專利名稱：一種油氣鉆井井下重復(fù)起震裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鉆井裝置，特別是關(guān)于一種油氣鉆井井下重復(fù)起震裝置。
背景技術(shù)：
在石油開采鉆井中，為了識別地層及鉆頭位置等，需要采用一種在井下重復(fù)起震的裝置，以通過采集這種起震裝置所產(chǎn)生的振動信號，達到識別井下狀態(tài)、地層特性和鉆頭位置等的目的。例如，在叢式井鉆井過程中為防止各井眼之間的碰撞，就需要采用這種工具，來識別鉆頭距風險套管間的距離。因為井眼之間一旦發(fā)生碰撞，其產(chǎn)生的后果是非常嚴重，不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，同時還會造成嚴重的環(huán)境污染。以往解決防碰問題的主要方法是采用井眼軌道設(shè)計、隨鉆測量和防碰掃描等技術(shù)，但在不同的條件下均因存在一定的不足而不能避免將鉆頭打到鄰井套管，因此需要采用一種或多種方式來補充?，F(xiàn)有技術(shù)中，依據(jù)監(jiān)測套管頭振動波的防碰監(jiān)測方法已經(jīng)成為一種防碰監(jiān)測的有效手段，它通過安裝在風險鄰井套管頭部位的加速度傳感器，采集和分析由鉆頭破巖時所產(chǎn)生振動波的信號，判斷井眼是否具有碰撞鄰井套管的風險因素，并基于信號傳播規(guī)律，建立井眼防碰模型，計算鉆頭距鄰井井筒的最近距離。但由于鉆頭信號擴散衰減和地層介質(zhì)的吸收衰減作用以及震動波在套管中傳播時的衰減作用，因此在較深層段的鉆頭信號傳遞的距離有限，限制了此項技術(shù)的深層應(yīng)用。無論是地層特征測量還是鉆頭位置測量，都希望能產(chǎn)生一種具有獨立特征，便于識別而不受或少受外界干擾的信號。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的提供一種能夠監(jiān)測井眼之間防碰和能計算井間距離，并能識別地層特征規(guī)定信號的油氣鉆井井下重復(fù)起震裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種油氣鉆井井下重復(fù)起震裝置，其特征在于它包括一外筒，所述外筒內(nèi)插設(shè)有一具有中心孔的上接頭，所述上接頭頂部的中心孔設(shè)置有與上部鉆具連接的內(nèi)螺紋，所述上接頭通過螺紋連接在所述外筒的上口 ；所述上接頭的中部與所述外筒之間套設(shè)有一彈簧，所述彈簧的底部連接一沖擊錘，所述沖擊錘與所述外筒之間滑動夾設(shè)有一套筒；所述外筒內(nèi)壁的中部具有一加大內(nèi)徑的臺肩，所述臺肩下方的所述外筒內(nèi)壁滑動地設(shè)置有一止推環(huán)，所述止推環(huán)下方的所述外筒內(nèi)壁設(shè)置有一通過外螺紋與其連接的限位環(huán)；所述套筒滑動地穿設(shè)在所述限位環(huán)內(nèi)，所述套筒的上部沿周向均布有三個弧形結(jié)構(gòu)槽，所述套筒外壁的結(jié)構(gòu)槽下方緊密地套設(shè)在一具有漸縮臺肩止推環(huán)內(nèi)；在每一個所述結(jié)構(gòu)槽內(nèi)均卡設(shè)有一弧形卡，所述套筒內(nèi)徑的中部具有一圈凸出的鐵砧，所述鐵砧的垂向設(shè)置有若干連通孔，所述套筒下半段的內(nèi)徑滑動地套設(shè)有一操作套筒，所述操作套筒通過螺紋連接在上接頭的末端；所述操作套筒的上口外緣設(shè)置有控制沖擊錘上行的一圈凸臺；所述套筒下半段的外徑設(shè)置有矩形外花鍵，所述外花鍵滑動地套接一內(nèi)花鍵接頭，所述外筒的下口通過若干螺栓固定連接內(nèi)花鍵接頭；所述外花鍵末端通過螺紋連接一下接頭，所述下接頭外壁設(shè)置有用于連接下部鉆具的螺紋。[0006]所述弧形卡的形狀為30°弧形結(jié)構(gòu)；所述結(jié)構(gòu)槽中內(nèi)部開度小于弧形卡的截面直徑。本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型由于采用彈簧直接連接沖擊錘，而彈簧作為儲能的關(guān)鍵構(gòu)件，通過外筒內(nèi)壁的臺肩與套設(shè)在套筒上的止推環(huán)的漸縮臺肩及沖擊錘的配合擠壓或容納弧形卡，因此可以靈活控制沖擊錘下行擊打套筒的鐵砧。2、本實用新型由于在操作套筒頂部的外緣設(shè)置有一圈凸臺用于推動沖擊錘上行，使壓縮彈簧儲蓄能量，因此使鉆具運行更加穩(wěn)定、機械結(jié)構(gòu)簡單、可靠、易于實現(xiàn)起震。
