專利名稱：液力鉆井震擊器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及震擊器，它被用于解脫卡在井筒中的物體。特別是涉及一種新的和改進(jìn)的液力鉆井震擊器，即使在鉆井過程中，鉆具被卡在井筒里，也能夠使用液力鉆井震擊器將往復(fù)上下的沖擊傳遞給鉆具。
由于在鉆井中遇到惡劣條件，過去液力震擊器的使用基本上被限制在“打撈”作業(yè)中。對于鉆井作業(yè)使用來說，震擊器必須能夠經(jīng)受長期的井下工作條件，并且在需用時可隨時保持工作狀態(tài)。在為了換鉆頭而將鉆具從井孔中提出之前，鉆井震擊器確實須在井下保持幾天，甚至幾周的時間。由于鉆井過程中因本身的特性會產(chǎn)生高扭矩應(yīng)力和振動，因此，鉆井震擊器必須堅固得足以承受這種高扭矩和振動。
現(xiàn)有的液力鉆井震擊器，如拉福(Love)的專利3，566，981、韋伯(Webb)的專利4，109，736和撒利夫(Sutliff)的專利2，645，459，都是在心軸的外面用計量套筒作為上、下鉆機(jī)構(gòu)。當(dāng)液壓油在該套筒的外表面和殼的小直徑部分的內(nèi)壁之間的微小間隙中發(fā)生泄漏時，該套筒從殼中小直徑部分中抽出，進(jìn)入殼中大直徑部分中。慢泄漏減慢了心軸的縱向移動，使它在管柱中持續(xù)一段時間。當(dāng)計量套筒到達(dá)大直徑部位時，提供了一大的旁路通道，該通道允許心軸自由運(yùn)動，直到?jīng)_擊面相碰。在心軸反向運(yùn)行過程中，套筒下端離開心軸閥座以便使它自由地運(yùn)動到處于準(zhǔn)備擊發(fā)位置。盡管帶有計量套筒的震擊器已得到廣泛應(yīng)用，但在它們作為高壓密封時，其滑動表面易發(fā)生磨損，使密封效果下降。由于這些套筒需要緊公差，所以其加工費(fèi)用高昂?，F(xiàn)有的其它震擊器具有高壓密封，這些密封在井筒中易受到鉆井泥漿的損壞從而降低密封壽命。申請人所知道的現(xiàn)有的所有計量套筒都設(shè)計有內(nèi)腔，這些內(nèi)腔通過殼體中的開孔與外面相補(bǔ)償。這些孔造成的弱點在彎曲轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生在周期應(yīng)力作用下可能導(dǎo)致疲勞破壞。
本發(fā)明的目的是提供一種新的、改進(jìn)的液壓震擊器，這種震擊器克服了上述現(xiàn)有震擊器中的問題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種新的、改進(jìn)的帶有計量閥的液力震擊器。該計量閥制造工藝簡單，成本較低，易于更換。利用這種計量閥，就可不必制造、使用大型的價格昂貴的、并且歷來都必須加工成緊公差的部件。
本發(fā)明的再一個目的，是提供一種新的、改進(jìn)的其內(nèi)部具有補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的震擊器，因而它不存在外部孔，不會因彎曲轉(zhuǎn)動中的周期應(yīng)力而使弱點處遭到破壞。
本發(fā)明又一個目的是提供一種新的、改進(jìn)的總體布置獨(dú)特的震擊器。以使所有高壓密封都完全與鉆井泥漿相隔絕，減少泥漿對密封件的污染，從而保證密封件獲得較長的使用壽命。
本發(fā)明再一個目的是提供一種新的、改進(jìn)的具有阻尼功能的鉆井震擊器。這種阻尼功能防止在大傾斜井筒中，殼相對于心軸向下運(yùn)動時所產(chǎn)生的張力沖擊波。
