一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡方法及装置
专利汇可以提供一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种利用 弹簧 周期伸缩连续振击的解卡方法及装置，本发明是在管柱内设置 阀 门 ，当进入管柱的循环液压 力 大于管柱内弹簧的反作用力时，阀门孔关闭时，循环液压力 压缩弹簧 转换成弹簧的压缩弹性 势能 ，随着弹簧的压缩势能逐渐增加等于循环液压力时，阀门孔打开，使管柱内压力瞬间失衡，弹簧的压缩弹性势能瞬间释放并带动管柱内的震击锤突然向上冲击，并将冲击 动能 通过管柱传递到卡点；完成一次冲击后，管柱内各部件同时复位，为下次储能冲击做好准备，重复上述过程，形成周期性重复振击直至解卡。本发明不但可用于垂直井的打捞作业，也可用于斜井、大位移井和 水 平井的解卡、打捞作业。作业时无需人工复位作业，可连续震击直至解卡，比常规技术更高效快速。，下面是一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡方法，其特征在于：该方法是将循环液从上接头注入管柱组件；循环液在管柱组件中克服活塞弹簧组件的反作用力驱动活塞组件向下移动，将震击锤组件顶部的阀门孔关闭；阀门孔关闭后，阀门孔上方管柱组件内的压力继续升高，迫使活塞组件进一步向下移动压缩活塞弹簧组件，活塞组件向下移动的过程中推动震击锤组件向下移动压缩甲弹簧组件和乙弹簧组件；当活塞弹簧组件被压缩后聚集的向上反作用力等于阀门孔上方循环液压力时，活塞组件在活塞弹簧组件的反作用力驱动下向上移动打开阀门孔；阀门孔打开后，使阀门孔上下的压力瞬间失衡，此时甲弹簧组件和乙弹簧组件聚集的向上势能瞬间释放，推动震击锤组件突然向上冲击，震击锤组件向上的冲击动能通过管柱组件传递到卡点；在活塞组件向上移动的过程中，活塞组件上的液体循环孔被活塞弹簧组件中并联筒逐渐关闭，使活塞组件缓慢返回初始位置；当活塞组件返回初始位置后，重复上述过程，形成周期性重复振击直至解卡。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述活塞弹簧组件包括上活塞弹簧和下活塞弹簧；上活塞弹簧和下活塞弹簧通过垫环、并联环和并联筒连接成并联关系，以解决在狭小的管柱组件空间内无法采用较粗弹簧满足活塞弹簧组件聚集势能的刚性要求。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述甲弹簧组件包括上甲弹簧和下甲弹簧，上甲弹簧和下甲弹簧通过甲串联环连接成串联关系；乙弹簧组件包括上乙弹簧和下乙弹簧，上乙弹簧和下乙弹簧通过乙串联环连接成串联关系，以扩展甲弹簧组件和乙弹簧组件的行程；甲弹簧组件和乙弹簧组件通过甲并联筒、甲垫环、乙垫环和乙并联筒连接成并联关系，以解决在狭小的管柱组件空间内无法采用较粗弹簧满足甲弹簧组件和乙弹簧组件聚集势能的刚性要求。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述上活塞弹簧、下活塞弹簧、上甲弹簧、下甲弹簧、上乙弹簧和下乙弹簧均由高强度铬钒钢丝50CrVA材料制成；并采用抗松弛处理工艺，对弹簧预先加载荷，使其变形超过弹簧工作时产生的变形量，然后在高于工作温度20℃的条件下加热，保温8～24小时；弹簧表面进行抛丸处理并采用回火与低温碳氮共渗软氮化相结合工艺，以提高弹簧的疲劳寿命及耐腐蚀性。
