一种电驱动智能震击器及操作方法技术

本发明专利技术涉及一种用于石油天然气开采的电驱动智能震击器及操作方法。它能实现钻井过程中遇卡时上、下独立震击且井下智能控制震击力度和延时时间。其技术方案是：本发明专利技术包括上心轴模块、下心轴模块、液缸上接头、液缸下接头、中部液缸、上击延时控制模块、下击延时控制模块、螺旋电缆；控制信号通过螺旋电缆传输到电机，利用电机驱动齿轮旋转进而带动齿圈挡圈旋转从而控制阀芯上阻尼孔的过流面积，达到井下智能控制震击力度和延时时间的目的；采用了上心轴模块和下心轴模块的分体式设计，可根据需要独立实现上击或下击。本发明专利技术具有井下智能调控震击力度和延时时间，控制精度高，调节速度快，操作简单等特点。操作简单等特点。操作简单等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种电驱动智能震击器及操作方法


[0001]本专利技术涉及石油天然气开采钻井工具
，特别涉及一种电驱动智能震击器及操作方法。

技术介绍

[0002]震击器是一种利用震击器上部钻柱的拉压蓄能对被卡的下部钻具进行向上或向下冲击震击的井下工具，作为一种极为有效的解卡钻具，在石油钻采的行业中已经被广泛的应用。
[0003]现如今世界各国石油钻探行业中采用的震击器按照作用原理分为机械式、液压式和液压
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机械式三种；按照震击方向分为上击式、下击式和双向式。
[0004]震击器通常会根据需要调节震击力度、延时时间等震击参数，现有的震击器一般只能在井口进行调节且需要拆、装，难以针对井下卡钻工况进行井下智能调控，以使震击器在可控制的范围内达到最好的震击解卡效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电驱动智能震击器及操作方法，以解决上述
技术介绍
中提出的震击器缺乏便捷的调节方式及井下智能调节等问题。
[0006]针对上述问题，本专利技术提供如下技术方案：一种电驱动智能震击器及操作方法及操作方法，包括上心轴模块、下心轴模块、液缸上接头、液缸下接头、中部液缸、上击延时控制模块、下击延时控制模块、螺旋电缆；所述上心轴模块包括上心轴、上部外套筒、定位套筒、密封防尘圈、金属导电环；所述下心轴模块包括下心轴、下部外套筒、密封防尘圈、金属导电环；所述上击延时控制模块包括上击活塞阀芯、电机、上击齿轮、齿圈挡圈A、上击电机安装架；所述下击延时控制模块包括下击活塞阀芯、电机、下击齿轮、齿圈挡圈B、下击电机安装架；所述液缸上接头、中部液缸、液缸下接头连接组成整个震击器的外壳主体；所述上击延时控制模块安装于上心轴模块上；所述下击延时控制模块安装于中部液缸内。
[0007]优选地，所述上部外套筒套装于上心轴的外部，所述上部外套筒的凹槽A处安装密封防尘圈；所述上心轴中部的上心轴花键和液缸上接头内部的上接头花键槽配合；所述金属导电环位于上心轴端面的内螺纹底部；所述定位套筒套装于上心轴端部；所述上击延时控制模块中的上击活塞阀芯将上击液压油腔分为上击延时区和上击加速区；所述螺旋电缆连接上下两个金属导电环与两个电机。
[0008]优选地，所述下部外套筒套装于下心轴上，所述下部外套筒凹槽B处安装密封防尘圈；所述下心轴中部的下心轴花键和液缸下接头内部的下接头花键槽配合；所述金属导电环位于下心轴A段端面的外螺纹段底部；所述下击活塞阀芯将下击液压油腔分为下击延时区和下击加速区。
[0009]优选地，所述上击电机安装架安装在定位套筒与上击活塞阀芯上；所述电机安装在上击电机安装架上，所述电机上安装上击齿轮；所述上击齿轮与套在上击活塞阀芯上的