3、本實用新型為了避免弧形卡掉入套筒的內(nèi)腔，在結(jié)構(gòu)槽中采用內(nèi)部開度小于弧形卡的截面直徑，因此使部分弧形卡突出到套筒內(nèi)腔中的三個卡點承托沖擊錘更加牢固，延長了震動裝置的使用壽命。4、本實用新型由于采用套筒下部的矩形外花鍵結(jié)構(gòu)連接內(nèi)花鍵接頭，因此可以實現(xiàn)震源內(nèi)使外筒的上、下伸縮行程的同時增大傳遞上部鉆具的扭矩。5、本實用新型由于在上接頭與外筒上口、上接頭的末端與操作套筒和套筒與下接頭分別通過細牙螺紋固定連接，因此可以降低對密封的要求。本實用新型可以廣泛用于油氣鉆探施工中需要井下重復(fù)起震需要標志振動信號的作業(yè)之中。

[0008]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖[0009]圖2是套筒的結(jié)構(gòu)槽結(jié)構(gòu)示意圖[0010]圖3是圖2的剖視示意圖[0011]圖4是弧形卡的結(jié)構(gòu)示意圖[0012]圖5是套筒的結(jié)構(gòu)槽與弧形卡連接狀態(tài)示意圖[0013]圖6是止推環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖[0014]圖7是操作套筒的局部結(jié)構(gòu)示意圖[0015]圖8是套筒與內(nèi)花鍵接頭的連接狀態(tài)示意圖[0016]圖9是彈簧處于鉆具自然狀態(tài)示意圖[0017]圖10是彈簧處于鉆具上提狀態(tài)示意圖[0018]圖11是限位環(huán)上移至止推環(huán)底部狀態(tài)示意圖[0019]圖12是外筒的臺肩下行至止推環(huán)頂部狀態(tài)示意圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。如圖1所示，本實用新型裝置包括一外筒1，外筒I內(nèi)插設(shè)有一具有中心孔的上接頭2，上接頭2頂部的中心孔設(shè)置有與上部鉆具連接的內(nèi)螺紋21，上接頭2通過螺紋連接在外筒I的上口。上接頭2的中部與外筒I之間套設(shè)有一彈簧3，彈簧3的底部連接一沖擊錘4，沖擊錘4與外筒I之間滑動夾設(shè)有一套筒5。外筒I內(nèi)壁的中部具有一加大內(nèi)徑的臺肩la，在臺肩Ia下方的外筒I內(nèi)壁滑動地設(shè)置有一止推環(huán)6，在止推環(huán)6下方的外筒I內(nèi)壁設(shè)置有一通過外螺紋與其連接的限位環(huán)7。套筒5滑動地穿設(shè)在限位環(huán)7內(nèi)，套筒5的上部沿周向均布有三個弧形的結(jié)構(gòu)槽51 (如圖2、圖3所示)，在套筒5外壁結(jié)構(gòu)槽51的下方緊密地套設(shè)在一具有漸縮臺肩61的止推環(huán)6內(nèi)(如圖6所示)。在每一個結(jié)構(gòu)槽51內(nèi)均卡設(shè)有一弧形卡8 (如圖4、圖5所示)，套筒5內(nèi)徑的中部具有一圈凸出的鐵砧52，在鐵砧52的垂向設(shè)置有若干連通孔53，套筒5下半段的內(nèi)徑滑動地套設(shè)有一操作套筒9，操作套筒9通過螺紋連接在上接頭2的末端。操作套筒9的上口外緣設(shè)置有控制沖擊錘4上行的一圈凸臺91 (如圖7所示)。套筒5下半段的外徑設(shè)置有矩形外花鍵54，外花鍵54滑動地套接一內(nèi)花鍵接頭10 (如圖1、圖8所示)，外筒I下口通過若干螺栓固定連接內(nèi)花鍵接頭10。外花鍵54末端通過螺紋連接一下接頭11，下接頭11外壁設(shè)置有用于連接下部鉆具的螺紋111。