5.一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡装置，包括由上至下依次连接的上接头
（11）、外套筒（12）和下接头（13）构成的管柱组件（10）；其特征在于：上接头（11）内设有过滤筒（14），过滤筒（14）下方设有活塞组件（20），活塞组件（20）外套有活塞弹簧组件（30）；外套筒（12）内设有震击锤组件（40），震击锤组件（40）外套有甲弹簧组件（50）和乙弹簧组件（60）。
6.根据权利要求5所述装置，其特征在于：所述活塞组件（20）包括活塞杆（21），活塞杆（21）的形状为圆管状；活塞杆（21）外圆设有两个台阶，将活塞杆（21）分为大直径段、中直径段和小直径段；活塞杆（21）的大直径段与上接头（11）的内孔滑动配合；活塞杆（21）的内孔为盲孔，盲孔底部设有与小直径段相通的液体循环孔（24）；活塞杆（21）下端设有阀门（22），阀门（22）的底面设有胶垫（23）。
7.根据权利要求5所述装置，其特征在于：所述活塞弹簧组件（30）包括上活塞弹簧（31）和下活塞弹簧（32）；上活塞弹簧（31）套在活塞组件（20）中的活塞杆（21）的中直径段上，下活塞弹簧（32）套在活塞杆（21）的小直径段上；上活塞弹簧（31）顶端顶在活塞杆（21）大直径段的下端面上，上活塞弹簧（31）底端顶在垫环（33）上，垫环（33）底部设有并联环（34），并联环（34）上端面顶在活塞组件（20）中的活塞杆（21）中直径段与小直径段的台阶上，下活塞弹簧（32）顶端顶在并联环（34）的下端面上，下活塞弹簧（32）底端顶在并联筒（35）的内孔底部，并联筒（35）底端顶在上接头（11）内的台阶端面上，并联筒（35）的筒口顶在垫环（33）的下端面上；形成上活塞弹簧（31）和下活塞弹簧（32）的并联结构。
8.根据权利要求5所述装置，其特征在于：所述震击锤组件（40）包括震击锤（41），震击锤（41）为圆管状，震击锤（41）与外套筒（12）内孔滑动配合，震击锤（41）上部设有锤头（42），锤头（42）顶面设有震击垫（43）；震击锤（41）上口设有阀门孔（44），阀门孔（44）经紧定螺钉（45）与震击锤（41）固定连接；震击锤（41）外圆设有一组环形凹槽，环形凹槽内设有导向耐磨环（47）；震击锤（41）下口与甲弹簧组件（50）连接。
9.根据权利要求5所述装置，其特征在于：所述甲弹簧组件（50）包括甲并联筒（54），甲并联筒（54）为圆管状，甲并联筒（54）上端经震击锤组件（40）中的紧定螺钉（45）与震击锤组件（40）中的震击锤（41）下口固定连接；甲并联筒（54）下端顶在乙弹簧组件（60）中的乙垫环（65）上端面；甲并联筒（54）外由上至下套有上甲弹簧（51）、甲串联环（53）、下甲弹簧（52）和甲垫环（55）；上甲弹簧（51）顶端顶在震击锤（41）的下端面上，上甲弹簧（51）底端顶在甲串联环（53）上端面上，甲串联环（53）下端面顶在下甲弹簧（52）顶端，下甲弹簧（52）底端顶在甲垫环（55）上端面；甲垫环（55）下端面顶在乙弹簧组件（60）的乙并联筒（64）的上端面；甲串联环（53）的外圆设有甲耐磨环（56）。
10.根据权利要求5所述装置，其特征在于：所述乙弹簧组件（60）包括乙并联筒（64），乙并联筒（64）为圆管状，乙并联筒（64）上端面顶在甲弹簧组件（50）中的甲垫环（55）下端面；
