CN104975815A - 一种随钻减振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种随钻减振器；属石油钻井施工作业的井下管柱减振工具技术领域。该减振器包括芯轴、花键轴、油缸、花键外筒、上刮泥环和下刮泥环；芯轴的一端螺纹安装有花键轴；花键轴上套装有花键外筒，花键外筒一侧的芯轴上依次安装有油缸和油缸盖；油缸盖上设有上刮泥环，油缸的内表面设有凸台；凸台一侧的芯轴上安装有平衡阀。该减振器通过芯轴上的注油孔分别向两个腔体内注入硅油以调节两个腔体内的压力平衡；以此达到减振的目的，解决了现有钻头在产生破岩效果的同时，会产生纵向和周向振动;导致钻柱中的部件疲劳损坏，从而降低其使用寿命，并易造成安全事故的问题。该减震器能有效防止钻具的疲劳损坏，提高机械钻速。

Description

一种随钻减振器

技术领域

本发明涉及一种随钻减振器；属石油钻井施工作业的井下管柱减振工具技术领域。

背景技术

在石油钻井作业工程中，钻头在产生破岩效果的同时，会产生纵向和周向振动。这些震动会对整个钻柱造成冲击，导致钻柱中某些部件疲劳损坏，降低其使用寿命，造成安全事故。因此，有必要研发一种减振器；以有效吸收这些有害的振动能量，储存或转化成其他形式的能量，减少疲劳损坏，达到保护钻具，提高机械钻速，降低钻井成本的目的。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种结构设计合理、操作灵活简单、作业效率高、减震效果好的随钻减振器。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种随钻减振器，包括芯轴、花键轴、油缸、花键外筒、上刮泥环和下刮泥环；其特征在于：芯轴的一端螺纹安装有花键轴；花键轴上套装有花键外筒，花键外筒一侧的芯轴上依次安装有油缸和油缸盖；油缸的一端与花键外筒螺纹连接，油缸的另一端与油缸盖螺纹连接，油缸盖上设置有上刮泥环，上刮泥环一侧的芯轴上螺纹安装有限位螺母；油缸的内表面设置有凸台，凸台上设置有下刮泥环；凸台一侧的芯轴上安装有平衡阀，平衡阀呈圆筒状，平衡阀的圆周上轴向均布有上过油通孔，上过油通孔的一端端口设置有下阀片，上过油通孔内侧的平衡阀圆周上轴向均布有下过油通孔，下过油通孔的一端端口设置有上阀片，平衡阀一端的芯轴上通过固定螺母和下弹簧座安装有下止回弹簧，下止回弹簧与下阀片接触连接；平衡阀另一端的芯轴上通过上弹簧座安装有上止回弹簧，上止回弹簧与上阀片接触连接；所述的平衡阀两侧的芯轴上分别设置有注油孔。

所述的芯轴为一阶梯状的变径体，芯轴与花键轴之间设置有环形密封圈。

所述的花键轴外表圆周上均布有花键，花键外筒的内表圆周上均布有花键槽，花键轴和花键外筒之间通过花键和花键槽的配合滑动连接。

所述的油缸与花键外筒和油缸盖的连接处分别设置有密封圈。

所述的凸台与芯轴之间设置有环形密封圈。

本发明的优点在于：

该随钻减振器结构简单、设计新颖；通过芯轴上安装的平衡阀，将油缸与芯轴之间的空腔分割成两个相互独立且密封的腔体，并通过平衡阀两侧芯轴上的注油孔分别向两个腔体内注入硅油以调节两个腔体内的压力平衡；工作过程中，通过两个腔体内硅油量的变化和流动阻力来吸收能量达，以此达到减振的目的，解决了现有钻头在产生破岩效果的同时，会产生纵向和周向振动;这些震动会对整个钻柱造成冲击，导致钻柱中的部件疲劳损坏，从而降低其使用寿命，并易造成安全事故的问题。并且该减震器具有减震幅度大、效率高和安装方便的特点，能有效防止钻具的疲劳损坏，提高机械钻速。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1A处的放大结构示意图；

图3为本发明的平衡阀的结构示意图。

图中：1、芯轴，2、花键轴，3、油缸，4、花键外筒，5、上刮泥环，6、下刮泥环，7、花键，8、花键槽，9、油缸盖，10、限位螺母，11、凸台，12、平衡阀，13、上空腔，14、下空腔，15、上过油通孔，16、下过油通孔，17、下阀片，18、上阀片，19、固定螺母，20、下弹簧座，21、下止回弹簧，22、上弹簧座，23、上止回弹簧，24、注油孔。

具体实施方式：

该随钻减振器包括芯轴1、花键轴2、油缸3、花键外筒4、上刮泥环5和下刮泥环6。芯轴1的一端螺纹安装有花键轴2；花键轴2上套装有花键外筒4。花键轴2外表圆周上均布有花键7，花键外筒4的内表圆周上均布有花键槽8，花键轴2和花键外筒4之间通过花键7和花键槽8的配合滑动连接。