本發(fā)明的這些及其他目的是通過提供一種液力鉆井震擊器裝置來實現(xiàn)的。這種震擊器包括一個套接在殼中的、并在伸出的和收縮的相對位置之間運(yùn)動的心軸。心軸的上端和殼的下端設(shè)有螺紋。因此，震擊器能夠連接在鉆柱里。心軸和殼上的花鍵相互配合以實現(xiàn)相對滑動并傳遞鉆井扭矩。為了暫時減慢心軸和殼的相對運(yùn)動，使勢能儲存在管柱中，特設(shè)一種液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一心軸上的活塞，該活塞在殼中的液壓缸中滑動。殼上的流量限制裝置與活塞隔開以便提供一個充滿液壓油的高壓腔。流量限制裝置有一中心孔，心軸穿過該孔延伸，還有一徑向偏離該中心孔的孔，該孔用來裝配針閥。針閥和該孔之間的預(yù)定的間隙可嚴(yán)格限制來自高壓腔的油液流量。心軸上的擴(kuò)大直徑的閥頭與流量限制裝置進(jìn)行密封配合后，心軸和活塞的進(jìn)一步運(yùn)動將引起泄漏的液壓油有控制地通過針閥進(jìn)入位于流量限制裝置旁的補(bǔ)償腔中。有控制的泄漏使心軸的運(yùn)動速度減慢，從而在向上震擊的情況下，能在管柱中拉伸。當(dāng)心軸頭通過限制裝置的孔時，心軸得以作相對外殼的上行運(yùn)動，以使沖擊面猛烈撞擊承撞面。與上述機(jī)構(gòu)相同的第二個限制系統(tǒng)，和心軸上的第二個閥頭，也適用于本發(fā)明中震擊器作向下沖擊的動作?；ㄦI腔和兩個補(bǔ)償腔被浮動活塞封住，這些浮動活塞與心軸的內(nèi)孔相連，從而提供了內(nèi)部壓力補(bǔ)償由于本發(fā)明中所使用的所有高壓密封件完全與鉆井泥漿相隔絕，從而使密封件的使用壽命達(dá)到最佳水平。
本發(fā)明所具備的其它一些目的、特征和優(yōu)點，在結(jié)合附圖對本發(fā)明最佳實施例進(jìn)行詳細(xì)描述之后將更加清楚。


圖1為根據(jù)本發(fā)明帶震擊器的鉆具示意圖;
圖2A-2E為新的、改進(jìn)的液力震擊器的縱向右側(cè)剖視圖，它們均表示處于準(zhǔn)備擊發(fā)的位置，所有圖都是按實際的上、下順序排列的。
圖3為計量系統(tǒng)的局部放大剖視圖;
圖4為本發(fā)明改進(jìn)型的局部剖視圖。
首先參看圖1，采用典型的旋轉(zhuǎn)工藝，用鉆頭11地下鉆進(jìn)井筒10。為了提供必要的重量，在鉆頭11上面連接一節(jié)很重的鉆鋌12，以便于鉆頭鉆孔。根據(jù)本發(fā)明的震擊器13連接在鉆鋌柱12上，但通常不必朝向在中點上面的上端。其余的鉆鋌12′可以連接在震擊器13的上面。由一節(jié)節(jié)鉆管構(gòu)成的鉆具14向上延伸到井筒頂端。鉆井泥漿用泵從鉆具14和鉆鋌12向下泵入，穿過鉆頭11的噴嘴，并通過鉆具和井筒壁之間的環(huán)形空間返回地面。該鉆井泥漿有一靜水壓頭，該靜水壓頭比地層液體壓力要高，以便防止地下水噴出。該泥漿亦用來清洗鉆頭，并將鉆屑帶出孔外。
