钻井震击器技术浅谈
钻井震击器技术浅谈
钻井震击器技术浅谈钻井作业中，由于地质构造复杂（如井壁坍塌、裸眼中地层的塑性流动和挤压）、技术措施不当（如停泵时间过长、钻头泥包等），常常发生钻具遇阻卡钻，震击器是解除卡钻事故的有效工具之一。
目前国内应用的震击器，主要来自Weatherford、Baker、Bowen、NationalOilwell、Rocan、Cougar、贵州高峰机械厂、北京石油机械厂等厂家的产品。
当需要震击器上击作业时，在地面施加足够的预拉力，工具内锁紧机构解锁，释放钻柱储能，震击器冲锤撞击砧座，储存在钻柱内的拉伸应变能迅速转变成动能，并以应力波的形式传递到卡点，使卡点处产生一个远远超过预拉力的张力，使受卡钻柱向上滑移。
经过多次震击，受卡钻柱脱离卡点区域。
震击器下击作业与此类似，不再赘述。
震击器的使用类型主要有随钻震击器、打捞震击器和地面震击器。
随钻震击器，要设计在钻柱组合中，如果钻进或者起下钻过程中遇卡，可以随时震击解卡。
打捞震击器，只是在需要解卡时才上井作业，不可以长时间随钻工作。
地面震击器，只是在井口使用，其对卡点的震动效果是向下震击，现场使用比较方便。
震击器的结构类型主要有机械式、液压式、机液式3种。
1.机械式震击器，利用机械摩擦原理，锁紧机构采用了一组棱带式的卡瓦，卡瓦副的释放由弹性套在压力作用下的变形来控制，震击力不受井内温度影响。
机械式震击器可设计成震击力可调与不可调两种。
可调震击器其震击力在井口调节，不可调震击器其震击力在产品组装时设定，现场不能调节，但整机长度短，工作安全可靠。
机械式震击器对金属材料及其热处理、机械加工精度等要求较高。
2.液压式震击器，利用液压油在细小流道内流动时的阻尼作用作为锁紧机构，利用流道突然变化所引起的释放，在震击器内产生打击，从而在钻柱内形成震动。
液压式震击器由于其锁紧机构工作原理的限制，只能在单一方向上产生震击，一般为向上震击。
由于具有优越于机械式震击器的长延时功能，其震击力大小可以靠司钻的操作任意调节。
石油钻井用井下仪器的抗震性设计综述
工业述
安立恒 中海油田服务股份有限公司 河北 燕郊 065201
摘 要 钻井用井下仪器在工作时不仅要实现其作业功能还要承受巨大的振动和冲击，这就要求仪器整体都要具备 抗震性，这样才能保障作业的成功率和作业的安全性。 关键词 石油钻井；井下仪器；抗震
在整个钻井和随钻测量的过程中，由于钻头实时在冲击地 层，所以会给井下钻测仪器带来巨大且不规则的振动和冲击。 井下仪器在工作过程中要承受这些振动和冲击就应具备合理的 抗震结构设计和合理的抗震装配工艺。下面我就阐述下这些抗 震选材、抗震结构设计和抗震装配工艺。
1 仪器的选材
（1）仪器钻铤的选材：根据仪器井下作业的振级和环境 工况，钻铤本体应选择高强度、高韧性、高耐腐蚀性、非磁 性、良好的高温性，加工性、焊接性的金属材料，例如Inconel 718或10NiCrMoTiB1515都是不错的选择[1]。
（7）仪器本体轴承处的抗震性设计 ①对于相对本体转动的部位，需要使用耐磨轴承，其中 研磨部位的金属材料同样要求满足振动加速度等级不小于8g。 ②轴承本体设计以分体设计为最佳，能起到应力释放的效果让 耐磨轴承更好的承受井下振动冲击，延长其使用寿命。③为防 止研磨部位金属在振动条件下脱落，需采用硬质合金烧结技术 来提高轴承本体的抗震性。④在轴承本体连接尺寸空间允许的 情况下，可加装扶正密封圈来增加其抗震性。⑤可选择尺寸过 盈配合、定位销和热装形式的组合来实现轴承与仪器本体的连 接，也可选择螺纹形式与本体进行连接。⑥轴承自身若采用分 体设计，可采用尺寸过盈配合、定位销和热装形式的组合作为 连接方式。⑦若轴承与本体之间采用螺纹方式连接，需根据螺 纹的尺寸施加合理的扭矩，以及加装波纹弹簧来减少井下振动 对轴承产生的振动冲击。 （8）仪器本体销轴固定处的抗震性设计 ①在仪器本体和配件连接方式不能选择螺纹连接或者过盈 配合热装连接的方法时，可选择销轴的固定连接的方式。②销轴 本体材质需选择高耐腐性、高强度、高韧性的金属材料，可选用 TC4、Inconel 718或10NiCrMoTiB1515材料。③销轴与仪器本体 接触表面，应加装铜材质保护套，并留有润滑脂孔，最佳的润滑 脂为铜基润滑脂，用此减少销轴收到的振动冲击。④销轴的两端 应加装孔用卡簧，防止销轴受振动冲击产生的轴向窜动。 （9）仪器钻铤表面的金属密封堵头的抗震性设计 这些金属密封堵头与仪器本体的连接方式以螺纹连接为最 佳，并设置双密封圈槽，增大其抗震性，在堵头安装时需要在 螺纹处均与涂抹螺纹紧固剂，密封圈处均与涂抹硅脂，拧紧时 施加扭矩，并在最外侧安装孔用卡簧[2]。
液压式随钻震击器设计
液压式随钻震击器设计班级：姓名：学号：摘要：在油气开采过程中，当钻具发生卡钻时，采用随钻震击器进行解卡是最为有效和经济的方法。
随钻震击器工作可靠性是保证钻具能否进行有效解卡的前提，得到了广泛的应用。
液压式随钻震击器具有钻井中易于调整释放力、密封结构好、性能稳定等优点，解决了目前国内机械式随钻震击器入井后的不可调控的问题，拥有了第一时间处理卡钻事故的能力，实现了石油钻井工程的连续性和便捷性，大幅降低了国内石油钻井的成本。
本次设计是对液压式随钻震击器的总体结构的设计，包括总体方案设计、心轴总成设计、外筒总成设计等。
以液压式随钻震击器为研究对象，对其结构形式、上下击的工作原理进行分析，确定各工况下力和扭矩的传递路线和各部件的受载情况。
设计出一款121型的液压式随钻震击器，对其设计方法进行研究，以材料力学的方法对各零件进行强度校核和扭转校核。
关键字：液压式，随钻震击器，结构设计。
ABSTRACT: In the process of oil and gas exploitation, when the drill sticking occurs, it is the most effective and economical method to use the while-drilling jar to release the sticking. The working reliability of the MWD jar is the premise to ensure that the drilling tool can be effectively unscrewed, and it has been widely used. Hydraulic MWD jar has the advantages of easy adjustment of release force, good sealing structure and stable performance in drilling. It solves the unregulable problem of domestic mechanical MWD jar after it enters the well, has the ability to deal with Sticking Accident in the first time, realizes the continuity and convenience of oil drilling engineering, and greatly reduces the cost of domestic oil drilling.This design is the overall structure design of hydraulic while drilling jar, including the overall scheme design, mandrel