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第三章检修保养震击类工具

一、学习目标

通过了解震击类工具的结构、原理及使用方法，能够对该类工具进行基本的维护保养。

二、使用工具

1200和900mm管钳、专用扳手、螺丝刀、台虎钳或专用操作台、锉刀、抹布、黄油、试压

泵等。

三、主要工作内容

（一）检修保养润滑式下击器

1．用途

润滑式下击器也叫油浴式下击器，是闭合式下击器的一种。

这种下击器是以向鱼头突然

施以下砸力为主的解卡工具，并且也可以产生向上的冲击力，实现活动解卡。

它与开式下击器主要区别在于工具本身的撞击过程是在润滑腔的密闭式油浴中进行的，

寿命比开式下击器长。

润滑式下击器作为预防性措施连接在打捞、钻井、试油等工具管柱中，可传递足够的扭

矩和承受很大的钻压。

另外，连接有润滑式下击器的工具管柱，利用其下击力可在井口将打

捞工具从落鱼中取出，这是润滑式下击器的重要优点之一。

1．结构

润滑式下击器主要由接头芯轴、上缸体、中缸体、上击锤、导管、下接头及密封装置组

成。

如图5—3—1所示。

接头芯轴：

是中间带水眼的长轴类零件。

上部较粗部位有内螺纹与打捞钻杆连接，细长

部分除一部分是精度较高的光滑圆柱外，其余部分则是花键。

上击锤装在其下端，被旋紧在

接头芯轴上的导管紧紧顶住。

上缸体下段有内花键。

与接头芯轴相配合。

就其功能而言，

不仅需要传递扭矩，而且还必须构成液体流动通道；就其结构而言，不仅要求花键轴、孔

两侧有良好配合，而且要求键与键槽顶端有较大间隙。

上缸体上、下两端面能承受较大的

上、下冲击负荷。

中缸体有同尺寸的内径，撞击锤与其为间隙配合，可在其中快速上、下运

动。

撞击锤：

撞击锤外表面是12棱柱面，每一间隔的棱面上焊有耐磨、耐腐蚀的金属，并

加工成与内孔同心的圆弧面，形成六条带状圆弧表面体，称之为表面硬化稳定带。

它能耐横

向高频颤动，防止工具损坏。

中缸体和下缸体连接成一体，包容着接头芯轴、导管及各部密封装置所构成的一个密封

环形空间，润滑油就装在其中。

由上述可知，接头芯轴导管与上、中、下缸体间有相对运动，

运动最大的距离为工具的冲程。

3．工作原理

润滑式下击器是依据弹性力学中的拉伸，收缩时的变形能转变为动能的力学原理实现震

击的一种工具。

在地面对钻具施加拉力，使其产生弹性伸长（储存变形能），一旦解除拉力，钻具就在下

击器冲程范围内高速下行，接头；芯轴台肩猛烈地撞击上缸体和鱼头。

这就是所谓下击。

润滑式下击器的动作过程是：

上提钻具至规定负荷，接头芯轴首先上行，下击器被打开。

继续上提，钻柱被拉伸，储存了变形能量。

上提力越大，储存的能量越大。

如果突然卸去

全部负荷，钻具在重力和变形能的作用下，快速向下运动，很快关闭下击器，动能作用在上

缸体的上端面上，并传给落鱼。

称为下击。

4．技术规范

5．操作方法及注意事项

1）施工准备

（1）工具管柱连接顺序由下而上：

打捞筒（或打捞矛）+安全接头+润滑式下击器+钻杆。

（2）检查下击器内是否充满油。

（3）在试验架上拉2—4次，检查冲程并作记录。

检查各部是否有渗漏现象。

2）操作步骤

（]）按连接顺序拧紧工具管柱，下井。

（2）工具抓住落鱼后，当上提负荷等于钻具原悬重时，在井口作第一个记号。

再提钻具，

