[发明专利]一种油气钻井井下重复起震装置及起震方法

权利要求书

1.一种油气钻井井下重复起震装置，其特征在于：它包括一外筒，所述外筒内插设有一具有中心孔的上接头，所述上接头顶部的中心孔设置有与上部钻具连接的内螺纹，所述上接头通过螺纹连接在所述外筒的上口；所述上接头的中部与所述外筒之间套设有一弹簧，所述弹簧的底部连接一冲击锤，所述冲击锤与所述外筒之间滑动夹设有一套筒；所述外筒内壁的中部具有一加大内径的台肩，所述台肩下方的所述外筒内壁滑动地设置有一止推环，所述止推环下方的所述外筒内壁设置有一通过外螺纹与其连接的限位环；所述套筒滑动地穿设在所述限位环内，所述套筒的上部沿周向均布有三个弧形结构槽，所述套筒外壁的结构槽下方紧密地套设在一具有渐缩台肩止推环内；在每一个所述结构槽内均卡设有一弧形卡，所述套筒内径的中部具有一圈凸出的铁砧，所述铁砧的垂向设置有若干连通孔，所述套筒下半段的内径滑动地套设有一操作套筒，所述操作套筒通过螺纹连接在上接头的末端；所述操作套筒的上口外缘设置有控制冲击锤上行的一圈凸台；所述套筒下半段的外径设置有矩形外花键，所述外花键滑动地套接一内花键接头，所述外筒的下口通过若干螺栓固定连接内花键接头；所述外花键末端通过螺纹连接一下接头，所述下接头外壁设置有用于连接下部钻具的螺纹。

2.如权利要求1所述的一种油气钻井井下重复起震装置，其特征在于：所述弧形卡的形状为30°弧形结构；所述结构槽中内部开度小于弧形卡的截面直径。

3.如权利要求1或2所述的一种油气钻井井下重复起震装置的起震方法，其包括以下步骤：

1）正常钻进状态时，弹簧处于自然伸展状态，此时冲击锤与套筒铁砧之间处于贴合状态；而止推环的渐缩台肩与套筒结构槽正处于同一水平位置，弧形卡的外侧卡靠在止推环的渐缩台肩中；震源在钻压的作用下，其内花键接头与下接头一直处于贴合状态；钻进扭矩靠套筒的花键副传递，钻压通过内花键接头底部与下接头的接触传递；震源不会产生震击作用，只是作为钻具的一部分传递扭矩和钻压；

2）根据检测要求，需要起震时，首先停止钻具转动，上提上部钻具，上接头带动操作套筒一同上移，操作套筒的凸台推动冲击锤和弹簧整体上移，此时弹簧仍然处于自然伸展状态；限位环也随着外筒一同上移；由于套筒末端连接下接头，而下接头又和井下动力钻具及钻头连接，因此靠自重保持静止不动，且钻头仍与地层接触；

3）当冲击锤上移至弧形卡上端时，限位环与止推环接触，上部钻具还在继续上行，限位环推动止推环上行，止推环的渐缩台肩向内挤推弧形卡，使弧形卡进入套筒的结构槽内，并有部分弧形卡突出到套筒内壁形成三个控制冲击锤下行的卡点，承托在冲击锤底部，停止钻具的上提；

4）下放上部钻具，由于弧形卡限制了冲击锤下行，而上部钻具带动上接头继续下行，进而使弹簧受压储蓄能量，当上接头带动外筒内壁台肩下行与止推环顶部接触时，此时弹簧压缩量为最大，储蓄能量也达到最大值，震源处于待激发状态；

5）上接头带动外筒继续下行，当台肩下行至止推环与套筒的结构槽处在同一水平位置时，弧形卡在冲击锤的推挤作用下向外胀开，回到止推环的渐缩台肩中，使套筒内壁承托冲击锤的卡点消失，弹簧释放弹性动能带动冲击锤迅速下行冲击套筒的铁砧实现一次起震，即产生一次标志性信号；

6）当冲击动作完成后，弹簧恢复到自然伸展状态，震源也恢复到步骤1）；重复上述步骤2）、3）、4)和5)的动作，即可以实施下一次起震。