assembly design, outer cylinder assembly design and so on. Taking the hydraulic while drilling jar as the research object, the structure and working principle of the jar are analyzed, and the transmission routes of force and torque and the loading conditions of each component under different working conditions are determined. A 121 hydraulic while drilling jar is designed, and its design method is studied. The strength and torsion of each part are checked by material mechanics method.Key words: hydraulic, while drilling jar, structural design.1 绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外研究的现状 (2)1.2.1震击器分类与特点 (2)1.2.2国内外研究现状 (3)2 液压式随钻震击器设计 (12)2.1液压式随钻震击器的总体结构 (12)2.2液压式随钻震击器的工作原理 (14)2.3液压式随钻震击器的结构设计 (16)2.3.1总体方案设计 (16)2.3.1.1 材料的选取 (16)2.3.1.2 壁厚设计 (17)2.3.1.3延时机构设计 (20)2.3.1.4 总行程设计 (24)2.3.2心轴总成设计 (25)2.3.2.1花键心轴设计 (26)2.3.2.2中间心轴设计 (29)2.3.2.2下心轴设计 (31)2.3.3外筒总成设计 (32)2.3.3.1上阀外筒设计 (33)2.3.3.2花键外筒设计 (35)2.4本章小结 (37)1.1研究的目的和意义小井眼侧钻技术是采油过程中一个重要的组成部分,是对低渗透油、裂缝油藏、边际油成层和死油中的剩余油开采的十分有效的方法。
震击器在钻井事故处理中的应用
震击器在钻井事故处理中的应用摘要：本文探讨了震击器的工作原理和性能参数，现结合某区块地1井页岩气钻探施工项目中的事故处理过程来浅谈液压震击器的实际结合运用。
通过该工具合理运用，成功解决井内跑钻、埋钻、烧钻、断钻等事故，从而大大提高事故处理的效率，节约了事故发生后的处理成本。
关键词：钻井；事故；震击器；卡钻1震击器的工作原理震击器是一种典型的震击类的解卡重要工具，但因为价格比较昂贵和行业交流欠缺的原因，导致在我们小口径钻探中几乎很少用到震击器。
它一般用于油井中深井的砂卡、封隔器卡和落物卡等卡钻事故。
GS95型超级震击器是通过锥体活塞在液缸内的运动压缩液体和钻具被提拉贮能来实现上击动作的。
安装在超级震击器上方的钻具被提拉时，超级震击器的锥体活塞压缩液体，由于锥体活塞与密封体之间的阻尼作用，为钻具贮能提供了时间。
当锥体活塞运动到释放腔时，随着高压液压油瞬时卸荷，钻具突然收缩，产生向上的动载荷，为被卡的钻具提供巨大的打击力。
震击器的规格和性能参数见表1。
表1震击器规格性能参数表2震击器在页岩气钻井中的运用井内事故情况如下：在施工过程中，由于跑钻导致钻具滞留井内，事后用Φ89mm公锥进行处理，在上提时，因锥子锥得不够牢固，再一次脱落，在反复脱落的过程中，钻具多部位受损，在井内形成喇叭状贴紧井壁，使简单的跑钻事故变成了复杂的井内事故。