上升距离等于下击器冲程S，作第二个记号。

（3）按规定负荷上提钻具刹稳车，记钻具的伸长量L值，作第三个记号。

（4）突然松开刹车，全重下放，使下放量不小于L+S。

从钻具记号上看，超第一个记号

以下，说明工具下击。

3）注意事项

（1）使用维修时，一定保证各间隙配合表面的精度。

可防止各配合件的横向高频率振动，

延长使用寿命。

（2）润滑式下击器所用润滑油必须是耐压不起泡的高级润滑油。

当工具用于深井或高温

井时，应选用重质润滑油；当工具用于浅井或低温井时，应选用轻质润滑油。

油质应清洁干

净、无杂质。

（3）操作时负荷应从小到大，逐渐增加，不得超过许用值。

6．维修保养润滑式下击器

（1）工具每次使用后应冲洗干净，擦好机油和润滑脂，放阴干处保存。

（2）每次拆修，必须更换密封件。

（3）每拆修一次，必须更换新润滑油，若用旧油，必须

过滤。

（4）各配合表面、撞击锤、导管的表面硬化带一经划伤，应用细砂布修光。

对于沟痕深、

变化大者，必须更换。

（5）充满油、排净气。

充油方法：

①把工具夹在虎钳1：

，使其接头心轮朝上倾斜30*。

②将一根耐油软管连接下击器的下油口和手动注油泵上，另—根

油管接在下击器上油口及油箱上。

③中速泵油、排出下击器内气体。

拧紧上、下油塞。

（二）检修保养开式下击器

1．用途

开式下击器（以下简称下击器）是一种机械式震击工具。

可对遇卡

管柱进行反复震击，使卡点松动解卡，当提拉和震击都不能解卡时，

还可以转动使可退式打捞工具释放落鱼。

开式下击器与机械内割刀配

合使用时，可使内割刀得到一个不变的预定进给力，保证切割平稳。

与倒扣器配合使用时，可以补偿倒扣后螺纹上升的行程。

2．结构

开式下击器由上接头、外筒、芯轴、芯轴外套、撞击套、抗挤压

环、挡环、O形密封圈、紧固螺钉等组成，如图5—3—2所示。

上接

头上部有钻杆内螺纹，下部有偏梯形外螺纹，中间外筒两端都有偏梯

形内螺纹。

内孔是光滑的配合表面，芯轴下部是钻杆外螺纹，中间是

外六方长杆，上部有连接外螺纹，内有水眼。

撞击套安装在芯轴上端

的外螺纹上，用螺钉锁紧。

芯轴外套有六方孔，套在芯轴的六方杆上，

可上下自由滑动并能传递扭矩。

撞击套上由抗挤压环、挡环和O形密

封围组成两组密封装置。

3．工作原理

震击过程中的能量转化：

下击器的工作过程可以看成是一个能量

相互转化的过程。

上提钻柱时，下击器被拉开，上部钻柱被提升一个

冲程的高度（一般为500-1500mm）产生弹性伸长，储备了变形能。

急速

下放钻柱，在重力和弹性力的作用下，钻柱向下作加速运动，势能和

变形能转变为动能。

当下击器达到关闭位置时，势能和变形能完全转

化为动能，并达到最大值，随即产生向下震击作用。

影响震击力大小

的主要因素：

影响下击器震击力大小的因素很多，但起决定作用的有

以下几点：

（1）下击器上部钻柱的悬重越大，震击力越大。

（2）上提钻柱时钻柱产生的弹性伸长越大，震击力越大．

（3）下击器的冲程越长震击力越大。

4．技术规范

5．操作方法

在打捞作业开始之前，将落鱼管往卡点以上部分倒扣取出，使鱼顶尽可能接近卡点。

因

为震击时下击器离卡点越近，震击效果越好。

在打捞作业中，下击器装在打捞钻柱中，紧接在各种可退式打捞工具或安全接头之上。

