震击器、减震器简介.doc

1.    概述
在钻井作业中，由于地质构造复杂、技术措施不当以及泥浆、管柱、井眼等各种原因，常常发生钻具被卡（也就是卡钻）的事故。卡钻对钻井作业影响很大，如果处理不当，不仅消耗时间长，损失钻井进尺，而且可能使事故恶化，甚至造成油气井报废。
震击器是解除卡钻事故的有效工具之一。当钻具遇卡时，可以通过震击器给卡点处向上或向下以强烈的震击力，使卡点松动，从而达到迅速解卡的目的。
由于震击器大大提高了卡钻事故处理效率，因而在钻井和修井作业中震击器得到了广泛应用。
震击器分类与技术条件
一、震击器分类：
1． 按震击器作用效果分类：
（1） 上击类。对被卡钻具施以向上的震击力；
（2） 下击类。对被卡钻具施以向下的震击力；
（3） 上、下震击器结合类。对被卡钻具施以向上或向下的震击力
2． 按震击器作用原理分类：
（1） 机械式；
（2） 液压式
（3） 液压－机械式。
二、型号表示与技术规格
1． 型号表示法
根据SY/T5496-92标准规定，震击器型号表示为：
121
YS

外径尺寸，mm

名称代号，液压上击器

国外生产震击器、减震器产品的厂家很多，生产的两器产品规格品种比较齐全，技术水平也很高。国外之所以生产厂商多、规格品种多、技术发展快，与他们对钻井安全的高度重视密切相关。
国内两器产品的技术性能和质量状况一直在低水平徘徊，难以满足钻井作业对质量好、可靠性高的井下工具产品的需求。我国每年因为作业事故导致直接经济损失数亿圆，其中很大一部分可以减轻甚至避免。在钻井速度和钻井效益越来越受到关注的今天，正确地认识两器产品对于钻井作业的重要意义，设计和制造高水平的两器产品，正确地选择和使用震击器和减震器，发挥它们应有的效能，将为钻井工业带来巨大的经济效益。
我国自70年代起开始引进和开发震击器和减震器产品，产品的设计、制造和使用不断有所发展。但与钻井技术的发展相比，在技术水平、产品质量和维修服务上，长期以来一直存在着很大的差距。
2.    震击器产品的品种和型号
2.1.           震击器产品的品种
震击器产品一般按用途分为随钻震击器和打捞震击器，按工作原理分为机械式震击器和液压式震击器。
随钻震击器要设计在钻柱组合中，随钻柱下井工作。如果钻进或者起下钻过程中遇卡，可以随时震击解卡。使用随钻震击器可以预防作业事故的发生，减少或者避免不必要的事故处理费用，降低钻井综合成本。因此，在复杂井的管柱设计中，应当设计随钻震击器。
为了满足长时间随钻工作的需要，随钻震击器通常配有能承受较大负荷的扭矩传递机构，以及可靠的密封机构。
打捞震击器只是在需要解卡时才上井作业。由于不需要长时间的井下工作，因此结构相对简单一些。
一般而言，随钻震击器可以代替打捞震击器使用，而打捞震击器不可以长时间随钻工作。
震击器产品的核心是释放机构。按释放机构工作原理的不同，可以分为机械式震击器、液压式震击器和机械液压组合式震击器。
机械式震击器（尤其是上下击一体的机械式震击器）具有结构简单、工作可靠、适应包括高温在内的各种不同工况等优点，在国外已经普遍使用。机械式震击器对金属材料及其热处理、机械加工设备等要求较高，因而前几年在国内应用较少。
液压式震击器的震击效果可以靠司钻的操作加以调节，使用灵活。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。为了克服这一问题，我们采用了先进的密封材料和相应的密封结构设计，使液压式震击器产品的可靠性大大提高。
机械液压组合的震击器，集中了两种原理的优点，使震击器的技术性能得到很大提高，成为震击器产品的发展方向。
2.2.           震击器产品的型号
按照最新的石油行业标准《震击器与加速器》（SY/T5496—2000）的规定，北京石油机械厂震击器产品的型号表示方法如下：
QJ: 震击器产品代号：QJ——随钻震击器（机械式、上下击一体）
SS——随钻上击器（液压式、上击）
SX——随钻下击器（机械式、下击）
CS——超级上击器（液压式打捞震击器、上击）
DX——地面下击器（机械式打捞震击器、下击）
178: 震击器规格（直径，mm）
A: 结构特征代号：A——释放力在井口可调; K——释放力在井口不可调
2.3.           目前生产的震击器产品
目前北京石油机械厂生产的震击器主要有以下规格型号，这些震击器在形式和规格上基本满足钻井作业的需求：
1)      
QJ120A随钻震击器
（4 3/4、机械式、上下击一体、释放力可调）
2)      
QJ159K随钻震击器
（6 1/4、机械式、上下击一体、释放力不可调）
3)      
QJ165K随钻震击器
（6 1/2、机械式、上下击一体、释放力不可调）
4)      
QJ178A随钻震击器
（7″、机械式、上下击一体、释放力可调）
5)      
QJ203K随钻震击器
（8″、机械式、上下击一体、释放力不可调）
6)      
SS159随钻上击器
（6 1/4、液压式、上击）
