一种投球可激活式开式震击器的制作方法

本发明属于能源勘探开发工具，具体涉及一种投球可激活式开式震击器。

背景技术：

1、随着页岩气开发的逐渐深入，水平井布井数量越来越多，水平井钻井技术也得到了长足的发展。然而，随之而来的水平段施工垮塌掉块、岩屑床及狗腿度较大等原因造成的卡钻事故也愈发频繁，尤其是，在钻遇裂缝或破碎性地层后，掉块增加，加大了卡钻风险。此外，水平井钻井多运用旋导工具，其自带的扶正器接近满眼，环空间隙小，进一步加剧卡钻风险。

2、现有解卡所用震击类工具的功能适配性及稳定性较差，这导致防卡措施及卡钻处理手段受限，在解卡过程中，起下钻耗时长，极易错过最佳解卡时机，解卡效率极低。此外，长时间震击作业，易造成水平段页岩层垮塌，加剧井下复杂，不利于钻井作业。

技术实现思路

1、针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种投球可激活式开式震击器，该投球可激活式开式震击器能够在下部钻具遇卡时，通过投球以激活开式震击器的内部芯轴，从而对遇卡点进行下击作业以实现有效解卡，能够有效把握最佳解卡时机，非常有利于提高水平井卡钻事故处理成功几率和效率。

2、为此，根据本发明提供了一种投球可激活式开式震击器，包括：外筒，所述外筒的内壁设有限位部；同心布置在所述外筒的内部且具有中心孔道的芯轴，所述芯轴设有贯穿其侧壁的第一过流孔，所述芯轴的下端连接下部钻具；固定套装在所述芯轴的靠近上端位置的防掉密封单元；形成于所述防掉密封单元与所述限位部之间的液压腔，所述液压腔内充满油液；以及布置在所述芯轴的内部的打开工具；其中，所述打开工具构造成能够在第一位置关闭所述第一过流孔，以使所述液压腔处于死腔状态，从而使所述液压腔内的油液对所述芯轴形成支撑，且所述打开工具能够在所述下部钻具遇卡时，通过投憋压球进行憋压下行至第二位置而打开所述第一过流孔，以使所述液压腔与所述中心孔道连通，从而使所述芯轴能够相对于所述外筒轴向运动而激活所述芯轴，以对遇卡点进行下击作业。

3、在一个实施例中，所述打开工具包括：定位滑套，其壁上设有贯穿的第二过流孔；和插装在所述定位滑套内的驱动滑套，其内壁设有径向向内缩的弹性内凸台，用于与所述憋压球适配憋压以形成循环压差；其中，所述定位滑套的外表面设有弹性外凸台，在所述芯轴的内壁设有在轴向上彼此间隔开的第一定位槽和第二定位槽，所述定位滑套构造成能够使所述弹性外凸台与所述第一定位槽适配而处于所述第一位置，以使所述第二过流孔与所述第一过流孔在轴向上错开，并能够在憋压作用下随所述驱动滑套下行至使所述弹性外凸台与所述第二定位槽适配而处于所述第二位置，以使所述第二过流孔与所述第一过流孔导通。

4、在一个实施例中，所述驱动滑套的上端外壁设有沿径向向外延伸的第一挂接部，所述定位滑套的下端内壁设有沿径向向内延伸的第二挂接部，所述驱动滑套与所述定位滑套通过所述第二挂接部与所述第一挂接部适配而形成挂接，并通过紧固件形成固定连接。

5、在一个实施例中，所述定位滑套的外壁设有花键凸台，所述芯轴的内壁设有花键槽，所述花键凸台与所述花键槽适配安装，用于使所述第二过流孔与所述第一过流孔在周向上保持对应。

6、在一个实施例中，所述打开工具还包括布置在所述驱动滑套的下游端的捕球套，用于拦截所述憋压球，

7、其中，所述捕球套的上端设有沿径向向外延伸的第三挂接部，在所述芯轴的内壁设有沿径向向内延伸的第四挂接部，所述第四挂接部与所述第三挂接部适配以对所述捕球套形成挂接。