根据不同的需要可采用不同的操作方法使下击器向下或向上产生不同方式的震击，以达到落

鱼解卡或退出工具的目的。

（1）在井内向下连续震击：

上提钻住，使下击器冲程全部拉开，并使钻柱产生适当的弹

性伸长。

迅速下放钻柱，当下击器接近关闭位置。

150mm以内时刹车，停止下放。

钻柱由

于运动惯性产生弹性伸长，下击器迅速关闭，芯轴外套下端面与芯轴台肩发生连续撞击。

（2）在井内向下进行强力震击：

上提钻柱使下击器冲程全部拉开，钻柱产生一定的弹性

伸长。

迅速下放钻柱，下击器急速关闭，芯轴外套下端面撞在芯轴的台属上，将一个很大的

下击力传递给落鱼。

这是下击器的主要用途和主要工作方式。

（3）在地面进行震击：

打捞工具（如可退式打捞矛，可退式打捞筒等）及落鱼提至地面，需

要从落鱼中退出工具时，由于打捞过程中进行强力提拉，工具和落鱼咬得很紧，退出工具

比较困难。

在这种情况下，可在下击器以上留一定重量的钻具，并在芯轴外套和芯轴台肩

面间放一支撑工具，然后放松吊卡；将支撑工具突然取出，下击器迅速关闭形成震击，可去

除打捞工具在上提时形成的胀紧力，再旋转和上提就容易退出工具。

（4）与内割刀配套使用：

将下击器接在内割刀以上若干根钻杆上，让下击器和内割刀之

间的钻杆悬重正好等于加在内割刀上的预定进给力。

切割时使下击器处于半开半闭的状态，

下击器以上的钻柱受拉，只有下击器以下的钻柱重量压在内割刀上，形成进给力，不受井口

或上部钻杆重量的影响，以保证内割刀平稳顺利地进行切割。

6．维修保养开式下击器

（1）工具每次使用后应全部拆卸，擦试干净，仔细检查各零件是否完好。

（2）如有零件损坏或发现裂纹，应及时更换。

毛刺擦伤、管钳咬伤等用锉刀和细砂纸打

磨。

（3）每次拆修，必须更换密封件。

（4）凡经强烈震击和强扭后，震击杆、下接头、缸套、震击垫等应作探伤检查；震击杆

如弯曲，应进行校直处理。

（5）组装时，各丝扣部位应涂优质黄油或润滑脂，其他部位涂足够的润滑脂。

7．优缺点

（1）用途广泛，适合于配套的下击器不仅是有效的解卡工具，而且也是各种打捞作业必

雀的配套工具。

例如使用各种可退式打捞工具（如可退式打捞矛、可退式打捞筒、安全接头、

铅封住水泥套管补接器等）进行打捞作业时，退出工具均要

先向下砸，卸掉上提时造成的胀紧力。

然后通过正转或反转

释放落鱼。

（2）工具结构简单，制造成本低，工具坚固耐用，经得起

强力下击和大负荷提拉。

每次使用后，只需进行简单的机械

维修即可继续工作。

工具操作方法简单，容易掌握。

下击器

对工作环境无特殊要求。

（三）检修保养地面下去器

1．用途

地面式下击器是装在钻台上，对遇卡管柱施加瞬间下砸

力的一种震击类工具。

它主要用于：

（1）钻柱解卡作业；

（2）驱动井内遇卡无法工作的震击器；

（3）解脱可释放式的打捞工具。

2．结构

地面下击器主要由上接头、短节、上壳体、芯轴、冲洗

管、密封座、调节环、摩擦芯轴、摩擦卡瓦、支撑套、下壳

体、锁紧销钉和下接头组成，如图5—3—3。

上接头上部为母螺纹与钻杆连接。

下部是细牙内螺纹与

芯轴连接。

芯轴除连接螺纹外，其余部分为六方形。

下端连

接着摩擦芯轴，其下端是经强化处理的3～4道较宽的棱带，

每条棱带表面处于同一圆锥面上。

在芯轴与摩擦芯轴的连接

处，还有一个密封座。

从上至下连成一体的上接头、芯轴、