7)      
SS165随钻上击器
（6 1/2、液压式、上击）
8)      
SX159随钻下击器
（6 1/4、机械式、下击）
9)      
SX165随钻下击器
（6 1/2、机械式、下击）
10) 
CS159超级上击器
（6 1/4、液压式、上击）
11) 
CS165超级上击器
（6 1/2、液压式、上击）
12) 
CS178超级上击器
（7″、液压式、上击）
13) 
CS203超级上击器
（8″、液压式、上击）
14) 
DX178A地面下击器
（7″、机械式、下击、释放力可调）
3.    常用震击器介绍
震击器产品曾一度结构形式较多，型号繁杂，但从使用角度看，常用的型号相对固定。尤其北京石油机械厂推出震击器产品以来，瞄准国际先进水平，加强了机械式震击器的开发和推广的力度，使机械式震击器产品在国内开始普及。
3.1.           释放力可调的机械式随钻震击器
这种震击器上下击一体，释放力可以根据需要在井口调节，整机长度短、使用灵活方便。
释放力可调的机械式震击器目前主要有以下几个规格：
ü        QJ120A随钻震击器（4 3/4”）
ü        QJ178A随钻震击器（7”）
释放力可调的机械式随钻震击器的技术关键，在于其锁紧机构和释放力调节机构的设计和加工。要求调节机构调节准确、工作稳定可靠，锁紧机构有较长的使用寿命。为此，对主要零件的结构设计和加工精度以及金属材料的选择和热处理均有很高的要求。
这种震击器的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。
3.2.           释放力不可调的机械式随钻震击器
这种震击器的锁紧机构采用了一组棱带式锁紧卡瓦，卡瓦副通过一组弹簧预紧将锁紧心轴锁住。卡瓦副的释放靠锁紧卡瓦克服弹簧预紧力时的张开实现。这种震击器的释放力在产品组装时设定，现场不需要调节。由于没有附加的释放力调节机构，因此整机长度更短，工作更加安全可靠。
这种震击器目前主要有以下型号：
ü        QJ159K随钻震击器（6 1/4”）
ü        QJ165K随钻震击器（6 1/2”）
ü        QJ203K随钻震击器（8”）
我厂QJ203K随钻震击器的厂内寿命试验，在100%释放负荷下，上下击次数达到330次时，释放力基本不下降，超过了行业标准“50%负荷下次数达到200次”的要求。
3.3.           液压式震击器
液压式震击器利用液压液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。
显然，这种震击器对密封结构的设计和密封材料的选用，以及对零件的加工精度的要求都十分严格。
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。
目前生产的液压式随钻上击器有：
ü        SS159随钻上击器（6 1/4”）
ü        SS165随钻上击器（6 1/2”）
目前生产的液压式打捞震击器有：
ü        CS159超级上击器（6 1/4”）
ü        CS165超级上击器（6 1/2”）
ü        CS178超级上击器（7”）
ü        CS203超级上击器（8”）
3.4.           地面下击器
地面下击器在井口使用，其对卡点的震动效果是向下震击。
地面下击器机构简单，没有复杂的密封和扭矩传递机构。由于只是在井口使用，因而现场使用比较方便。
过去的地面下击器采用一副摩擦卡瓦作为释放机构，由于摩擦卡瓦工作原理的限制，释放力不稳定，特别在释放力较大时容易发生卡死（摩擦副烧死）的现象，此时很容易发生作业事故，对人身和设备均有很大的危险。
最新研制的DX178A地面下击器采用了行程控制的卡瓦式锁紧机构，由于工作原理的变化，不仅调节稳定、工作可靠，而且避免了在释放力较大时的卡死现象，使解卡作业更加安全。
地面下击器属于自由落体式震击器，释放后行程越大，对卡点的震击越强烈。标准规定的行程范围为400mm~1600mm。我厂目前生产的地面下击器有两种行程，可以供油田选用：
ü        DX178A地面下击器（7”、行程1000mm）
ü        DX178A16地面下击器（7”、行程1600mm）
4.    减震器产品的品种和型号
减震器是钻井作业所需的井下工具之一。它利用工具内部的减震元件吸收或减小钻井过程中钻头的冲击负荷、钻柱的震动负荷以及旋转破岩时的扭转负荷，从而保护钻头和钻具，达到降低钻井成本，提高钻井工作效率的目的。
4.1.           减震器产品的品种与型号
常见的减震器包括液压式减震器和机械式减震器。液压式减震器又分为液压减震器和双向减震器。
减震器的型号表示方法如下：
JZ: 减震器产品代号
YS: 结构形式代号：YS——液压式双向减震器
Y——液压减震器
H——弹簧式机械减震器
178: 减震器规格（直径，mm）