現(xiàn)在參照圖2A至2E，由本發(fā)明構(gòu)成的液力鉆井震擊器13包括套接在殼組件21里的心軸組件20。心軸組件20包括一花鍵心軸22，花鍵心軸22上有螺紋23，心軸22通過該螺紋23與向地面伸出的管子相連接?；ㄦI心軸22的下部24設(shè)有外花鍵25，外花鍵25與花鍵殼27上的內(nèi)花鍵26相嚙合，以便提供一個滑動連接和扭矩傳遞連接。花鍵殼27上端的密封圈31配合在花鍵心軸22的外表面上，以便防止鉆井泥漿的進(jìn)入。如圖2B所示，花鍵心軸20的下端在28處與沖擊器心軸29通過螺紋相連接。壓緊螺母30用來防止螺紋偶然松脫，并提供一個能夠與花鍵26下端的承撞面相碰的沖擊面。沖擊器心軸29的上端部分32有一加厚的橫截面，以便提供一向下沖擊面33。沖擊面33對著沖擊器殼36的向里的臺肩35上的承撞面34，沖擊器殼36的上端通過螺紋37與花鍵殼27的下端連接。
如圖2C所示，沖擊器心軸29的下端通過螺紋48與上壓力心軸42的上端連接。在上壓力心軸42的上端形成了一個帶有一個或多個徑向孔44的向外的臺肩43?？?4將臺肩43上、下兩環(huán)形空間45和46直接地與心軸組件20的內(nèi)孔47連通。帶有內(nèi)、外密封圈51和52的環(huán)狀浮動活塞50，其密封圈51和52分別與沖擊器心軸29和補(bǔ)償殼件38的壁53和54相配合，環(huán)狀浮動活塞50的作用是使內(nèi)孔47中的壓力與沖擊器心軸29和沖擊器殼38、36以及設(shè)有花鍵25、26的內(nèi)部區(qū)域之間的環(huán)狀區(qū)域的壓力達(dá)到均衡?；钊?0也考慮了由于熱膨脹而帶來的體積變化。浮動活塞50受到盤形彈簧58向上的偏壓，該盤形彈簧58作用在浮動活塞50的下端面和臺肩43的上端面之間。第二個浮動活塞60裝在臺肩43的下面，并用液壓手段使內(nèi)孔壓力與上壓力心軸42和上壓力殼38之間的環(huán)狀空間61中的壓力達(dá)到均衡?；钊?0也帶有密封圈63和64，以防止液體由此泄漏，盤形彈簧65將偏壓向下施加在浮動活塞60上。
震擊器13的高壓部分包括上、下心軸42、66和壓力殼67。在心軸66的上端向外延伸的臺肩69(如圖2D)帶有一個高壓密封環(huán)70，以便使活塞貼在殼67的內(nèi)壁72上滑動。臺肩69通過螺紋39與上壓力心軸42的下端連接。上計量部件74裝在殼38的下端，下計量部件75裝在下殼件68的上端，該下計量部件75與上計量部件74的結(jié)構(gòu)相同。在活塞69和上計量部件74之間的環(huán)狀空間76形成上高壓腔，在下計量部件75與活塞69之間的環(huán)狀空間77形成了下高壓腔。心軸42和殼38之間的環(huán)狀空間61形成與高壓腔76相連的補(bǔ)償腔，心軸66與殼68之間的下部環(huán)狀空間84構(gòu)成一與下高壓腔77相連的補(bǔ)償腔。所有高壓腔和補(bǔ)償腔都注滿了粘度適當(dāng)?shù)囊簤河汀?br> 補(bǔ)償腔61的上端由浮動活塞60構(gòu)成，補(bǔ)償腔84的下端由另一浮動活塞85構(gòu)成(圖2E)，浮動活塞85由彈簧86向上施加偏壓作用。彈簧86安裝在環(huán)87上，環(huán)87是由套筒88和卡箍89支撐在心軸66上。內(nèi)、外密封圈82、83用于防止液體泄漏。通過開口處87′浮動活塞85的下端面與心軸組件20的內(nèi)孔47相連通。活塞60、85和50在防止腔57、61、76、77和84中的液壓油以及高壓密封圈免受鉆井泥漿的污染損壞的同時，考慮到由熱效應(yīng)帶來的壓力平衡和體積變化。