摩擦芯轴有一个通孔，冲洗管装在通孔中，作为循环修井液

的通道。

密封座上的内、外密封圈密封着冲洗管的外表面和

芯轴的内表面，以防止修井液进入摩擦卡瓦与摩擦芯轴所在

的环形空间，且对摩擦芯轴有扶正作用。

六方形芯轴的外部，套装着短节和上壳体。

短节同上壳

体相接。

短接有六方形内孔与芯轴上的六方相配，其功用是

传递扭矩及导向。

下壳体上接上壳体，下连下接头。

内孔中

装有调节环、摩擦卡瓦、摩擦芯轴、支撑套。

摩擦卡瓦内、

外表面上大下小的锥面，其上有3—4条棱带，分别与摩擦

芯轴、下壳体的棱带凸凹相对。

工作时，调节环紧紧压

住摩擦卡瓦。

由于调节环正反向旋转，即可上、下移动，因

此摩擦卡瓦、摩擦芯轴、下壳体、棱带贴合时的锥面直径大

小不一，从而改变了三者相对滑动时的松紧程度。

摩擦卡瓦呈套状，沿轴向等分有数条从上至下（也有从

下至

上）很窄的开口，开口一一错开，互相平行，且全部不相同。

摩擦卡瓦放在支撑套上。

下接

头在下壳体的最下端，内孔连接冲洗管。

3．工作原理

地面下击器的震击力主要是靠摩擦芯轴与摩擦卡瓦间在拉伸时的巨大摩擦力的阻尼作

用下使卡点以上钻柱产生弹性伸长。

由虎克定律知：

在弹性极限范围内，拉力越大，弹性伸

长越大，但随着拉力的不断增加二者间的静摩擦变成动摩擦，芯轴缓慢上移。

当摩擦芯轴脱

处摩擦卡瓦后，钻柱的上拉力突然变成零，被拉伸的钻柱必然向下收缩。

给卡点以向下冲击

载荷。

这就是所谓下击。

地面震击器的具体动作过程如下：

连接在遇卡钻柱最上面的地面震击器，在上提负荷的作用下，先时拉动摩擦芯轴，并带

动摩擦卡瓦上行抵住调节环。

摩擦芯轴与摩擦卡瓦的棱带处，卡瓦被胀大，卡瓦外棱带被下

条壳体的内表面所阻，三者间产生了正压力及摩擦力，阻止摩擦芯轴上行。

摩擦芯轴与摩擦

卡瓦间的静摩擦力使卡点以上管柱产生弹性拉长，储存厂变形能，摩擦芯轴开始缓慢上行至

一定距离后，突然脱开摩擦卡瓦，被拉长了的钻柱以其储存的变形能及卡点以上的全部重力，

快速地砸向卡点。

震击后，下放工具，关闭震击器，此时摩擦卡瓦在支撑套亡处于下壳体内锥面的最下端

而直径最大。

摩擦芯轴能轻而易举地胀开摩擦卡瓦，恢复震击前位置。

如果卸下锁紧螺钉，旋动调节环，就可以改变摩擦卡瓦的工作位置。

从而调节了震击力。

4．技术规范

目前国内的面下击器只有一个规范，其技术规范见表5—3—3所示。

5．操作方法及注意事项

1）操作方法

随着作业要求不同，钻柱的配备连接形式也不同。

如操作中要保持修井液循环，可在震

击器上方接方钻杆；若不需要修井液循环，可接l—2根钻杆和钻铤，以作为关闭震击器时

用，但必须留有足够的提拉高度。

具体操作程序如下：

（1）调定调节环。

通常是先由低逐步上调。

（2）测定卡点位置，汁算卡点以上钻柱在修井液中的重力，记录并标记在指重表上。

（3）计算卡点以上钻柱在提拉时的伸长量以供操作中检视。

（4）将震击器接在转盘以上，使下接头靠近转盘。

震击器上部按作业要求接方钻杆、钻

杆、钻铤1-2根。

（5）上提工具钻柱至调节负荷。

（6）震击后，下放工具关闭震击器，待下次震击。

2）注意事项

（1）地面震击器使用前，摩擦芯轴和摩擦卡瓦应是关闭状态，否则须器震击器在钻台上

顿

几下，使其关闭。

（2）震击作业时，应从小拉力开始，逐步增加，但绝不能超过卡点以上管柱在修井液中

的重力。

