，势能和变形能完全转化为动能，并达到最大值，随即产生向下震击作用。（2）影响震击力大小的主要因素影响震击力大小的因素很多，但起决定作用的有以下几点：1）下击器上部钻柱的悬重越大，震击力越大。2）上提管柱时的弹性伸长越大，震击力越大。3）下击器的冲程越长，震击力越大。4．技术规范开式下击器技术规范见表5-35所列。例如：规格型号为XJ-K95的开式下击器，其外形尺寸φ95×1413mm，接头螺纹27/8REG,(正规螺纹,外螺纹圆柱根部直径73.4mm）许用拉力1250kN，冲程508mm，水眼直径38mm，许用扭矩11700Nm。5.操作方法在震击打捞开始之前,将落鱼管柱卡点以上部分倒扣取出,使鱼顶尽可能接近卡点,因为下击器离卡点越近,震击效果越好。在打捞作业中，下击器紧接在各种可退式打捞工具或安全接头之上。根据不同的需要可采用不同的操作方法，产生不同的震击方式。（1）在井内向下连续震击上提钻柱,使下击器冲程全部拉开,并使钻柱产生适当的弹性伸长;迅速下放钻柱,当下击器接近关闭位置150mm以内时刹车,停住。由于运动惯性，钻柱产生弹性伸长，下击器迅速关闭，并下击芯轴台阶。由于这种冲击波在钻柱中的反复传递，芯轴台阶上端面与芯轴外套8发生反复连续撞击。（2）在井内向下进行强力震击上提钻柱,使下击器冲程全部拉开，并使钻柱产生适当的弹性伸长;迅速下放钻柱,超过下击器关闭位置，下击器急速关闭，芯轴外套8下端面撞在芯轴台阶上，将一个很大的下击力传递给落鱼。这是下击器的主要用途和主要工作方式。（3）在地面进行震击一般打捞工具连同落鱼提到地面，需要从落鱼中退出工具。由于打捞过程中进行强力提拉，工具和落鱼咬得很紧，退出工具比较困难。在这种情况下，可在下击器以上留一定重量的钻柱，并在芯轴外套和芯轴台阶之间放一支撑工具,然后放松吊卡,这时将支撑工具突然取出,下击器迅速关闭形成震击。这样可消除打捞工具在上提时形成的胀紧力，再旋转和上提，就容易退出工具。（4）与机械式内割刀配套使用将下击器接在内割刀以上的管柱中，让下击器和内割刀之间的钻柱悬重正好等于加在内割刀上的预定进给力。切割时使下击器处于半开半闭的状态，下击器以上的管柱由吊卡承担，只有下击器以下的钻柱重量压在内割刀上，形成固定的进给力，以保证内割刀平稳顺利的进行切割。6．维修保养（1）每次用后均应全部拆卸擦拭，仔细检查各零件是否完好，更换易损件。（2）每次拆修必须更换密封件。（3）擦好机油和润滑脂，放阴干处保存。7．优点（1）用途广泛，适合于配套使用。一般打捞工具都需要下击器的解卡和退出工具。（2）结构简单，坚固耐用，成本低。操作方法简单，对工作环境无特殊要求。二、润滑式下击器1.用途润滑式下击器也叫油浴式下击器,是闭式下击器的一种.这种下击器是以向鱼头突然使以下砸力为主的解卡工具,并且也可以产生向上的冲击力，实现活动解卡。实际使用中通常作为预防性措施连接在打捞、钻井、试油等工具管柱中，可以传递足够的扭矩和承受很大的钻压。另外，连接有润滑式下击器的工具管柱，利用其下击力可在井口将打捞工具从落鱼中取出，这是润滑式下击器的重要优点之一。润滑式下击器与开式下击器的主要区别在于工具本身的撞击过程是在密封良好的油浴中进行的，寿命比开式下击器长。2．结构如图5-46所示，润滑式下击器主要由接头芯轴1、上缸体2、中缸体10、上击锤11、导管13、下缸体17及密封装置组成。