最后一次用公锥提钻的过程中，钻杆从679m处脱落，至此导致井内遗留780m钻杆，然后再也无法用此方法进行事故处理作业。
事故处理作业处于僵局状态。
综上所述，目前井内钻具滞留的主要原因是钻具受损后，紧贴井壁形成了较大的上提阻力，导致公锥反复脱落，强行硬拉只能使井内情况变得更加复杂。
根据井内现状，该文决定用石油钻井中处理事故的一种常用处理工具液压震击器对剩余的井内钻具进行处理。
当滞留井内钻具所剩不多后再采用螺杆钻具进行偏斜绕障的方式完成最后的钻探工作量，达到完井的目的。
3震击器的现场运用运用震击器处理事故前，部分配件的加工如下。
超深井液压震击器的研制及应用
超深井液压震击器的研制及应用摘要：针对液压超级震击器超深井施工中常见的井下卡钻事故，研制了新型全液压式随钻震击器。
整套震击器设计合理，机械锁紧力线性稳定，液压延迟时间稳定，能充分满足现场使用要求。
本文从超深井液压震击器结构、工作原理、性能特点等方面进行分析与研究。
关键词：超深井液压随钻震击器近年来，我国的油气勘探开发技术取得了飞速发展，钻采工艺水平正在向世界先进水平迅速靠拢。
随着钻井工程向定向井、超深井和复杂井的不断迈进，研制与之配套的能满足钻井工艺需要的新型井下工具就显得尤为必要。
一、技术分析1. 结构全液压式随钻震击器结构如图所示，主要由连接机构、机械锁紧机构、液压阻尼机构、扭矩传递机构、打击机构和密封机构等组成。
连接机构由壳体连接螺纹组成，壳体采用高级优质结构钢，力学性能及硬度均满足井下工具在复杂恶劣的井下环境中的使用要求，连接螺纹均符合API规范要求。
该震击器的机械锁紧机构采用行程控制式卡瓦部件，上下击为一体。
机械锁紧力在井口可调，调节操作简单、调值准确稳定。
该类型卡瓦各部件间摩擦力较小，延长了使用寿命，复位力明显减小对高温、高腐蚀性环境耐受力强。
液压阻尼机构由阀式液压延时机构、阀体心轴组成。
二者的精确配合有效地保证了在震击器机械锁紧部分释放后立即进入液压延时状态。
结合事故处理的工艺要求和现场操作的需要，可以由司钻通过改变钻柱的上提或者下放力的大小实现震击器上下击震击力的动态调节。
对于密封系统的选取，项目组甄选了各种密封组合形式，在充分保证震击器工作可靠性的前提下，对密封元件采用高安全系数设计与校核，整套震击器的密封系统均选用了先进优质的密封部件，延长了震击器整机工作寿命。
2.工作原理实际操作过程中，若在起钻过程遇卡，则启动下击解卡；若在下钻过程遇卡或钻头在井底遇卡，则启动上击解卡。
当需要上击时，上提钻柱，使震击器的心轴随之向上运动。
随着大钩上提力的不断增加，当拉力达到锁紧机构释放力的大小时，锁紧装置松开，即进入了液压延时阶段，这时，震击器在预拉力及液压阻力的作用下缓慢拉开。
大修井打捞工具技术-04--全机械式随钻震击器
四、全机械式随钻震击器一、概述全机械式随钻震击器是一种随钻震击解卡工具。
本节只介安纳聚尔（Anadvill ）全机械式随钻震击器，安纳聚尔集上、下震击作用于一体，可解除钻井作业过程中发生的井下遇阻、遇卡等事故，是定向井、深井优选的震击工具。
与液压式或液压—机械式随钻震击器相比，安纳聚尔随钻震击器具有如下优点：全机械结构，内腔液压油品质变化不影响震击效果；内腔无高压，易于密封，井下使用时间较长；下井前调定上、下震击吨位，下井操作时不再变化，保持较恒定的震击力。
二、型号表示方法规格系列及性能参数见表4－1，现有型号：8〞(7 3/4〞) 、6 1/4〞、4 3/4〞。
表4－1 规格系列及性能参数1、结构安纳随钻震击器的结构如图4－1所示。
图4－1 安纳随钻震击器2、上击工作原理使震击器处于锁紧位置，上提钻柱，受下面一组弹性套作用，迫使钻柱储能、延时。
当卡瓦下行，达到预定吨位后，解除锁紧状态，卡瓦中轴滑出，产生上击。
重复上述过程，可使工具再次上击。