（3）每次调节拉力时，应从锁钉孔注入些机油。

并检查是否由修井液进入。

（4）大拉力震击时，应先检查井架各连接件，以防松动。

若用吊卡工作，应锁紧。

6．维修保养地面下击器

（1）每次用后均应全部拆卸擦拭，仔细检查各零件是否完好，更换损坏件。

（2）检查摩擦卡瓦、摩擦芯轴和下壳体各部尺寸，更换磨损量较大者。

（3）重新组装后，涂润滑油，放阴干处保管。

7．优点

（1）地面下击器可安装在井口之上，较其他形式操

作简单、易控制；

（2）下击力大小可调。

（四）检修保养液压式上去器

1．用途

液压式上击器（以下简称上击器），主要用于处理

深井的砂卡、盐水和矿物结晶卡、胶皮卡、封隔器卡

以及小型落物卡等。

尤其在井架负荷小，不能大负荷

提拉钻具时，上击器的解卡能力更显得优越。

该工具

接加速器后也适用于浅井。

2．结构

上击器主要有上接头、芯轴、撞击锤、上杠体活

塞、活塞环、导管、下缸体及密封装置等组成，如图

5—3—4所示。

上接头上部为钻杆内螺纹，同上部钻具连接，下

部为细牙螺纹同芯轴相连。

芯轴上部为光滑圆柱，下

部为花键。

光滑圆柱与上壳体的上部密封件配合，密

封壳体内有液体。

花键同上壳体下部的花键孔配合传

递扭矩。

芯轴下端连接导管。

导管外光滑，同下接头

内孔中的密封件配合。

上壳体、中壳体、下接头用螺

纹连接，并采用耐高温密封件密封。

芯轴和导管间是

活塞和活塞环。

活塞环安装在活塞上的槽内，厚度小

于槽宽，且开口为极窄的缝隙。

芯轴、导管与上中壳

体、下接头间的空腔被活塞环分成上、下两腔，两腔

均充满

油。

下接头下部是钻杆公螺纹与其他工具连接。

3．工作原理

利用液体的不可压缩性和缝隙的溢流延时作用，

拉伸钻杆储存变形能，经瞬时释放，在极短的时间内

转变成向上的冲击动能，传至鱼顶，使遇卡管柱解卡。

上击器的工作过程可分为储能阶段、释放能量阶

段、撞击阶段、复位阶段四个阶段。

（1）拉伸储能阶段：

上提钻具时，因被打捞管柱遇卡，钻具只能带动芯轴、活塞和活塞

环上移。

由于活塞上的缝隙小，溢流量很少，因此钻具被拉长，储存变形能。

（2）卸荷释放能量阶段：

尽管活塞环上的缝隙小，溢流量小，但活塞仍可缓缓上移。

经

过一段时间后，活塞移至卸荷槽位置，受压液体立即卸荷。

受拉伸长的钻具快速收缩，使芯

轴快速上行，弹性变形能变成钻具向上运动的动能。

（3）撞击阶段：

急速上行的芯轴带动撞击锤，猛烈撞击上缸的下端面，与上缸体连在一

起的落鱼受到一个上击力。

（4）复位阶段：

撞击结束后，下放钻具卸荷，中缸体下腔内的液体沿活塞上的油道毫无

阻

力地返回至下击器全部关闭，等待下次震击。

4．技术规范

（2）井内提拉时，上提力从到大逐渐增加，直至许用值。

（3）上击器上、下腔中必须满油，各部密封装置不得渗漏。

（4）如果第一次震击不成功，则应逐步加大提拉力，或提高上提速度。

（5）如果不产生第二次震击，就应把钻具多放一些，完全关闭上击器。

（6）如果发生震击的时间过长，就不应该完全关闭上击器。

4）上击力的调整

司钻可根据震击效果的大小，随时调整上击力。

其方法是改变上提速度以调整上提负荷

和根据井口所作标记改变上击器关闭程度。

5）上击器的充油

上击器所用液压油是精制的高粘度的机械油。

充油时，上接头朝上，并倾斜300。

将手压