如圖2C所示，上壓力心軸42設(shè)有一小段具有增大直徑的外表面101的區(qū)段100。當(dāng)心軸組件20處于如圖所示的待擊發(fā)位置時，該表面101處于與計量組件74內(nèi)表面上的高壓密封件相配合。該表面101與這種密封件的配合顯示出在心軸組件20和其活塞69向上運(yùn)動時必定伴隨著計量組件74計量液壓油量。與此相似，當(dāng)心軸66上的下閥頭112與下計量組件75孔中的高壓密封配合時，心軸組件20和活塞69向下運(yùn)動必定伴隨著下計量組件75計量液壓油量。由于計量組件74和75結(jié)構(gòu)相同，但相向布置，因此只對下計量組件75進(jìn)行詳細(xì)描述。
參照圖3，下計量組件75包括一長套筒104，該套筒104通過螺紋80與補(bǔ)償殼68的上端部105連接。用密封圈106把套筒104與壓力殼67密封住。在套筒104上部設(shè)有一軸向孔107，孔107向下延伸到直徑縮小的計量孔108。計量孔108下壁與軸向孔109相交，軸向孔109向下通到橫向孔110，橫向孔110與壓力殼67和套筒104下部之間的環(huán)狀空間111相連通。一對橫向孔115和116將環(huán)狀空間111與壓力心軸66和補(bǔ)償殼68之間的環(huán)狀空間117相連通。環(huán)狀空間117向下通到補(bǔ)償腔84。
計量閥芯120滑動地裝在孔108中，并受盤形彈簧121向下偏壓作用。盤形彈簧121由蓋122固定。蓋122上可有一通孔130，或在蓋122下面設(shè)置一些徑向孔穿過套筒104上部筒壁。在閥芯120的下端最好設(shè)有徑向延伸的槽123或其它裝置，以確保通過閥芯120的外壁和孔108的內(nèi)壁之間的間隙124來進(jìn)行流量限制。根據(jù)井下溫度和系統(tǒng)中所使用的液壓油的粘度，將間隙124設(shè)計得相當(dāng)小，以達(dá)到最佳的震擊效果。
在靠近孔壁114的下端，套筒104上的環(huán)狀凹槽126中裝有高壓密封組件125。凹槽126的下端由補(bǔ)償殼68的105部分的上端構(gòu)成。一旦密封組件125與心軸頭112的外表面接合，在心軸66進(jìn)一步向下運(yùn)動時，該密封組件125就能阻止液壓油從計量套筒104的孔115中泄漏，只要密封件125與心軸頭112的外表面接合，在心軸66向下運(yùn)動時必定伴隨著計量的液流通過閥芯120從高壓腔77進(jìn)入補(bǔ)償腔84中。一旦心軸頭112的上端離開密封件125，就立刻形成一個大旁路區(qū)，從而使心軸組件20能在殼21中下落，并用撞擊面33沖擊承撞面34。
如上所述，上計量組件74與下計量組件75結(jié)構(gòu)相同，并包括一個向上安裝的閥座芯130。該閥座芯130裝在套筒131中所構(gòu)成的軸向孔中，套筒131固定在補(bǔ)償殼38上。套筒131靠近它的上端設(shè)有高壓密封件132，該密封件132與心軸42上的閥頭100共同發(fā)生作用。一旦閥頭100的上端表面與密封件132接合，在其繼續(xù)向上運(yùn)動時，從高壓腔76穿過閥座芯130進(jìn)入補(bǔ)償腔61的液壓油必定會計量。這樣就減慢了心軸組件20向上運(yùn)動的速度。從而在地面上的管柱中能進(jìn)行變形。一旦閥頭100離開密封件132，心軸組件20就加速向上，從而在向上的方向上引起震動沖擊。