液压减震器利用液体的可压缩性以及液体在压缩时吸收能量和流动时耗散能量的特性，实现减少或者消除震动的目的。
双向减震器除了可以轴向压缩外，还可以将扭转冲击转化为轴向冲击，利用液压减震的原理减少或者消除纵向震动和扭转冲击。
机械式减震器是我厂与国外公司合作开发的产品，具有减震效果好、工作寿命长、性能价格比高等优点。

4.2.           目前生产的减震器产品
目前生产以下型号的减震器产品，其中JZ—H175为出口产品：
1)      
JZ—Y159液压减震器（6 1/4”、行程100mm）

2)      
JZ—Y178液压减震器（7”、行程120mm）

3)      
JZ—Y203液压减震器（8”、行程100mm）

4)      
JZ—Y229液压减震器（9”、行程120mm）

5)      
JZ—YS159双向减震器（6 1/4”、行程100mm）

6)      
JZ—YS178双向减震器（7”、行程100mm）

7)      
JZ—YS203双向减震器（8”、行程100mm）

8)      
JZ—YS229双向减震器（9”、行程120mm）

9)      
JZ—H159机械减震器（6 1/4”、行程50mm）

10) 
JZ—H165机械减震器（6 1/2”、行程50mm）

11) 
JZ—H175机械减震器（6 3/4”、行程50mm）

12) 
JZ—H178机械减震器（7”、行程50mm）

13) 
JZ—H203机械减震器（8”、行程50mm）

4.3.           减震器形式的选择
由于历史的原因以及钻井设计的不同，不同的油田习惯于采用不同类型的减震器。随着技术的不断发展，产品的结构、性能及其适应性也在变化，人们对产品不断有新的认识，从而为更好地选择和使用减震器奠定了基础。
从使用的角度看，钻柱在井筒内的旋转运动是引起钻柱震动的原因之一，钻头在硬地层的旋转破岩是引起钻柱震动的另一个更重要的原因，钻柱所产生的震动是纵向和扭转的复合震动。使用双向减震器可以减少或者消除钻头旋转引起的震动，可以在很大程度上消除震动源，因此，具有轴向和扭转双重减震作用的双向减震器往往具有更好的减震效果。
液压式减震器采用硅油作为液体弹簧，其刚度取决于硅油的容积和充满的程度。因此，液压式减震器对生产和维修过程中的充油、密封件磨损导致的漏油以及井温变化对硅油影响十分敏感。
机械减震器与液压减震器具有同样的减震效果，相比之下，机械式减震器的可靠性、工作时间以及适用范围都要优于液压减震器。
震击器、减震器产品是关系到钻井作业安全的重要井下工具，尤其震击器产品是用于预防和处理井下事故的工具，既要有效地处理事故，又要保证不能引起新的事故。
SJ型双向减震器
性能优点
· 在钻进过程中不但减小或吸收钻柱的纵向振动冲击载荷，同时还能吸收周向振动冲击载荷，使扭矩和钻压始终维持正常。
· 实现钻压和转速的最佳配合，提高钻速和岩芯收获率，提高钻井效率，降低钻井成本。
· 大大减少钻头、钻具及地面设备的振动破坏。尤其在硬地层和砾石层中使用效果更佳。
· 配合牙轮钻头或研磨性取心钻头下井钻进，经济效果特别显著。
关键技术
· 双向减震的核心－大螺旋螺纹副的加工技术。
· 螺纹不再疲劳断裂－内部零件之间的联接采用高峰型的锥螺纹，精确计算，精细加工，承载能力强，疲劳寿命长，拆装更方便。
· 高质量的橡胶密封件－全部由高峰橡胶制品分厂提供，高压密封性能非常好、耐高温不低于200℃。