上述實施例中，如圖4、圖5所示，弧形卡8的形狀為30°弧形結(jié)構(gòu)。為了避免弧形卡8掉入套筒5的內(nèi)腔，在弧形結(jié)構(gòu)槽51中內(nèi)部開度小于弧形卡8的截面直徑。上述實施例中，如圖1、圖8所示，套筒5下部的矩形外花鍵54與內(nèi)花鍵接頭10配合，以實現(xiàn)外筒I上、下伸縮行程的同時增大傳遞上部鉆具的扭矩。上述實施例中，如圖6、圖9、圖10、圖11所示，止推環(huán)6的漸縮臺肩61用于控制弧形卡8伸開或收縮，止推環(huán)6的漸縮臺肩61的內(nèi)徑大于弧形卡8的弧形外徑，當弧形卡8脹開時可以進入止推環(huán)6的漸縮臺肩61中，使沖擊錘4下落。上述實施例中，如圖1所示，外筒I與上接頭2之間安裝的彈簧3可以根據(jù)工作需要軸向伸長或壓縮，沖擊錘4通過壓縮彈簧3儲蓄能量(如圖12所示)，釋放時用于擊打下部套筒5的鐵砧52處(如圖11所示)，使下接頭11向下的沖擊起震。上述實施例中，如圖1所示，上接頭2與外筒I上口、上接頭2的末端與操作套筒9和套筒5與下接頭11分別通過細牙螺紋固定連接。上述實施例中，套筒5上開有連通孔53，用于沖擊作用時排除流體對沖擊的影響。上述實施例中，如圖12所示，止推環(huán)6與套筒5為緊密配合，當外筒I內(nèi)壁的限位環(huán)7推動止推環(huán)6向上運動，止推環(huán)6向內(nèi)擠推弧形卡8，使弧形卡8進入套筒5的弧形結(jié)構(gòu)槽51內(nèi)，并有部分弧形卡8突入套筒5的內(nèi)壁，形成三個控制沖擊錘4下行的卡點。上述實施例中，如圖9、圖10、圖11所示，當外筒I內(nèi)壁的臺肩Ia與止推環(huán)6頂部接觸，共同行至套筒5的結(jié)構(gòu)槽51處均在同一水平位置時，弧形卡8脹開卡靠在止推環(huán)6的漸縮臺肩61內(nèi)，使套筒5內(nèi)壁承托沖擊錘4的三個卡點消失，彈簧3釋放彈性動能帶動沖擊錘4迅速下行，沖擊錘4沖擊套筒5的鐵砧52實現(xiàn)起震。本實用新型裝置的起震方法包括以下步驟I)如圖9所示，正常鉆進狀態(tài)時，彈簧3處于自然伸展狀態(tài)，此時沖擊錘4與套筒5鐵砧52之間處于貼合狀態(tài)。而止推環(huán)6的漸縮臺肩61與套筒5的結(jié)構(gòu)槽51正處于同一水平位置，弧形卡8外側(cè)卡靠在止推環(huán)6的漸縮臺肩61中。震源在鉆壓的作用下，其內(nèi)花鍵接頭10與下接頭11 一直處于貼合狀態(tài)。鉆進扭矩靠套筒5的花鍵副傳遞，鉆壓通過內(nèi)花鍵接頭10底部與下接頭11的接觸傳遞。震源不會產(chǎn)生震擊作用，只是作為鉆具的一部分傳遞扭矩和鉆壓。2)如圖10所示，根據(jù)檢測要求，需要起震時，首先停止鉆具轉(zhuǎn)動，上提上部鉆具，上接頭2帶動操作套筒9 一同上移，操作套筒9的凸臺91推動沖擊錘4和彈簧3整體上移，此時彈簧3仍然處于自然伸展狀態(tài)。限位環(huán)7也隨著外筒I一同上移。由于套筒5末端連接下接頭11，而下接頭11又和井下動力鉆具及鉆頭連接，因此靠自重保持靜止不動，且鉆頭仍與地層接觸。3)如圖11所示，當沖擊錘4上移至弧形卡8上端時，限位環(huán)7與止推環(huán)6接觸，上部鉆具還在繼續(xù)上行，限位環(huán)7推動止推環(huán)6上行，止推環(huán)6的漸縮臺肩61向內(nèi)擠推弧形卡8，使弧形卡8進入套筒5的結(jié)構(gòu)槽51內(nèi)，并有部分弧形卡8突入套筒5的內(nèi)壁形成三個控制沖擊錘4下行的卡點，承托在沖擊錘4底部，停止鉆具的上提。4)如圖12所示，下放上部鉆具，由于弧形卡8限制了沖擊錘4下行，而上部鉆具帶動上接頭2繼續(xù)下行，進而使彈簧3受壓儲蓄能量，當上接頭2帶動外筒I內(nèi)壁臺肩Ia下行至與止推環(huán)6頂部接觸時，此時彈簧3壓縮量為最大，儲蓄能量也達到最大值，震源處于待激發(fā)狀態(tài)。5)上接頭2帶動外筒I繼續(xù)下行，當臺肩Ia下行至止推環(huán)6與套筒5的結(jié)構(gòu)槽51處在同一水平位置時，弧形卡8在沖擊錘4的推擠作用下向外脹開，回到止推環(huán)6的漸縮臺肩61中，使套筒5內(nèi)壁承托沖擊錘4的卡點消失，彈簧3釋放彈性動能帶動沖擊錘4迅速下行沖擊套筒5的鐵砧52實現(xiàn)一次起震，即產(chǎn)生一次標志性信號。