如附圖所示將零部件組裝起來，并將高壓腔76、77和補(bǔ)償腔61、84中都注滿合適的液壓油?；ㄦI腔57中也可注滿液壓油，或注滿一種更適合于在苛刻條件下進(jìn)行潤滑的油。當(dāng)鉆具下到井筒時，將震擊器13連接在鉆鋌柱的上端上，并借助于連線在花鍵26的下端的螺母30使其延長。如果在鉆井過程中將震擊器設(shè)在鉆具的中性點以上，那么震擊器13仍保持張緊狀態(tài)。當(dāng)泵送的鉆井泥漿穿過震擊器13時，在鉆頭11噴嘴上方的較高的內(nèi)壓力就產(chǎn)生張緊力?；ㄦI25和26將扭矩從心軸組件20傳遞到心軸下面的與鉆鋌連接的殼21上。
心軸20內(nèi)的鉆井泥漿不會污染和損害高壓密封件125和132或活塞密封件70，這是由于用浮動活塞60和85將充滿液壓油的腔61、76、77和84與鉆井泥漿隔開。花鍵腔57也用浮動活塞50與鉆井泥漿隔離開。花鍵腔57和補(bǔ)償腔61、84都能承受通過孔44和橫向空間87′在心軸20中的壓力。因此，這些密封件和液壓油接觸不到環(huán)狀通道中含有鉆屑或其它碎石的鉆井泥漿。
即使震擊器13下面的鉆鋌柱或鉆頭被卡在井筒中，震擊器13能夠作如下的向上沖擊動作。心軸20下到殼21中，以便使上心軸頭100和下心軸頭112分別接近相應(yīng)的計量套筒131和104。當(dāng)上心軸頭100的下部與高壓密封件132接合時，針閥130打開使液壓油從補(bǔ)償腔61流到壓力腔76中。當(dāng)下心軸頭112與高壓密封件125接合時，在鉆機(jī)測井電纜張力指示器上能夠看到阻止其向下運(yùn)動的阻力。不釋放其它的負(fù)荷，管子就被提起。由于上心軸頭100與高壓密封件132接合，心軸向上運(yùn)動將引起針閥130坐下，并限制從壓力腔76流入補(bǔ)償腔61的液壓油。被限制的液流提供了司鉆時間，以提起鉆具并儲存勢能。一旦心軸頭100向上測量并離開高壓密封件132時，心軸20就向上加速運(yùn)動以便使螺母30向花鍵26下端猛烈沖擊，從而將震動沖擊傳遞給被卡部位。鉆管可以反復(fù)下放，然后讓鉆管延伸，以便將一連串的沖擊傳遞給被卡物體，直到被撞松為止。
對于震擊器向下震擊，將心軸20在殼21內(nèi)下放，直到測井電纜指示器上能看到其不能進(jìn)一步下放為止。該指示器信號表示下心軸頭112已能觸到下計量組件75上的高壓密封件125。當(dāng)上心軸頭110碰到密封件132時，由于針閥130打開，上心軸頭100不阻止其向下運(yùn)動。然后司鉆釋放心軸20上的負(fù)荷，該負(fù)荷使下心軸頭112在活塞69會產(chǎn)生對通過針閥120進(jìn)入補(bǔ)償腔84的液壓油進(jìn)行計量時緩慢地通過套筒104。當(dāng)下心軸頭112上部外表面離開高壓密封件125時，心軸組件20就突然向下落使撞擊面33撞擊承撞面34。所產(chǎn)生的震動沖擊通過殼21傳給下面的被卡物體。通過提升心軸20進(jìn)行反復(fù)震動沖擊，直到阻力表明上心軸頭100先與密封件132接合為止，這些使下心軸頭112和套筒104處于待擊狀態(tài)，然后釋放震擊器13上的重量從而使震擊器松開、撞擊。
浮動活塞60、85、和50確保在補(bǔ)償腔和花鍵腔中的壓力與心軸組件20的內(nèi)孔47里的壓力基本相等，并容許因熱膨脹引起的微小體積變化。對內(nèi)部而不是外部的壓力補(bǔ)償具有幾個優(yōu)點。殼21中的孔形成薄弱點，在彎曲轉(zhuǎn)動過程中受周期應(yīng)力的作用，這種作用可導(dǎo)致疲勞破壞。當(dāng)具有外部補(bǔ)償?shù)恼饟羝鞅惶岢隹淄鈺r，鉆井泥漿從鉆具外部的孔隙中向下流出這可注意到鉆具的油漏。而且，由于經(jīng)過鉆頭噴嘴后壓力下降，震擊器內(nèi)部的壓力則高于環(huán)狀通道的壓力，這就使得通過液壓油的密封件的泄漏流到外面，從而防止環(huán)狀通道中的鉆井泥漿中的顆粒損傷密封件。
