沖擊器故障分析

   潛孔沖擊器根據配氣方式，可分為閥式沖擊器和無閥沖擊器兩種。除配氣方式不同外，其結構也略有不同，但其工作原理是基本相似的，只是閥式成及其抗污染能力更差些。

   潛孔沖擊器產生故障的原因是多方面的，但表現形式主要為沖擊器不沖擊、沖擊無力和間斷沖擊等。分析其故障原因，再針對設備甲乙改進將會有助于沖擊器結構和鉆井工藝的改進。對其故障因素進行歸納分類，可從以下五方面進行分析：

1、加工處理缺陷

   沖擊器活塞及缸套的配合較為緊密，且配合長度較長，加工精度和表面光滑度要求較高，這對活塞及缸套的圓柱度要求非常高。如果圓柱度得不到保證，活塞將會出現方向性或間歇性的卡滯，最終可能不對呢不機場提、卸鉆桿，進行沖擊器維修。

    另外，沖擊器外套管的剛性也是制約沖擊器使用壽命的一個重要因素。如果外套管硬度差。在鉆井過程中，充氣機器會因頻繁與井壁發生碰撞二變形；當沖擊器不做工時，往往需要振擊和拆卸、清洗沖擊器，這又將加劇沖擊器外套管的變形；而外套管的變形將導致沖擊器每部零件卡滯而導致無法拆解，最終直接造成沖擊器報廢。

   對于沖擊器內缸和活塞的有效運動做功和產品高精度生產，湖南新金剛工程機械有限公司已深耕細作二十幾年。

2、沖擊器尾部逆止密封不可靠

   目前，物探用沖擊器尾部均設有一逆止閥，其結構如圖1所示。其密封形式主要是靠球形橡膠帽或加裝在金屬錐形帽上的 O型圈的壓縮變形來進行逆止密封的。其逆止功能 由彈性體來實現，并且彈性體一般具有導向裝置。

 這種密封方式存在以下問題：

   （1）彈簧與導向裝置存在摩擦，會影響逆止閥的截止速度；

   （2）橡膠密封材料長時間的頻繁壓縮、摩擦會使其過渡磨損；

   （3）彈簧疲勞破壞，導致逆止密封失效；

   （4）在停氣時，沖擊器內部氣壓突然降低致使巖粉或液固混合物反灌進入沖擊器內腔，將會致使活塞卡滯；

   （5）更嚴重的是，水攜帶巖屑進圖到配氣閥位置（閥式沖擊器），時閥片不能正常封閉配氣，造成沖擊器僅排屑而不沖擊做功的故障。

3、沖擊器頭部無密封

   物探鉆井所用沖擊器頭部的釬頭均設有已排氣孔與井底連通，而釬頭與沖擊器通過花鍵連接，其配合間隙較大。鉆進過程中遇到潛水面或因成井困難而需要加注固井液的情況下，井底及井壁與鉆桿的間隙中存在大量的液態、固態混合物，當接/換鉆桿或加注固井液時，又都會停止供氣，這樣沖擊器尾部的逆止閥會迅速關閉。由于慣性，會有部分液體瞬間通過兩種途徑反灌進入沖擊器：釬頭排氣孔、釬頭與花鍵套的間隙。隨后，沖擊器猶如一個空水杯倒扣在液體里，封閉在沖擊器內腔中的氣體勢必會杯外界液體所壓縮，如圖2所示。

沖擊器內腔氣體壓與外界液體壓相等時，即達到平衡。根據內、外平衡可計算出沖擊器內腔空氣高度h為：

式中：p_o為沖擊器內腔停氣后的壓力；h_o 為沖擊器內腔的長度；ρ為井底液體的密度；g為重力加速度；H為井底液面高度。

式中（1）可看出，外界液面高越高，沖擊器內腔密封氣體長度越小，即進入沖擊器內腔的液體越多。而沖擊器內腔如果進水太多，將會把一些巖屑帶入內腔活塞運動之中，打打增加了活塞的卡滯頻率。同時，如果沉淀在活塞與釬頭接觸端面之間的巖屑遲遲無法排除（見圖3），則活塞的沖擊功會大部分被巖屑吸收，無法有效下傳，即沖擊無力。

4、釬頭卡滯

釬頭與沖擊器為花鍵配合（見圖4），配合間隙比較大，并且許多類型的沖擊器釬頭花鍵尾部可以露出與之相配和的花鍵套。如果巖屑潮濕，容易形成泥包粘附在釬頭上。如果這種狀態下得不到及時改善，泥包會進入花鍵配合間隙，影響沖擊器活塞沖擊功的有效下傳；更為嚴重的是，釬頭與花鍵套可能卡滯子在一起。

5、固井液存在較大固相顆粒

     正常情況下，遇到成井困難的易坍塌地層，需要使用泡沫鉆井，即頻繁往井中加注泡沫劑進行固井。但實際上，小隊施工過程中，考慮到方便與經濟性，往往趨向于使用洗衣粉溶液。由于洗衣粉質量或水質量，多少會存在一些無法溶解的顆粒。固井液時從鉆桿加注到井底，這樣洗衣粉中未溶解的顆粒會直接進入沖擊器內腔，影響配氣閥（閥式沖擊器）的正常工作，或加大活塞卡滯的概率。