乙并联筒（64）的上口内设有乙垫环（65），乙垫环（65）的上端面顶在甲弹簧组件（50）中的甲并联筒（54）下端面；乙垫环（65）的下端面顶在上乙弹簧（61）上端面，上乙弹簧（61）下端面顶在乙串联环（63）上端面，乙串联环（63）下端面顶在下乙弹簧（62）上端面，下乙弹簧（62）下端面顶在下接头（13）的上端面；乙垫环（65）和乙串联环（63）的外圆设有乙耐磨环（66）。
一种利用弹簧周期伸缩连续振击的解卡方法及装置
技术领域
背景技术
发明内容
图3是图1中甲弹簧组件和乙弹簧组件部分的局部放大图。
具体实施方式
30，活塞组件20向下移动的过程中推动震击锤组件40向下移动压缩甲弹簧组件50和乙弹簧组件60；当活塞弹簧组件30被压缩后聚集的向上反作用力等于阀门孔44上方循环液压力时，活塞组件20在活塞弹簧组件30的反作用力驱动下向上移动打开阀门孔44；阀门孔44打开后，使阀门孔44上下的压力瞬间失衡，此时甲弹簧组件50和乙弹簧组件60聚集的向上势能瞬间释放，推动震击锤组件40突然向上冲击，震击锤组件40向上的冲击动能通过管柱组件10传递到卡点；在活塞组件20向上移动的过程中，活塞组件20上的液体循环孔24被活塞弹簧组件30中并联筒35逐渐关闭，使活塞组件20缓慢返回初始位置；当活塞组件20返回初始位置后，重复上述过程，形成周期性重复振击直至解卡。活塞弹簧组件30包括上活塞弹簧
31和下活塞弹簧32；上活塞弹簧31和下活塞弹簧32通过垫环33、并联环34和并联筒35连接成并联关系，以解决在狭小的管柱组件10空间内无法采用较粗弹簧满足活塞弹簧组件30聚集势能的刚性要求。甲弹簧组件50包括上甲弹簧51和下甲弹簧52，上甲弹簧51和下甲弹簧
52通过甲串联环53连接成串联关系；乙弹簧组件60包括上乙弹簧61和下乙弹簧62，上乙弹簧61和下乙弹簧62通过乙串联环63连接成串联关系，以扩展甲弹簧组件50和乙弹簧组件60的行程；甲弹簧组件50和乙弹簧组件60通过甲并联筒54、甲垫环55、乙垫环65和乙并联筒64连接成并联结构关系，以解决在狭小的管柱组件10空间内无法采用较粗弹簧满足甲弹簧组件50和乙弹簧组件60聚集势能的刚性要求。上活塞弹簧31、下活塞弹簧32、上甲弹簧51、下甲弹簧52、上乙弹簧61和下乙弹簧62均采用高强度铬钒钢丝50CrVA材料制成；并采用抗松弛处理工艺，对弹簧预先加载荷，使其变形超过弹簧工作时产生的变形量，然后在高于工作温度20℃的条件下加热，保温8～24小时；弹簧表面进行抛丸处理并采用回火与低温碳氮共渗软氮化相结合工艺，以提高弹簧的疲劳寿命及耐腐蚀性。
10；上接头11内设有过滤筒14，过滤筒14下方设有活塞组件20，活塞组件20外套有活塞弹簧组件30；外套筒12内设有震击锤组件40，震击锤组件40外套有甲弹簧组件50和乙弹簧组件
60。活塞组件20包括活塞杆21，活塞杆21的形状为圆管状；活塞杆21外圆设有两个台阶，将活塞杆21分为大直径段、中直径段和小直径段；活塞杆21的大直径段与上接头11的内孔滑动配合；活塞杆21的内孔为盲孔，盲孔底部设有与小直径段相通的液体循环孔24；活塞杆21下端设有阀门22，阀门22的底面设有胶垫23。活塞弹簧组件30包括上活塞弹簧31和下活塞弹簧32；上活塞弹簧31套在活塞杆21的中直径段，下活塞弹簧32套在活塞杆21的小直径段上；上活塞弹簧31顶端顶在活塞杆21大直径段的下端面上，上活塞弹簧31底端顶在垫环33上，垫环33底部设有并联环34，并联环34上端面顶在活塞杆21中直径段与小直径段的台阶上，下活塞弹簧32顶端顶在并联环34的下端面上，下活塞弹簧32底端顶在并联筒35的内孔底部，并联筒35底端顶在上接头11内径的台阶端面上，并联筒35的筒口顶在垫环33的下端面上；形成上活塞弹簧31和下活塞弹簧32的并联结构。震击锤组件40包括震击锤41，震击锤