圖4所示為本發(fā)明的另一個最佳實施例。當(dāng)鉆進(jìn)很斜的定向孔時，有必要釋放相當(dāng)重的負(fù)荷，以使鉆柱下到孔底。這樣重的負(fù)荷有可能引起震擊器釋放并向下沖擊。如果發(fā)生這種情況，負(fù)荷釋放作用將在地面進(jìn)行，并可能向下沖擊。一般說來，在地面將不會出現(xiàn)任何問題，這是由于鉆管處在鉆機(jī)吊機(jī)的牢固控制之下。但如果震擊器完全封閉，鉆管放在滑套里，例如當(dāng)增加另一個接頭或管架時，震擊器下面的鉆鋌將開始向下運(yùn)動。然后，震擊器的作用就象套筒連接一樣，直到達(dá)到殼和心軸之間的自由行程的盡頭，而且震擊器處于待擊狀態(tài)。當(dāng)震擊器處于待沖擊狀態(tài)時，若震擊器下面的底孔裝置的突然止住，就能使張力沖擊波通過鉆管傳給地面，這種突然止住可能將鉆管從滑套中擊出。這一點是可以預(yù)想到的。
為了減少這種可能出現(xiàn)的問題，當(dāng)震擊器從準(zhǔn)備好了的位置伸出時，需要以一種限制震擊器自由伸出的裝置。另外，當(dāng)震擊器從待擊發(fā)狀態(tài)關(guān)閉時，該裝置允許其較好自由的運(yùn)動。換句話說，由改進(jìn)所提供的阻尼是定向偏置。通過在心軸部分66上的截圓錐狀的(frusto-Conical)表面142來實現(xiàn)這種阻尼。該心軸部分66從下閥頭112的上外表面直徑113到心軸部分的標(biāo)準(zhǔn)直徑143是逐漸減小的。錐形表面142和計量套筒104的孔外表面114之間所形成的環(huán)狀區(qū)域144構(gòu)成了一液壓油旁路通道，當(dāng)殼21相對于心軸20從圖2A-2E所示的待擊發(fā)位置向下運(yùn)動時，該通道在截面尺寸上是逐漸減小到零。而且高壓密封件125達(dá)到閥頭表面113。換句話說，在向下震擊過程中，當(dāng)心軸20相對殼21從待擊發(fā)位置向下運(yùn)動時，通道的橫截面尺寸是逐漸增大的。心軸20的向下移動僅僅在沖程開始時受到限制，而且限制作用很快衰減。以致沖擊以同一速度進(jìn)行，好象通道阻尼不存在一樣。當(dāng)然，液壓油流體在通道144被切斷之后，液壓油流體就必須完全從阻尼套筒104的閥針120所形成的計量通道中穿過。
在凱斯林(Kisling)的專利3，709，478中所示的機(jī)械鉆井震擊器中，通過提供在下調(diào)節(jié)套筒上的錐形內(nèi)表面達(dá)到相同的阻尼原理。該錐形內(nèi)表面與在心軸的相鄰?fù)獗砻嫔系耐獠考雍窕蚺c可移動的套筒共同作用。錐面是向上、向外傾斜，且這樣設(shè)置，使得錐形表面小直徑處在殼的待擊發(fā)位置時，環(huán)繞套筒或加厚處之間的間隙非常小。這樣，如果震擊器已關(guān)閉且心軸開始向下運(yùn)動，為了向下加速并防止震擊器沖擊時產(chǎn)生張力振動波，使錐形表面與套筒活塞的外表面之間的旁路通道逐漸減小到近乎于零。