其余3、7、8、9、12、14、15、18为O形密封圈，4、16为挡圈，5、7为保护圈，6为油塞。特点接头芯轴1中间为水眼，上部与打捞钻杆连接；下部细长部分的上部为光滑圆柱面与上缸体2间为填料动密封；其余部分是花键，与上缸体2下端的内花键相配合；传递扭矩并能让润滑油通过；下端装上击锤11，被旋紧在接头芯轴上的导管13紧紧顶住。撞击垂11内孔与芯轴配合，外表面是12棱柱面，每一间隔的棱面上焊有耐磨耐腐蚀的金属，并加工成与中缸体10内孔同心的圆弧面，形成六条带状圆弧表面体。有耐磨、耐横向高频颤动、通油的作用。上、中、下缸体连接成一体，包容着接头芯轴、上击锤、导管，与各部密封装置所构成的一个密封的环形空间，润滑油就装在其中。接头芯轴、上击锤、导管组件与上、中、下缸体间相对运动的最大距离为工具的冲程长度。3．作用原理当装在下击器下面的打捞工具抓住落鱼后，上提钻柱至规定负荷，接头芯轴首先上行，下击器被打开。继续上提，钻柱被拉伸，储存了变性能量和势能。上提力越大，储存能量越多。突然卸去全部上提负荷，钻具在重力和变形能的作用下，加速向下运动，势能和变形能全部转化为动能，通过接头芯轴台肩作用在上缸体的上端面上，并传给落鱼进行下击。4．技术规范润滑式下击器技术规范见表5-36所列。例如：规格型号为USJQ-95的润滑式下击器，工具外径95mm，工具内径32mm，接头螺纹代号NC26,(数字形螺纹，基面中经67.767m)冲程长度394mm，许用拉力170kN，许用扭矩11630N.m。5.操作方法(1)使用前的准备1)工具管柱连接顺序：自下而上是捞筒或捞矛+安全接头+润滑式下击器+钻杆。2)检查下击器内是否充满油。3)在试验台架上拉2~4次检查冲程并作记录。检查各部是否油渗漏现象。（2）操作要点1）按连接顺序拧紧工具管柱，下井。2）工具抓住落鱼后，当上提负荷等于钻具原悬重时，在井口做第一个记号。再提钻具，上升距离等于下击器冲程S，做第二个记号。3）按规定负荷上提钻具刹稳车，记下钻具的伸长量L值，作第三个记号。4）突然松开刹车，全重下放，使下放量不小于L+S。从钻具记号上看，超第一个记号以下，说明工具下击。（3）注意事项1)使用维修时,一定要保证各间隙配合表面的精度，以防止各配合件的横向高频率振动，延长使用寿命。2）润滑式下击器用油必须是耐压、不起泡的高级润滑油；在高温或深井中使用时，选用重质油，相反则选用轻质油。油质应清洁干净、无杂质。３）力负荷应从小到大，逐渐增加，不得超过许用值。6．维护保养（1）工具每次出井应冲洗干净，擦好机油和润滑脂，放阴干处保存。（2）每次拆修，必须更换密封件和润滑油，若用旧油，必须过滤。（3）各配合表面、撞击锤、导管的表面硬化带一经划伤，应用细纱布修光。沟痕深、变化大的，必须更换。（4）充满油，排净气。三、液压式上击器1．用途液压式上击器，简称上击器，主要用于处理深井的砂卡、盐水和矿物结晶卡、胶皮卡、封隔器卡以及小型落物卡等。尤其是在井架负荷小，不能大负荷提拉钻柱时，上击器的解卡能力更显得优越。该工具加接加速器后也适用于浅井。2．结构如图5-47所示，主要由上接头1、芯轴2、撞击锤10、活塞（带单向阀）14、活塞环15、导管17等一组件和上缸体6、中缸体9、下缸体18等一组件及放油塞4、密封圈3、5、7、8、11、16等组成。