3、下击工作原理使震击器处于锁紧位置，下压钻柱，受上面一组弹性套作用，迫使钻柱储能、延时。
当卡瓦上行，达到预定吨位后，解除锁紧状态，卡瓦中轴滑出，产生下击。
重复上述过程，可使工具再次下击。
四、使用、操作1、随钻震击器下井前，应对照《工具跟踪卡》检查，确认合格后方可投入使用。
2、送至现场的随钻震击器，是处在临界位置(即非上击也非下击的准备状态)。
现场人员可根据需要调节上击和下击吨位。
（1）调节上击吨位(见图4－2)，随钻震击器必须在临界位置，且上部有钻铤加压。
（2）卸掉下部控制筒上的锁紧螺钉和调节螺钉，用调节棒插入调节螺钉孔，(反时针转动调节套筒增加上击吨位,然后拧紧两螺钉。
（3）调节下击吨位(见图4－2)，随钻震击器必须在临界位置，且不受压。
（4）卸掉上部控制筒上的锁紧螺钉和调节螺钉，用调节棒插入调节螺钉孔，（反时针转动调节套筒增加下击吨位，顺时针方向转动减小下击吨位），从孔眼里读到字母并与工具跟踪卡对照，便可得到所需下击吨位，然后拧紧两螺钉。
一些震击工具的基本原理及使用方法
一些震击工具的基本原理及使用方法一、随钻震击器随钻震击器由上、下两个独立的部分组成，既可单独使用，也可联合作用。
1、结构。
随钻震击器由随钻上击器和随钻下击器组成。
随钻上击器主要由芯轴、刮子、刮子体、芯轴壳体、花键体、延长芯轴、密封装置、压力体、耐磨液压油、密封体、浮子、冲管、冲管体组成。
随钻下击器主要由上接头、刮子、联接体、盘根、调节环、卡瓦芯轴、卡瓦、滑套、套筒、芯轴接头、花键体、芯轴等组成。
2、工作原理。
当需要上击时，快速提拉钻柱，钻柱伸长积蓄很大的能量，一量锁定机构解脱，钻柱的弹力使震击头产生强大的上击作用；当需要下击时，只需要迅速下放钻具，利用上部的重力即可向下产生向下的震击作用。
二、油压上击器（SY5086-85）1、结构。
油压上击器由震击杆、刮子、盘根、上缸套、中缸套、导向杆、活塞、下接头等组成。
2、工作原理。
震击杆与上、中缸套组成充满耐磨液压油的空腔。
活塞与活塞环在腔内向上运动的过程产生液阻，使钻具有足够的时间储能。
随着液压油从活塞环窄缝中泄流，活塞缓慢上行至泄放腔。
当液压油的约束被解除之后，钻具储存的弹性势能被释放，巨大的动载打击到与上缸套联接的被卡钻具上。
三、开式下击器（SY5054-85）1、结构。
开式下击器主要由上接头、震击总成、震击杆、筒体、下接头等组成。
震击杆为六方柱体，以传递扭矩。
震击总成为震击总成的支点，同时起隔离管内、外钻井液的作用。
2、工作原理。
当上提钻具，尔后迅速下放钻具，利用上部钻具重力和弹性伸缩产生强烈的向下震击。
四、地面震击器1、结构。
地面震击器主要由上接头、震击器接头、冲管、上套管、中心管、盘根、垫圈、卡瓦、卡瓦芯轴、滑套、调节、下套筒和下接头组成。
2、工作原理。
当上提震击中心管总成时，磨擦卡瓦上行到下套筒小锥端，即被调节环下端面顶住。
继续上提，迫使磨擦卡瓦挠性变形而扩张，钻柱伸长。
当提到调节拉力时，卡瓦芯轴从磨擦卡瓦中滑脱，伸长的钻柱突然收缩而产生强烈的下击作用。
浅谈石油井下地震仪器技术
・
油
仪
器
・２ ・ ３
第２ ４卷
第 ３期
ＰＥ Ｒ Ｅ Ｔ ０Ｌ ＵＭ ＮＳ ＵＭＥ ｒ Ｉ ＴＲ Ｎ Ｓ
仪器设 备 ・
浅 谈 石 油 井 下 地 震 仪 器技 术
雷小青 潘 中印 马启 晓
（． １ 贵州大学职业技术学 院 贵州 贵 阳） （ ． ２ 东方地球 物理公 司西安物探装备分公司 陕西 西安 ）
分析 ， 并在此基础上提 出了多级数 字 Ｖ Ｐ采 集仪 器设计思路 。 Ｓ
关 键 ： 油 ；地 震 ； 集技 术 石 采 中图法分类号 ： Ｐ ３ ． ６ １４ ３文 献 标 识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ：１０ ．１４ ２ １ ）３０ ２ —３ ０ ４９ ３ （００ ０ —０ ３０