到此，我們應(yīng)對這種新改進(jìn)型液力鉆井震擊器有所認(rèn)識。該震擊器包括了本發(fā)明所有的目的和特征。針閥的作用是減慢心軸的運(yùn)動，并根據(jù)液壓油流動的方向起止回閥作用。用棉花球和類似物阻塞環(huán)狀阻尼孔比堵圓孔更困難，這是由于圓形孔必然能渡過。針閥為自清潔式。在震擊器重新沖擊時，該針閥能夠?qū)⒘粼诃h(huán)狀阻尼孔中的任何雜物清除掉。這種針閥易于用其它的不同規(guī)格的針來替換，這樣可以改變震擊器的操作性能。換用不同粘性的液壓油就可改變操作特性，而這種替換不需將鉆具拆開。除了在下機(jī)構(gòu)75中使用特殊的帶有較小的出口直徑的針閥外，對于上、下沖擊腔來說基本上能夠使用同一計量機(jī)構(gòu)。擴(kuò)大的間隙提供下鉆負(fù)荷，該負(fù)荷約為向上沖擊負(fù)荷的1/3。由于有2個獨(dú)立的密封腔，盡管其中一個腔可能沒有壓力，震擊器仍能在一個方向上操作。由于在本發(fā)明中沒有使用一般的滑動套筒活塞作為分離裝置，因此，避免了滑動磨損，而這種滑動磨損會降低針閥的使用效果。在這里公開的針閥的制造成本比套筒活塞便宜得多，套筒活塞必須保持非常緊密的配合。本發(fā)明中的震擊器即能夠向上或向下沖擊震動，也能夠象這里所描述和圖示的那樣，在兩個方向上進(jìn)行沖擊。
由于在已公開的實施例中，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，能做出的一定的變化或修改，附屬的權(quán)利要求書的目的在于將屬于本發(fā)明思想和范圍內(nèi)的所有的變化和修改包括進(jìn)去。
權(quán)利要求
1.適用于鉆井應(yīng)用的液力震擊器裝置，其特征在于，心軸部件套接在殼部件中，以便在伸出和收縮位置之間作相對運(yùn)動；用于防止所述部件相對轉(zhuǎn)動的裝置；所述部件上的沖擊面適于通過所述心軸部件的伸縮運(yùn)動將對靠的沖擊面帶到所述的其中一個位置；和用于短時限制所述心軸部件朝所述其中一個位置運(yùn)動的裝置，該裝置包括在帶有內(nèi)孔的所述殼部件上的限制裝置和在所述內(nèi)孔中的密封裝置，在所述心軸部件上的活塞裝置能密封地在所述殼部件里的缸體裝置中滑動，所述活塞裝置與所述限制裝置軸向間隔開，以便提供一個適合注滿液壓油的環(huán)狀壓力腔，在所述心軸部件上的增大直徑表面能夠與所述限制裝置所述內(nèi)孔的所述密封裝置相接合，以防止在它們之間發(fā)生泄漏，和在所述限制裝置中的計量通道裝置，用于當(dāng)所述活塞裝置向所述限制裝置運(yùn)動時限制來自所述壓力腔的液壓油流量，所述限制裝置能有效地使所述心軸部件相對所述殼部件的運(yùn)動變慢，直到所述表面裝置與所述孔中的所述密封件脫離接合為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的震擊器，其特征在于，所述限制裝置還包括一個閥座孔，該孔與所述腔相連，和一個裝在該閥座孔中的閥件，所述閥件與所述計量通道的閥座孔之間的間隙很小，因而形成所述計量通路裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的震擊器，其特征在于，所述的閥座孔有一圓筒形壁，所述的閥件是一個圓柱形的銷釘，該銷釘滑動地裝在所述閥座孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的震擊器，其特征在于，還包括用于給所述閥件施加偏壓使其進(jìn)入所述閥座孔中的彈簧裝置，所述彈簧裝置允許所述閥件脫離所述閥座孔以便讓液壓油液流入所述腔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的震擊器，其特征在于，還包括用于給所述銷釘施加偏壓使其進(jìn)入所述閥座孔中的彈簧裝置，所述彈簧裝置允許所述銷釘脫離所述閥座孔以便讓液壓油液流入所述腔中。