41为圆管状，震击锤41与外套筒12内孔滑动配合，震击锤41上部设有锤头42，锤头42顶面设有震击垫43；震击锤41上口设有阀门孔44，阀门孔44经紧定螺钉45与震击锤41固定连接；震击锤41外圆设有一组环形凹槽，环形凹槽内设有导向耐磨环47；震击锤41下口与甲弹簧组件50连接。甲弹簧组件50包括甲并联筒54，甲并联筒54为圆管状，甲并联筒54上端经紧定螺钉45与震击锤41下口固定连接；甲并联筒54下端顶在乙弹簧组件60的乙垫环65上端面；甲并联筒54外由上至下套有上甲弹簧51、甲串联环53、下甲弹簧52和甲垫环55；上甲弹簧51顶端顶在震击锤41的下端面上，上甲弹簧51底端顶在甲串联环53上端面上，甲串联环53下端面顶在下甲弹簧52顶端，下甲弹簧52底端顶在甲垫环55上端面；甲垫环55下端面顶在乙弹簧组件60的乙并联筒64的顶口；甲串联环53的外圆设有甲耐磨环56。乙弹簧组件60包括乙并联筒64，乙并联筒64为圆管状，乙并联筒64上端顶在甲弹簧组件50中的甲垫环55下端面；
乙并联筒64的上口内设有乙垫环65，乙垫环65的上端面顶在甲弹簧组件50中的甲并联筒54底口；乙垫环65的下端面顶在上乙弹簧61上端，上乙弹簧61下端顶在乙串联环63上端面，乙串联环63顶在下乙弹簧62上端，下乙弹簧62下端顶在下接头13的上端面；乙垫环65和乙串联环63的外圆设有乙耐磨环66。
实施例
21上移，阀块22上的胶垫23与阀门孔44分离。活塞弹簧组件30在压缩过程中聚集的弹性势能使活塞杆21突然上冲，在活塞杆21上冲过程中，活塞杆21上的液体循环孔24被并联筒35逐渐关闭，使循环液通过液体循环孔24的流量逐渐减小，可减缓活塞杆21的上冲速度，使活塞杆21缓慢返回到的初始位置。阀块22上的胶垫23上移打开阀门孔44后，震击锤组件40在甲弹簧组件50和乙弹簧组件60的反作用力驱使下使甲弹簧组件50和乙弹簧组件60聚集的弹性势能瞬间释放转换成震击锤组件40向上的冲击动能；通过震击锤组件40上震击锤41的锤头42上震击垫43与上接头11下端面的撞击，将甲弹簧组件50和乙弹簧组件60释放的弹性势能传递至管柱组件10；当活塞杆21和震击锤组件40同时复位后，重复上述过程实现连续振动直至解卡。
21的小直径段套有并联环34，并联环34下方套有下活塞弹簧32，下活塞弹簧32下方设有并联筒35；并联筒35为筒状，并联筒35的上筒口顶在活塞杆21中直径段的垫环33底部，并联筒
35的下端面顶在上接头11内径的凸台上，所述并联环34和下活塞弹簧32位于并联筒35的筒内。活塞杆21的内孔为盲孔，盲孔底部设有与小直径段相通的液体循环孔24；活塞杆21下端设有阀块22，阀块22的底面设有胶垫23。
31和下活塞弹簧32是同时受到相同大小的力，因此活塞弹簧组件30的两个弹簧为并联关系。活塞弹簧组件30采用上下两个弹簧并联的技术方案，很好的解决了在管柱的狭小空间内无法通过增加弹簧钢丝的直径来提高弹簧刚性的技术问题，可增大弹簧的储存弹性势能效果。