泵软管的另一端接在中缸体的油口上，另一根软管接在亡缸体的油口上，并与回油箱相通，

尔后慢慢泵油。

此时回油箱内有气泡溢出，直至无气泡时停止泵油。

对换进、出口再次泵油、

接头芯轴下行而关闭，旋紧各注油塞。

6．维修保养

（1）上击器每次下井前，拧紧各部螺纹。

在做拉力试验时检查各部头是否漏油，如漏油

必须更换密封件。

（2）每次使用完后，必须清洗干净，擦干并涂油，经试验台试验检查达到技术要求后，

放阴干处保存。

若试验不合格，应拆开检查，重装后再行试验。

（3）上击器故障及修理方法见表5—3—6所示。

7．优点

（1）可将弹性变形能迅速变成瞬时向上的冲击动能；

（2）结构紧凑，操作容易；

（3）可传递扭矩，承受拉伸负荷。

（五）检修保养倒扣下击器

1．用途

倒扣下击器实质上是一个开式下击器。

它除具备开式下击器的功用外，还可同倒扣器配

套使用。

2．结构

倒扣下击器主要由芯轴、承载套、键、筒体、销、导管、下接头及各种密封件组成，如

图5—3—5所示。

芯轴上部是钻杆母扣，用以同倒扣器或钻杆连接。

下部连接导管，用弹性销锁紧防松。

在细而长的圆柱表面上，有5个半圆形槽。

导管的光滑表面与下接头密封装置配合，密封着

循环泥浆。

连成一体的芯轴、导管，自上至下有一内孔，是循环泥浆的通路。

芯轴的外部是承载套、筒体等零件。

承载套上端面经过表面处理，承受下击负荷。

简体

上部内孔中有半圆形槽，内装圆柱形键。

键把筒体、芯轴连在一起，传递扭矩，并允许芯轴

上下滑动。

筒体上有通孔平衡着筒体内外、上下压力。

减少芯轴、导管上、下移动的阻力。

圆柱形长键安装在筒体、芯轴半圆形键槽内，上被承载套压着，下被筒体内台肩挡住。

该工

具可传递很大扭矩。

在卸开螺纹后，随上升螺纹的移动前很轻松地上移，防止了因过大的压

力致使松扣部位乱扣、粘扣。

下接头与反扣打捞工具或倒扣抓捞工具连接，其内孔中有两道

密封装置，封隔着高压循环修井液和上返修井液。

3．工作原理

倒扣下击器有两个功用：

其一是作为下击器连接在管柱中，对卡点施以瞬间下砸力；其

二是同倒扣器配合使用。

前者的工作原理及动作过程与开式下击器相同，不再赘述。

倒扣器

是用来对接头螺纹施加反扭矩，旋开连接接头的一种传递力矩的变向装置。

倒扣器工作时必

须固定在套管壁上，因此旋松螺纹的管柱升移量需要补偿，而倒扣下击器芯轴、简体的自由

伸缩，就使其成为倒扣过程中螺纹松扣升移量的补偿件。

连接在倒扣器下端的下击器工作前的芯轴相对筒体是拉开的。

倒扣器上的反扭矩经芯

轴、圆形键和筒体传至落鱼。

接头螺纹旋松后，上升的管柱推动简体上行，筒体相对芯轴移

动，就补偿了螺纹旋开的升移量。

如果修井作业需要，安装有倒扣下击器的钻柱也可对卡点施以下击。

4．技术规范

5．操作方法

（1）井内下击解卡的操作同开式下击器。

（2）将倒扣下击器连接在倒扣器下端。

（3）倒扣操作时，使倒扣下击器全部拉开。

（4）倒扣作业中，若需对卡点施行下击，必须先关闭倒扣器，再按开式下击器操作程

行。

6．维修保养

（1）每次使用后，应拆卸全部零件，清洗干净。

（2）检查承载套，圆柱形键及其他零件，对损伤件应更换。

（3）更换全部密封件。

（4）擦干后，涂油保存。

7．优缺点

优点：

传递扭矩大，能承受大的下击力，上、下移动灵活。

缺点：

加工困难。