3．作用原理利用液体的不可压缩性和缝隙溢流的延时作用，拉伸钻杆贮存变形能，瞬时释放时，在极端的时间内转变为向上的冲击动能，传至落鱼，使遇卡管柱解卡。上击器的工作过程：（1）拉伸储能阶段上提钻柱时，因被打捞管柱遇卡，钻柱只能带动芯轴、活塞和活塞环上移，上腔的油压升高，活塞环上的缝隙很小，溢流量很少，活塞上升很慢，因此钻柱被拉长、储存变形能。（2）卸荷释放能量阶段当活塞上移至卸荷槽位置时，受压液体立即卸荷，受拉伸的钻具快速收缩，使芯轴快速上行，弹性变形能变成钻柱上行动能。（3）撞击阶段急速上行的芯轴带动撞击锤，撞击上缸体的下端面，与上缸体联在一起的落鱼受到一个上击力。（4）复位阶段撞击结束后，下放钻柱，中缸体下腔内的油沿活塞上的油道（单向阀）毫无阻力的返回上腔，直至下击器全部关闭，等待下次震击。4．技术规范液压上击器技术规范见表5—37所列,例如:规格型号为YSQ-95的液压上击器,其外径95mm,内径38mm,接头螺纹NC26,冲程100mm,推荐使用钻铤质量1542-2087kg,最大上提负荷260kN,震击时计算载荷1442kN,最大扭矩15500Nm,推荐最大工作负荷204.5kN.5.操作方法(1)钻具的组成从落鱼向上的排列顺序为:捞筒(捞矛)+安全接头+上击器+钻铤+加速器+钻杆（浅井和斜井须加接加速器）。(2)操作要点1)检查下井工具规格是否符合要求，部件是否完好。2)按设计要求接好钻具下井。3)按需用负荷上提钻具，刹车后等待上击。4)当钻台（井台）发生振动后，下放钻具关闭上击器.6．使用上击器需注意的问题(1）上击器入井前须经试验架试验，检查上击器的性能，并填写资料卡片。架上试验规范见表5—38所列。(2)井内提拉时,上提力从小到大逐渐增加,直至许用值。(3)上击器上、下腔中必须充满油，各部密封装置不得渗漏。(4)如果第一次震击不成功，则应逐步加大提拉力，或提高上提速度。(5)如果不产生第二次震击，就应把钻具多下放一些，完全关闭下击器。(6)如果发生震击的时间过长，就不应完全关闭上击器。(7)上击力的调整司钻可根据震击效果的大小，随时调整上击力。其方法是改变上提速度以调整上提负荷，或根据井口所做标记改变上击器的关闭程度。7．维护保养（1）上击器每次下井前，拧紧各部螺纹。在作拉力实验时，检查各部接头是否漏油，如漏油必须更换密封件。（2）每次使用完，必须清洗干净，擦干并涂油，经试验台试验检查大到技术要求后，放阴干处保存。若试验不合格,应拆开检查,重装后再行试验。(3)上击器故障及修理方法见表5—39五、液体加速器1.用途液体加速器(简称加速器)是与液压上击器配套使用的工具。它利用硅机油的可压缩性来储存能量，对处于突然释放状态下的液压上击器的芯轴施以力和加速度，从而增加上击器的撞击效果。连接在钻杆上的加速器，可传递正、反扭矩，承受上、下载荷。加速器必须同上击器一同连接在管柱中，不能单独使用。2．结构如图5—48所示，加速器主要由芯轴1、短节2、外筒5、缸体6、撞击器7、活塞8、导管9、下接头10及各种密封装置所组成。3．工作原理硅机油有可压缩性，压缩时储存能量，压力撤销后可放出能量。密封的硅机油实际上是个液力弹簧。当加速器受到提拉力时，芯轴带动活塞上行，压缩缸内的硅机油，贮存弹性能，提拉力越大，储存的能量越大。在上击器瞬时释放时，加速器内受压的硅机