CN101644144B - 一种适用于气体钻井的横向减震器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于气体钻井的横向减震器，由本体及减震机构两部分组成，其特征是：多个减震机构呈现螺旋转分布于本体上，其中减震机构由紧固螺钉、紧固环、轮毂、滚轴、底座、橡胶气囊几部分组成。本发明利用气体钻井时钻柱内、外内外压差可实现减振装置可实现自动伸缩；利用气体作为弹性元件，且有非常有效的吸震、减震作用；结构简单、操作方便，稳定性好，使用过程中性能发挥稳定。本发明实现了减震机构应具备自动收回功能，以减小卡钻风险，且根据气体钻井井径扩大率较大，实现了减震机构应具备自适应井径功能。

Description

一种适用于气体钻井的横向减震器

技术领域

本发明涉及的是钻井工程所用的一种适用于气体钻井的横向减震器。

背景技术

由于气体钻井的循环介质为气体，气体本身阻尼小，且当压力变化时气体体积变化大，引起气体钻井过程中钻柱振动加剧，随着气体钻井技术的进一步发展，钻具疲劳断裂事故迅速增加。钻柱振动主要包括纵向振动、横向振动及扭转振动，而这三种形式的振动往往不是独立存在的，常常以耦合振动形式，为减少气体钻井时钻具疲劳断裂事故，当前主要采用的方法采用新钻具，但随着气体钻井数量的增加，若完全采用新钻具，钻井成本迅速增加，因此研制适合气体钻井的钻柱减震器极其必要。

目前也开发了多种减小纵向振动的减震器，但横向减震器仍然较少，且难以应用到气体钻井。例如：现有技术中此类似的横向减震器有以下专利文献予以批露。中国专利ZL92243440.9(1993年12月15日授权)描述了一种油气井测试作业中保护压力计及其时种等仪器的工具，它主要由上下接头通过心轴联结在一起，弹性体通过浮滑套安装在心轴上，弹性体由螺旋弹簧、摩擦块及外筒构成，螺旋弹簧两端分别安装在滑套凹槽内及摩擦块凹槽内，摩擦块下端装入外筒的下端内，上端装入活动挡圏内，通过螺钉将活动挡圈与外筒上端、滑套联结在一起。该装置与纵向减震器配合使用，可以防止由于射孔弹爆炸对仪器产生的损坏。该项技术虽不能直接应用于钻柱减小横向振动，但为我们提供了一种设计思路，即让径向产生一个可以自动伸缩的弹性扶正装置，即可实现横向减震。

设计气体钻井横向减震器存在的主要问题是：气体钻井易出现井壁坍塌，减震机构应具备自动收回功能，以减小卡钻风险；气体钻井井径扩大率较大，减震机构应具备自适应井径功能。本发明将解决以上两个问题，提供一种适用于气体钻井的横向减震器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作方便、结构简单、稳定性好且适用于气体钻井的横向减震器，若与纵向减震器相配合使用可以大大减少气体钻井钻具疲劳断裂事故。本发明利用气体钻井过程中，钻柱内外压差使橡胶气囊变形，并推动减震机构，以气柱为弹性元件实现吸震、减震。

为解决气体钻井钻柱横向振动，本发明提供了一种适用于气体钻井的横向减震器，由本体及减震机构两部分组成，其特征是：多个减震机构呈现螺旋转分布于本体上，其中本体为一管状结构，上、下端部有螺纹与其它钻具相联，本体上螺旋分布了多个方形开口安装减震机构，开口内部有一台阶圆弧面限定减震机构伸出位移，整个本体内部有台阶圆弧面安装橡胶气囊，且本体上分布多个螺钉孔安装紧固螺钉，减震机构由紧固螺钉、紧固环、轮毂、滚轴、底座、橡胶气囊组成，紧固螺钉、紧固环将橡胶气囊固定于本体上，轮毂套于滚轴上，且轮毂两端为圆球形，滚轴套于底座支架上的两圆孔中，底座两侧均为圆弧面，内侧与橡胶气囊相配，外侧与轮毂面相配且留有一定间隙。