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的震擊器，其特征在于，在所述銷釘?shù)膬?nèi)端有液流槽，以確保對油流的任何限制基本上是在所述銷釘?shù)耐獗砻婧烷y座孔的內(nèi)表面之間的環(huán)狀間隙空間中進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的震擊器，其特征在于，心軸上的所述表面裝置由心軸的增大直徑部分所提供，因此，當(dāng)所述增大直徑部分相對于所述限制裝置軸向隔開時，液壓油液能自由地在所述心軸和所述限制裝置的所述內(nèi)孔之間流動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的震擊器，其特征在于，還包括一個在所述心軸和所述殼部件之間形成的環(huán)狀補(bǔ)償腔，該腔靠近所述高壓腔并在所述限制裝置的相對一端上，所述補(bǔ)償腔注滿了液壓油液，當(dāng)所述活塞裝置朝著相應(yīng)所述限制裝置運(yùn)動時，該補(bǔ)償腔適合接收穿過所述計量通道裝置流入的液壓油流，當(dāng)所述活塞裝置離開相應(yīng)所述限制裝置時，該補(bǔ)償腔適于向所述高壓腔提供液壓油液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的震擊器，其特征在于，還包括一個浮動活塞，該浮動活塞構(gòu)成了所述補(bǔ)償腔的外端，所述浮動活塞可以移動以適應(yīng)所述補(bǔ)償腔的體積變化;和一個在所述心軸里的孔，該孔裝置將該所述心軸的孔內(nèi)的鉆井液體的壓力傳遞給所述浮動活塞。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的震擊器，其特征在于，還包括所述心軸和殼部件上的密封件，用于封閉所述相應(yīng)的防轉(zhuǎn)動裝置，以便使所述相應(yīng)的防轉(zhuǎn)動裝置在一池油中起作用，其中一個所述密封件是另一個浮動活塞，該活塞密封地接合在所述心軸和殼部件之間，所述孔裝置也將其中在心軸孔中的鉆井液體的壓力傳遞給所述另一個浮動活塞，以便使這個壓力與所述油池中的壓力相均衡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液壓鉆井震擊器，這種震擊器包括能在相應(yīng)的伸出和收縮位置之間運(yùn)動的一心軸和一殼，以便將震動沖擊傳遞給被卡物體，心軸上的活塞在殼中的缸中滑動，和一個在殼上的限制組件，該組件有一個內(nèi)密封，該密封與心軸的增大部分接合，以便封閉活塞和限制組件之間的高壓注油腔，限制組件包括針止回閥，當(dāng)心軸的增大部分與密封接合時，該閥提供液壓油從高壓腔中非常緩慢的泄漏。在與高壓腔相對的限制裝置上的注油補(bǔ)償腔有與心軸內(nèi)部壓力相平衡的壓力，心軸內(nèi)部的壓力是通過心軸壁上的孔傳遞的。
文檔編號E21B31/113GK1056333SQ91102908
公開日1991年11月20日 申請日期1991年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月7日
發(fā)明者沃倫·艾斯丘 申請人:安娜鉆機(jī)國際有限公司