YJ型液压减震器
YJ型液压减震器安装在紧靠钻头的钻柱上，它利用可压缩液体很好地吸收或减小轴向振动和冲击载荷，保护钻头和钻具，是延长钻头寿命和减少钻具刺漏的一种非常有效的工具。
· 减震的核心零件阻尼活塞，是参考波音727飞机起落架原理设计的。
· 内部零件之间的联接采用高峰型的锥螺纹，精确计算，精细加工，承载能力强，疲劳寿命长，拆装更方便。
高质量的橡胶密封件全部由高峰橡胶制品分厂提供，高压密封性能非常好、耐高温不低于200℃。
为了满足高精度零件加工的需要，我们在原有生产线的基础上，针对两器产品关键零件的结构特点，购置了一批新的数控加工设备。正是这些先进的数控设备，排除了人为因素对零件加工质量的影响，保证了零件加工质量的稳定。
密封结构和密封材料是两器产品的技术关键。我们采纳了国际上最先进的设计理念，采用新一代密封技术和进口的密封材料，大大提高了震击器、减震器产品密封结构的密封能力和工作时间。
部分型号产品采用锥度螺纹连接，从而可以改善螺纹的加工质量，提高螺纹连接强度，增加工具的安全性，同时使维修时的拆卸和装配十分方便。
全部产品在出厂前均需经过严格的质量检验和出厂试验，确保性能指标达到标准规定的要求。我们还定期将产品送到石油工业井下工具质量监督检验中心进行型式试验，请第三方帮助我们把好产品质量关。
为了提供优质的两器产品，我们一方面采取了许多必要的技术措施，另一方面将两器产品纳入ISO9001质量保证体系的覆盖范围，使两器产品的设计、采购、生产、交付和服务等环节得到了有效的控制。

6.    产品标准
国外震击器、减震器的生产厂家和产品种类虽然较多，但一直没有制订统一的标准。相比较而言，国内震击器、减震器的有关标准要相对完善一些。
SY/T5496-92《震击器分类与通用技术条件》，SY5082-91《随钻震击器》，SY5054-91《开式下击器》，SY5055-85《XJ-K型地面下击器》，SY5086-85《油压上击器和震击加速器》，SY5425-91《超级上击器》7项标准合并修订为一个标准。
标准的变化，基本反映了国内两器产品的发展历程，尤其可以看出国内震击器的发展正逐步走向完善和成熟。
表1 两器产品标准对照表
产品名称
产品型号
原标准
现标准
备注
随钻震击器
QJ——A
——
SY/T 5496—2000
《震击器及加速器》
机械式可调
随钻震击器
QJ——K
——
机械式不可调
随钻上击器
SS——
SY5082—91
液压式
随钻下击器
SX——
机械式
超级上击器
CS——
SY5425—91
液压式
开式下击器

SY5054—91
淘汰产品
闭式下击器

SY5213—87
淘汰产品
地面下击器
DX——
SY5055—85
机械式可调
加 速 器
ZJ——
SY5086—85
液压式
《震击器分类与通用技术条件》
SY5496—92

液压减震器
JZ——Y
SY5214—87
SY/T 6347—1998
《钻柱减震器》
液压式
双向减震器
JZ——YS
——
液压式
机械减震器
JZ——H
——
碟簧式

订货须知

1．所订产品代号、规格必须按本明细书写，注意改型符号的书写，并注明产品所符合的现行标准。有特殊要求时，应在合同中注明，如所订产品为反扣等。
2．明细中“全部规格”系指标准中所列出的规格。
3．当用户所订规格在明细中没有时，请详细注明工具使用场合、条件及技术参数（或在合同后附一份技术要求）。
4．在随钻震击器中推荐订购JZ型机械式随钻震击器，ZSJ、ZXJ型随钻震击器一般不予订货。
5．钻杆倒扣捞矛订货时应注明鱼头螺纹及连接工具螺纹扣型。
6．捞筒和捞矛订货时应注明落鱼尺寸，以便确定卡瓦数量与尺寸。
7．高强度公锥、高强度母锥，订货时请注明打捞落鱼尺寸及连接扣型。
8．钻柱接头(配合接头)订货时应符合API规范,否则应在合同中注明。
9．凡已改型的产品，工厂不再生产其老产品本体，其备件继续生产。
备件是指产品图样明细中规定的备件，其余为另订件，另订件必须确认后按相应资料生产。

·