8、在一个实施例中，所述捕球套构造成上端开口而下端封闭，且所述捕球套的壁上设有过流通槽。

9、在一个实施例中，所述外筒构造成包括从上到下依次连接的第一外筒体、中接头和第二外筒体，所述限位部形成于所述中接头的上端位置。

10、在一个实施例中，所述芯轴构造成包括小径段和连接在所述小径段的下端的大径段，所述液压腔处于所述第一外筒体与所述小径段的径向之间，且所述第一过流孔设置在所述小径段上。

11、在一个实施例中，所述第二外筒体的内壁面设有内多边形接合面，所述芯轴的大径段的外表面设有外多边形接合面，所述内多边形接合面能够与所述外多边形接合面适配连接，以传递钻井扭矩。

12、在一个实施例中，所述防掉密封单元包括：

13、套设在所述芯轴上的限位环，其能够与所述限位部适配，以限定所述芯轴相对于所述外筒的轴向运动行程，且所述限位环设有贯穿其侧壁的第三过流孔，所述第三过流孔与所述第一过流孔对应连通；

14、设置在所述限位环的轴向上端的活塞，所述活塞与所述第一外筒体及所述芯轴之间均形成密封；以及

15、用于锁紧所述活塞的锁紧环，其与所述芯轴固定连接。

16、在一个实施例中，所述限位环的内壁设有平键凹槽，所述小径段的外表面设有平键凸台，所述平键凸台与所述平键凹槽适配安装，用于保持所述第三过流孔与所述第一过流孔的连通。

17、在一个实施例中，在所述锁紧环的轴向外侧设有用于防止所述锁紧环松动的卡簧，所述芯轴的上端设有用于适配安装所述卡簧的卡簧槽。

18、在一个实施例中，在所述活塞的外表面设有多个沿轴向均布的第一密封槽，在所述第一密封槽内安装有第一密封件，在所述芯轴的小径段设有多个沿轴向均布的第二密封槽，在所述第二密封槽内安装有第二密封件。

19、在一个实施例中，所述中接头的内径小于所述第一外筒体及第二外筒体的内径，在所述芯轴与所述第二外筒体之间形成有环空腔体，在所述第二外筒体的靠近所述中接头的一端设有呼吸孔，用于连通所述环空腔体与外部环空。

20、在一个实施例中，在所述中接头的内壁设有至少2个轴向间隔开分布的环形凹槽，在所述环形凹槽内安装有扶正密封环。

21、在一个实施例中，在所述中接头的上端内壁设有环形坐配凹槽以形成所述限位部，且所述限位环的下端面设有坐配锥面，用于与所述环形坐配凹槽适配，以限定所述芯轴相对于所述外筒向下运动的行程。

22、与现有技术相比，本申请的优点之处在于：

23、本发明的投球可激活式开式震击器能够在正常钻进时作为刚性短节接在钻柱上，并能够在下部钻具遇卡时，通过投球以激活开式震击器内部芯轴，对遇卡点进行下击作业，从而能够有效把握最佳解卡时机，实现初期干预，确保水平井卡钻事故处理成功几率和效率。该投球可激活式开式震击器采用捕球套捕获憋压球，或者憋压球也可以采用可溶材料和生物降解材料，进行自行消解，后续过程无需钻除憋压球，极大地简化了作业工序，满足正常钻进和卡钻处理过程中对泵压的要求。此外，该投球可激活式开式震击器中采用的密封组件采用耐高温高压密封圈，其余为纯机械结构，性能稳定，可靠耐用，在保证密封性能的同时，还能够有效延长其使用寿命。

技术特征：

1.一种投球可激活式开式震击器，包括：

2.根据权利要求1所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，所述打开工具(30)包括：

3.根据权利要求2所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，所述驱动滑套(7)的上端外壁设有沿径向向外延伸的第一挂接部(72)，所述定位滑套(2)的下端内壁设有沿径向向内延伸的第二挂接部(21)，