齿圈挡圈A外啮合；所述齿圈挡圈A开有泄压槽A；上击活塞阀芯上开有阻尼孔A，阻尼孔A由N个小孔构成，N≥2。
[0010]优选地，所述下击活塞阀芯安装于中部液缸内部，并与下击电机安装架连接；所述电机安装在下击电机安装架上，所述电机上安装下击齿轮；所述下击齿轮与套在下击电机安装架内部的齿圈挡圈B内啮合；所述齿圈挡圈B开有泄压槽B；下击活塞阀芯上开有阻尼孔B，阻尼孔B由N个小孔构成，N≥2。
[0011]为了实现本专利技术的目的，本专利技术的另一方面提出了一种电驱动智能震击器的操作方法，本专利技术的方法解决技术问题的技术方案的步骤如下：当需要控制上击力度及上击延时时间时：步骤S1：控制信号通过螺旋电缆传输至上击延时控制模块中的电机，电机控制上击齿轮旋转，上击齿轮带动齿圈挡圈A旋转，齿圈挡圈A上的泄压槽A与上击活塞阀芯上的阻尼孔A匹配，从而上击加速区内的液压油通过泄压槽A、匹配的阻尼孔A与上击延时区连通；步骤S2：通过上提钻杆至预定位置，使上击加速区内的液压油通过匹配的阻尼孔A流入到上击延时区内，上击活塞阀芯因而随着上心轴模块的移动缓慢向上移动，当上击活塞阀芯到达中部液缸的变截面台阶A时，上心轴模块在上部钻具的拉伸蓄能下向上加速运动，碰撞产生向上震击；通过控制电机旋转的圈数来控制匹配的上击活塞阀芯上的阻尼孔A的孔数，从而控制上击力度和上击延时时间。
[0012]当需要控制下击力度及下击延时时间时：步骤S1：控制信号通过螺旋电缆传输至下击延时控制模块中的电机，电机控制下击齿轮旋转，下击齿轮带动齿圈挡圈B旋转，齿圈挡圈B上的泄压槽B与下击活塞阀芯上的阻尼孔B匹配，从而下击加速区内的液压油通过泄压槽B、匹配的阻尼孔B与下击延时区连通；步骤S2：通过下压钻杆至预定位置，使下击加速区内的液压油通过匹配的阻尼孔B流入到下击延时区内，下击活塞阀芯因而随着中部液缸的下移缓慢向下移动，当下击活塞阀芯到达下心轴的变截面台阶B时，中部液缸在上部钻具的压缩蓄能下向下加速运动，碰撞产生向下震击；通过控制电机旋转的圈数来控制匹配的下击活塞阀芯上的阻尼孔B的孔数，从而控制下击力度和下击延时时间。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术电驱动智能震击器及操作方法，采用了模块化设计便于组装和拆卸维修；同时采用上心轴模块和下心轴模块的分体式设计，可根据需要独立实现上击或下击。
[0014]2.本专利技术电驱动智能震击器及操作方法，应用机电液一体技术，通过机电液延时控制装置和智能控制技术，利用电机智能控制阀芯上阻尼孔的过流面积，达到井下智能控制震击力度和延时时间的目的，以便达到最好的震击解卡效果；控制精度高，调节速度快，操作简单。
附图说明
[0015]图1为本专利的整体结构示意图；图2为本专利的上心轴结构示意图；图3为本专利的下心轴结构示意图；图4为本专利的上击控制模块结构示意图；
图5为本专利的上击控制模块局部结构示意图；图6为本专利的下击控制模块结构示意图；图7为本专利的液缸总成结构示意图；图8为本专利的上击液压腔内部结构示意图；图9为本专利的下击液压腔内部结构示意图；图中：1、上心轴模块；2、液缸上接头；201、上接头花键槽；3、中部液缸；301、变截面台阶A；4、液缸下接头；401、下接头花键槽；5、下心轴模块；6、上击延时控制模块；7、下击延时控制模块；8、螺旋电缆；9、上击液压油腔；901、上击延时区；902、上击加速区；10、下击液压油腔；1001、下击延时区；1002、下击加速区；11、下心轴；1101、下心轴花键；1102、变截面台阶B；12、下部外套筒；1201、凹槽B；13、密封防尘圈；14、金属导电环；15、上心轴；1501、上心轴花键；16、上部外套筒；1601、凹槽A；17、定位套筒；18、上击活塞阀芯；1801、阻尼孔A；19、电机；20、上击齿轮；21、齿圈挡圈A；2101、泄压槽A；22、上击电机安装架；23、下击活塞阀芯；2301、阻尼孔B；24、下击齿轮；25、齿圈挡圈B；2501、泄压槽B；26、下击电机安装架。