45与震击锤41固定连接；震击锤41的下管口与甲并联筒54螺纹连接，甲并联筒54外由上至下依次套有甲弹簧组件50，甲弹簧组件50包括上甲弹簧51和下甲弹簧52，两个弹簧之间用甲串联环53隔开串联安装在甲并联筒54外圆上，甲弹簧组件50的弹性力通过甲垫环55及乙并联筒64被传递到震击锤组件40的锤头42上；甲并联筒54底端与下接头13之间设有乙弹簧组件60，乙弹簧组件60包括上乙弹簧61和下乙弹簧62，上乙弹簧61和下乙弹簧62中间用乙串联环63隔开，乙弹簧组件60的弹性力通过乙垫环65及甲并联筒54被传递到震击锤组件40的锤头42上。实现震击锤组件40外圆上上甲弹簧51与下甲弹簧52串联构成甲弹簧组件50，上乙弹簧61与下乙弹簧62串联构成乙弹簧组件60，然后再将甲弹簧组件50与乙弹簧组件60形成并联的关系。由于甲弹簧组件50和乙弹簧组件60均是由两个弹簧串联构成，因此甲弹簧组件50和乙弹簧组件60工作行程比单个弹簧的工作行程增倍，体现在本发明的装置上增加了震击锤组件40的工作行程。甲弹簧组件50与乙弹簧组件60并联安装起到了刚度增倍，势能增大的效果。体现在本发明的装置上增大了震击锤组件40的弹性势能及往复冲击动能，增大震击效果。
两个扶正环46安装于震击锤41的上部，扶正环46是依靠本身的弹力紧箍在震击锤41上部的槽子上，扶正环的外径略等于外套筒12的内径。起扶正作用的，材料选用铬钼合金铸铁MTCrMoCu-235，它能够在高温条件下保持足够的强度和弹性，具有一定的耐磨性。扶正环46具有对进入外套筒12后的震击锤41进行扶正调偏作用，使其能够承受较大的负载，具有良好的耐磨性，对震击锤41具有良好的扶正和保护作用，避免划伤外套筒12内径，现场使用表明，用铬钼合金铸铁MTCrMoCu-235扶正环却磨损很少，且外套筒12内径无磨损痕迹，使扶正环46更换周期延长3～4倍，延长外套筒12的使用寿命。
30，震击锤组件40压缩甲弹簧组件50和乙弹簧组件60，在移动达到一定的冲程之后，阀门孔将立即打开并释放内部的高压。此时甲弹簧组件50和乙弹簧组件60在弹簧的弹性回复力作用下开始向上移动，使储能弹簧聚集的势能瞬间释放转换成震击锤向上的往复冲击动能，通过震击锤41的锤头42与震击垫43产生频率的振动和撞击，将甲弹簧组件50和乙弹簧组件
60释放的势能传递通过外套筒12传递到卡点。本发明的装置中没有任何可形成机械锁定的装置，因此本发明的装置的往复振动不会出现卡阻，这个过程重复进行，利用弹簧伸缩移动产生连续振动的方法提供一个脉冲源使本发明的装置产生低频震动，就会不停的提供向上的持续脉冲震击井下落鱼，直到解卡。便可用打捞工具将油管、尾管、封隔器捞出井筒。
50、乙弹簧组件60的变换组合安装，来满足安装位置及空间大小的需要。并联时弹簧系统的当量刚度等于各个弹簧刚度的代数和Κ并联=Κ+Κ=2Κ。相当于弹簧丝径变粗，弹簧刚度变硬。活塞组件中采用两根完全相同上活塞弹簧31和下活塞弹簧32并联安装，并联弹簧的当量刚度Κ并联是单根弹簧刚度Κ的2倍。弹簧并联时，根据弹簧的弹性势能公式E=1/2Κ△L得知，式中E为弹簧的弹性势能，Κ弹簧的刚度，△L弹簧的压缩量，当并联弹簧的当量刚度Κ并联是单根弹簧刚度Κ的2倍时，弹性势能E增加。
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