4.根据权利要求2或3所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，所述定位滑套(2)的外壁设有花键凸台(26)，所述芯轴(12)的内壁设有花键槽(127)，所述花键凸台(26)与所述花键槽(127)适配安装，用于使所述第二过流孔(24)与所述第一过流孔(129)在周向上保持对应。

5.根据权利要求2所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，所述打开工具还包括布置在所述驱动滑套(7)的下游端的捕球套(9)，用于拦截所述憋压球(8)，

6.根据权利要求5所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，所述捕球套(9)构造成上端开口而下端封闭，且所述捕球套(9)的壁上设有过流通槽(93)。

7.根据权利要求1到3中任一项所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，所述外筒构造成包括从上到下依次连接的第一外筒体(1)、中接头(10)和第二外筒体(11)，所述限位部形成于所述中接头(10)的上端位置。

8.根据权利要求7所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，所述芯轴(12)构造成包括小径段和连接在所述小径段的下端的大径段，所述液压腔(13)处于所述第一外筒体(1)与所述小径段的径向之间，且所述第一过流孔(129)设置在所述小径段上。

9.根据权利要求8所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，所述第二外筒体(11)的内壁面设有内多边形接合面(112)，所述芯轴(12)的大径段的外表面设有外多边形接合面(121)，所述内多边形接合面(112)能够与所述外多边形接合面(121)适配连接，以传递钻井扭矩。

10.根据权利要求8所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，所述防掉密封单元(20)包括：

11.根据权利要求10所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，所述限位环(6)的内壁设有平键凹槽(63)，所述小径段的外表面设有平键凸台(123)，所述平键凸台(123)与所述平键凹槽(63)适配安装，用于保持所述第三过流孔(62)与所述第一过流孔(129)的连通。

12.根据权利要求10所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，在所述锁紧环(3)的轴向外侧设有用于防止所述锁紧环(3)松动的卡簧，所述芯轴(12)的上端设有用于适配安装所述卡簧的卡簧槽(126)。

13.根据权利要求10所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，在所述活塞(4)的外表面设有多个沿轴向均布的第一密封槽(41)，在所述第一密封槽(41)内安装有第一密封件(5)，

14.根据权利要求8所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，所述中接头(10)的内径小于所述第一外筒体(1)及第二外筒体(11)的内径，在所述芯轴(12)与所述第二外筒体(11)之间形成有环空腔体(15)，在所述第二外筒体(11)的靠近所述中接头(7)的一端设有呼吸孔(11a)，用于连通所述环空腔体(15)与外部环空。

15.根据权利要求14所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，在所述中接头(10)的内壁设有至少2个轴向间隔开分布的环形凹槽(101)，在所述环形凹槽(101)内安装有扶正密封环(16)。

16.根据权利要求14所述的投球可激活式开式震击器，其特征在于，在所述中接头的上端内壁设有环形坐配凹槽(102)以形成所述限位部，且所述限位环(6)的下端面设有坐配锥面(61)，用于与所述环形坐配凹槽(102)适配，以限定所述芯轴(12)相对于所述外筒向下运动的行程。

技术总结本发明提供一种投球可激活式开式震击器，包括：外筒，外筒的内壁设有限位部；同心布置在外筒的内部且具有中心孔道的芯轴，芯轴设有贯穿其侧壁的第一过流孔，芯轴的下端连接下部钻具；固定套装在芯轴的靠近上端位置的防掉密封单元；形成于防掉密封单元与限位部之间的液压腔，液压腔内充满油液；以及布置在芯轴内的打开工具；其中，打开工具构造成能够在第一位置关闭第一过流孔，以使液压腔处于死腔状态，从而使液压腔内的油液对芯轴形成支撑，且打开工具能够在下部钻具遇卡时，通过投憋压球进行憋压下行至第二位置而打开第一过流孔，以使液压腔与中心孔道连通，从而使芯轴能够相对于外筒轴向运动而激活芯轴，以对遇卡点进行下击作业。技术研发人员：赵建军,孙峰,刘建华,崔晓杰,王甲昌,赵晨熙,张仁龙受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9