[0016]具体实施方法下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0017]实施例一：如图1到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电驱动智能震击器及操作方法，包括上心轴模块（1）、下心轴模块（5）、液缸上接头（2）、液缸下接头（4）、中部液缸（3）、上击延时控制模块（6）、下击延时控制模块（7）、螺旋电缆（8）；其特征在于：所述上心轴模块（1）包括上心轴（15）、上部外套筒（16）、定位套筒（17）、密封防尘圈（13）、金属导电环（14）；所述下心轴模块（5）包括下心轴（11）、下部外套筒（12）、密封防尘圈（13）、金属导电环（14）；所述上击延时控制模块（6）包括上击活塞阀芯（18）、电机（19）、上击齿轮（20）、齿圈挡圈A（21）、上击电机安装架（22）；所述下击延时控制模块（7）包括下击活塞阀芯（23）、电机（19）、下击齿轮（24）、齿圈挡圈B（25）、下击电机安装架（26）；所述液缸上接头（2）、中部液缸（3）、液缸下接头（4）连接组成整个震击器的外壳主体；所述上击延时控制模块（6）安装于上心轴模块（1）上；所述下击延时控制模块（7）安装于中部液缸（3）内。2.根据权利要求1所述的一种电驱动智能震击器及操作方法，其特征在于：所述上部外套筒（16）套装于上心轴（15）的外部，所述上部外套筒（16）的凹槽A（1601）处安装密封防尘圈（13）；所述上心轴（15）中部的上心轴花键（1501）和液缸上接头（2）内部的上接头花键槽（201）配合；所述金属导电环（14）位于上心轴（15）端面的内螺纹底部；所述定位套筒（17）套装于上心轴（15）端部；所述上击延时控制模块（6）中的上击活塞阀芯（18）将上击液压油腔（9）分为上击延时区（901）和上击加速区（902）;所述螺旋电缆（8）连接上下两个金属导电环（14）与两个电机（19）。3.根据权利要求1所述的一种电驱动智能震击器及操作方法，其特征在于：所述下部外套筒（12）套装于下心轴（11）上，所述下部外套筒（12）凹槽B（1201）处安装密封防尘圈（13）；所述下心轴（11）中部的下心轴花键（1101）和液缸下接头（4）内部的下接头花键槽（401）配合；所述金属导电环（14）位于下心轴A段（11）端面的外螺纹段底部；所述下击活塞阀芯（23）将下击液压油腔（10）分为下击延时区（1001）和下击加速区（1002）。4.根据权利要求1所述的一种电驱动智能震击器及操作方法，其特征在于：所述上击电机安装架（22）安装在定位套筒（17）与上击活塞阀芯（18）上；所述电机（19）安装在上击电机安装架（22）上，所述电机（19）上安装上击齿轮（20）；所述上击齿轮（20）与套在上击活塞阀芯（18）上的齿圈挡圈A（21）外啮合；所述齿圈挡圈A（21）开有泄压槽A（2101）；上击活塞阀芯（18）上开有阻尼孔A（1801），阻尼孔A（1801）由N个小孔构成，N≥2。5.根据权利要求1所述的一种电驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖仕红，徐扬扬，向茂林，张辉耀，何先友，岳琳琳，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：