本发明还采用如下技术方案：

紧固环为一环状结构，其上分布多个螺纹孔，紧固螺钉与之相匹配，中间的紧固环主要是防止减震机构掉入本体内部，而两端的紧固环不仅起防掉功能，而且起密封作用，防止气体从端部直接通过本体开口进入环空，因此中间紧固环的螺钉孔可以少开，而端紧固环的螺钉孔应加密，且在安装时螺钉上应加密封胶。轮毂、滚轴、底座组成减震伸缩机构，轮毂套于滚轴上，且轮毂两端为圆球形，滚轴套于底座支架上的两圆孔中，底座两侧均为圆弧面，内侧与橡胶气囊相配，外侧与轮毂面相配且留有一定间隙。橡胶气囊为管状结构，材料为弹性、韧性较好的橡胶材料，它是实现自动伸缩的主要元件，且其上与本体螺钉孔相应位置分布有多个螺钉孔。

本横向减震器如下优点：

1、利用气体钻井时钻柱内、外内外压差可实现减振装置自动伸缩；

2、利用气体作为弹性元件，且有非常有效的吸震、减震作用。

3、结构简单、操作方便，稳定性好，使用过程中性能发挥稳定。

附图说明：

图1本发明专利结构示意图

附图说明：

1.本体    2.减震机构

图2减震机构局部详图

1.本体   3.紧固螺钉   4.紧固环   5.轮毂   6.滚轴

7.底座   8.橡胶气囊

图3减震机构收回状态

图4减震机构伸出状态

具体实施方式

现结合图1、图2、图3及图4对本发明做进一步的描述。适用于气体钻井的横向减震器主要是利用气体钻井过程中，钻柱内、外气压差实现减震机构伸缩，而且以气体作为弹性元件，实现极好的吸震、减震作用。

在使用前，首先按照图1装配，图2为其局部详细结构，为保证橡胶气囊8的密封性，在装配时应在橡胶气囊8外则涂上密封脂，在安装紧固螺钉3时应在其上涂上密封胶。将该工具安装于钻具给合中，其安装位置基本原则是钻柱振动极为剧烈位置，且与纵向减震器配合使用。

在起、下钻的过程中，由于钻柱内气压小，减震器的与井壁发生撞时，减震机构2自动收回到本体1内，如图3所示。而紧固环4的作用可起到防止减震机构落入钻具内部。在气体钻井过程中，由于井壁极易发生坍塌，减震机构2自动收回特性可以减少卡钻风险。

在钻进过时，钻柱内的气压大于环空中气压，在压差的作用下，橡胶气囊8变形，并推动减震机构2上的轮毂5、滚轴6、底座7径向伸出，且底座7底部的台肩与本体1开口处的台肩可以限制减震机构2的伸出量。当钻柱发生横向振动时，减震机构2与井壁发生碰撞，在内外气压的作用下，减震机构2将部分冲击力传递给气柱，这样就利用了气体作为弹性元件进行吸震、减震。通常情况下，钻柱是旋转的，因此该减震机构2设计了轮毂5、滚轴6，当钻柱旋转时，轮毂5可以旋转，大大减小井壁对减震机构2的摩损，增加减震器的使用寿命。

Claims (3)

1.一种适用于气体钻井的横向减震器，由本体(1)及减震机构(2)两部分组成，其特征是：多个减震机构(2)呈现螺旋转分布于本体(1)上，其中本体(1)为一管状结构，上、下端部有螺纹与其它钻具相联，本体(1)上螺旋分布了多个方形开口安装减震机构(2)，开口内部有一台阶圆弧面限定减震机构(2)伸出位移，整个本体(1)内部有台阶圆弧面安装橡胶气囊(8)，且本体(1)上分布多个螺钉孔安装紧固螺钉(3)，减震机构由紧固螺钉(3)、紧固环(4)、轮毂(5)、滚轴(6)、底座(7)、橡胶气囊(8)组成，紧固螺钉(3)、紧固环(4)将橡胶气囊(8)固定于本体(1)上，轮毂(5)套于滚轴(6)上，且轮毂(5)两端为圆球形，滚轴(6)套于底座(7)支架上的两圆孔中，底座(7)两侧均为圆弧面，内侧与橡胶气囊(8)相配，外侧与轮毂(5)面相配且留有一定间隙。

2.按照权利要求1所述的一种适用于气体钻井的横向减震器，其特征是紧固环(4)为一环状结构，其上分布多个螺纹孔，紧固螺钉(3)与之相匹配。

3.按照权利要求1所述的一种适用于气体钻井的横向减震器，其特征是橡胶气囊(8)为管状结构，且其上与本体(1)螺钉孔相应位置分布有螺钉孔。

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