井下勘探有 了很 大的进 步， 勘探 方法也呈现 多样化 ， Ｓ Ｖ Ｐ仪 器从 最初 笨重的单级模 拟传输逐 步发展 到今天 的 多级数字传
输 ，Ｓ Ｖ Ｐ方 法 从 最初 简 单 的 求 速 度 到 今 天 的 二 雏 以及 三 维 高分 辨 率 成 像 勘 探 。 文 章 对 近 年 来 Ｖ Ｐ采 集技 术 进 行 了总 结 Ｓ
（ 时移地 震 、 直地 震 剖 面 Ｖ Ｐ 井 间地 震 、 地 联 合 垂 Ｓ、 井 ３ Ｄ勘 探 和随钻 勘探 等 ） 第二 ， 陆过 度等 复 杂地 区的 ； 水
大级 数 ３ ２极 ） 国 内外 Ｖ Ｐ仪 器 生产 厂 家 主要 有英 。 Ｓ
国 Ａ Ａ Ｏ 公 司 、美 国 Ｇ Ｏ Ｐ Ｃ 公 司 、法 国 ＶＬＮ Ｅ ＳＡ Ｅ
０ 引 言
地 震勘 探 的重点将 进 一步 向增 大勘探 深 度和 高精 度、 高分 辨率 勘探 方 向发展 ， 主要 体 现 在 两 个 方 面 ： 第
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钻井震击器技术浅谈集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
钻井震击器技术浅谈钻井作业中，由于地质构造复杂（如井壁坍塌、裸眼中地层的塑性流动和挤压）、技术措施不当（如停泵时间过长、钻头泥包等），常常发生钻具遇阻卡钻，震击器是解除卡钻事故的有效工具之一。
目前国内应用的震击器，主要来自Weatherford、Baker、Bowen、NationalOilwell、Rocan、Cougar、贵州高峰机械厂、北京石油机械厂等厂家的产品。
当需要震击器上击作业时，在地面施加足够的预拉力，工具内锁紧机构解锁，释放钻柱储能，震击器冲锤撞击砧座，储存在钻柱内的拉伸应变能迅速转变成动能，并以应力波的形式传递到卡点，使卡点处产生一个远远超过预拉力的张力，使受卡钻柱向上滑移。
经过多次震击，受卡钻柱脱离卡点区域。
震击器下击作业与此类似，不再赘述。
震击器的使用类型主要有随钻震击器、打捞震击器和地面震击器。
随钻震击器，要设计在钻柱组合中，如果钻进或者起下钻过程中遇卡，可以随时震击解卡。
打捞震击器，只是在需要解卡时才上井作业，不可
以长时间随钻工作。
地面震击器，只是在井口使用，其对卡点的震动效果是向下震击，现场使用比较方便。
震击器的结构类型主要有机械式、液压式、机液式3种。
1.机械式震击器，利用机械摩擦原理，锁紧机构采用了一组棱带式的卡瓦，卡瓦副的释放由弹性套在压力作用下的变形来控制，震击力不受井内温度影响。
机械式震击器可设计成震击力可调与不可调两种。
可调震击器其震击力在井口调节，不可调震击器其震击力在产品组装时设定，现场不能调节，但整机长度短，工作安全可靠。
机械式震击器对金属材料及其热处理、机械加工精度等要求较高。
2.液压式震击器，利用液压油在细小流道内流动时的阻尼作用作为锁紧机构，利用流道突然变化所引起的释放，在震击器内产生打击，从而在钻柱内形成震动。
液压式震击器由于其锁紧机构工作原理的限制，只能在单一方向上产生震击，一般为向上震击。
由于具有优越于机械式震击器的长延时功能，其震击力大小可以靠司钻的操作任意调节。
但由于液压介质、密封材料和密封结构等容易受磨损、井温等因素影响，产品的寿命、适应性和可靠性均不稳定。
显然，这种震击器对密封结构的设计和密封材料的选用以及对零件加工精度的要求都十分严格。
3.机械液压组合的震击器，集中了上述两种震击器原理的优点，即使液压延时震击作用失效，机械震击仍可继续使用，技术性能得到很大提高，符合未来震击器产品发展方向。
震击器产品对于钻井作业具有十分重要的意义，正确地选择和使用震击器产品，就能发挥其应有的效能，为钻井工业带来更大的经济效益。