6)當沖擊動作完成后，彈簧3恢復(fù)到自然伸展狀態(tài)，震源也恢復(fù)到步驟I)的初始狀態(tài)。重復(fù)上述步驟2)、3)、4)和5)的動作，即可以實施下一次起震。為保證震擊信號不受外界干擾，在上提上部鉆具的動作完成后，需要關(guān)閉鉆機所有動力設(shè)備后，再完成上部鉆具下放的沖擊過程，以減小噪音對檢測信號的影響。上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護范圍之外。
權(quán)利要求1.一種油氣鉆井井下重復(fù)起震裝置，其特征在于它包括一外筒，所述外筒內(nèi)插設(shè)有一具有中心孔的上接頭，所述上接頭頂部的中心孔設(shè)置有與上部鉆具連接的內(nèi)螺紋，所述上接頭通過螺紋連接在所述外筒的上口 ；所述上接頭的中部與所述外筒之間套設(shè)有一彈簧，所述彈簧的底部連接一沖擊錘，所述沖擊錘與所述外筒之間滑動夾設(shè)有一套筒；所述外筒內(nèi)壁的中部具有一加大內(nèi)徑的臺肩，所述臺肩下方的所述外筒內(nèi)壁滑動地設(shè)置有一止推環(huán)，所述止推環(huán)下方的所述外筒內(nèi)壁設(shè)置有一通過外螺紋與其連接的限位環(huán)；所述套筒滑動地穿設(shè)在所述限位環(huán)內(nèi)，所述套筒的上部沿周向均布有三個弧形結(jié)構(gòu)槽，所述套筒外壁的結(jié)構(gòu)槽下方緊密地套設(shè)在一具有漸縮臺肩止推環(huán)內(nèi)；在每一個所述結(jié)構(gòu)槽內(nèi)均卡設(shè)有一弧形卡，所述套筒內(nèi)徑的中部具有一圈凸出的鐵砧，所述鐵砧的垂向設(shè)置有若干連通孔，所述套筒下半段的內(nèi)徑滑動地套設(shè)有一操作套筒，所述操作套筒通過螺紋連接在上接頭的末端；所述操作套筒的上口外緣設(shè)置有控制沖擊錘上行的一圈凸臺；所述套筒下半段的外徑設(shè)置有矩形外花鍵，所述外花鍵滑動地套接一內(nèi)花鍵接頭，所述外筒的下口通過若干螺栓固定連接內(nèi)花鍵接頭；所述外花鍵末端通過螺紋連接一下接頭，所述下接頭外壁設(shè)置有用于連接下部鉆具的螺紋。
2.如權(quán)利要求1所述的一種油氣鉆井井下重復(fù)起震裝置，其特征在于所述弧形卡的形狀為30°弧形結(jié)構(gòu)；所述結(jié)構(gòu)槽中內(nèi)部開度小于弧形卡的截面直徑。
專利摘要本實用新型涉及一種油氣鉆井井下重復(fù)起震裝置，其特征在于它包括一中部具有臺肩的外筒，外筒內(nèi)插設(shè)有上接頭，上接頭連接外筒的上口；上接頭的中部與外筒之間套設(shè)有一連接沖擊錘的彈簧，沖擊錘與外筒之間滑動夾設(shè)有套筒；套筒的上部均布有三個卡設(shè)有弧形卡的結(jié)構(gòu)槽，在結(jié)構(gòu)槽下方套設(shè)有止推環(huán)；止推環(huán)下方的外筒內(nèi)壁設(shè)置有一限位環(huán)；套筒內(nèi)徑的中部具有一圈鐵砧，鐵砧的垂向設(shè)置有若干連通孔，套筒下半段的內(nèi)徑滑動地套設(shè)有操作套筒，操作套筒連接在上接頭的末端；操作套筒的上口外緣設(shè)置有一圈凸臺；套筒下半段的外徑設(shè)置有套接內(nèi)花鍵接頭的外花鍵，外筒的下口固定連接內(nèi)花鍵接頭；外花鍵末端連接下接頭。它可以廣泛用于油氣鉆探井下重復(fù)起震需要信號的作業(yè)之中。
文檔編號E21B28/00GK202832333SQ20122037182
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者劉剛, 周建良, 何保生, 馬加驥, 王平雙, 董照顯, 武廣璦, 于長廣, 靳勇, 曹硯鋒, 文敏 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 中國石油大學(華東)