花键外筒4一侧的芯轴1上依次安装有油缸3和油缸盖9；油缸3的一端与花键外筒4螺纹连接，油缸3的另一端与油缸盖9螺纹连接，油缸盖9上设置有上刮泥环5。油缸3与花键外筒4和油缸盖9的连接处分别设置有密封圈。

上刮泥环5一侧的芯轴1上螺纹安装有限位螺母10；油缸3的内表面设置有凸台11，凸台11与芯轴1滑动连接；凸台11上设置有下刮泥环6；凸台11与芯轴1之间设置有环形密封圈。凸台11一侧的芯轴1上安装有平衡阀12，由此将油缸3与芯轴1之间的空间分割成两个相互独立且密封的上空腔13和下空腔14。

平衡阀12呈圆筒状，平衡阀12的圆周上轴向均布有上过油通孔15，上过油通孔15位于下空腔14内的一端端口上设置有下阀片17。

上过油通孔15内侧的平衡阀12圆周上轴向均布有下过油通孔16，下过油通孔16位于上空腔13内的一端端口上设置有上阀片18。

平衡阀12一端的芯轴1上通过固定螺母19和下弹簧座20安装有下止回弹簧21，下止回弹簧21与下阀片17接触连接；平衡阀12另一端的芯轴1上通过上弹簧座22安装有上止回弹簧23，上止回弹簧23与上阀片18接触连接。

平衡阀12两侧的芯轴1上分别设置有注油孔24；注油孔24分别与上空腔13和下空腔14连通，用于硅油的注入。

该随钻减振器的芯轴1为一阶梯状的变径体，芯轴1与花键轴2之间设置有环形密封圈。该随钻减振器工作时通过芯轴1与管柱螺纹连接，通过花键外筒4与钻头螺纹连接。在钻井过程中钻头发生振动，且当钻头在振动过程中向上位移时，油缸3和花键外筒4构成的减振器外壳向上移动，此时，油缸3内下空腔14的腔体体积逐步减小，上空腔13的腔体体积逐步增大；腔内压力发生改变，上下空腔内的硅油发生弹性形变。

当压力达到一定程度时，即下空腔14内的硅油压力大于上止回弹簧23的弹力时，平衡阀12的上阀片18被弹开，硅油通过平衡阀12的下过油通孔16流入上空腔13内。由于硅油粘度大，通过下过油通孔16时阻力大，外加上阀片18的阻碍作用使硅油流动阻力加大；由此通过硅油的弹性形变和流过下过油通孔16时的阻力，从而吸收钻头的振动能量并阻止钻头向上移动。

当钻头向下位移时，由油缸3和花键外筒4构成的减振器外壳随之向下移动，此时，上空腔13的腔体体积逐步减小，下空腔14的腔体体积逐步增大，上空腔13腔内的硅油也发生弹性形变。当压力达到一定程度时，即上空腔13内的硅油压力大于下止回弹簧21的弹力时，平衡阀12的下阀片17被弹开，硅油通过平衡阀12上的上过油通孔15从上空腔13内流入下空腔14内，这一过程同样可以吸收能量阻止钻头向下移动。如此反复，使该减震器利用硅油的弹性形变和流动阻力来吸收振动能量，从而实现减振的目的；进而解决了现有钻头在产生破岩效果的同时，会产生纵向和周向振动；这些震动会对整个钻柱造成冲击，导致钻柱中的部件疲劳损坏，从而降低其使用寿命，并易造成安全事故的问题。该减震器具有减震幅度大、效率高和安装方便的特点，能有效防止钻具的疲劳损坏，提高机械的钻速。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.一种随钻减振器，包括芯轴（1）、花键轴（2）、油缸（3）、花键外筒（4）、上刮泥环（5）和下刮泥环（6）；其特征在于：芯轴（1）的一端螺纹安装有花键轴（2）；花键轴（2）上套装有花键外筒（4），花键外筒（4）一侧的芯轴（1）上依次安装有油缸（3）和油缸盖（9）；油缸（3）的一端与花键外筒（4）螺纹连接，油缸（3）的另一端与油缸盖（9）螺纹连接，油缸盖（9）上设置有上刮泥环（5），上刮泥环（5）一侧的芯轴（1）上螺纹安装有限位螺母（10）；油缸（3）的内表面设置有凸台（11），凸台（11）上设置有下刮泥环（6）；凸台（11）一侧的芯轴（1）上安装有平衡阀（12），平衡阀（12）呈圆筒状，平衡阀（12）的圆周上轴向均布有上过油通孔（15），上过油通孔（15），的一端端口设置有下阀片（17），上过油通孔（15）内侧的平衡阀（12）圆周上轴向均布有下过油通孔（16），下过油通孔（16）的一端端口设置有上阀片（18），平衡阀（12）一端的芯轴（1）上通过固定螺母（19）和下弹簧座（20）安装有下止回弹簧（21），下止回弹簧（21）与下阀片（17）接触连接；平衡阀（12）另一端的芯轴（1）上通过上弹簧座（22）安装有上止回弹簧（23），上止回弹簧（23）与上阀片（18）接触连接；所述的平衡阀（12）两侧的芯轴（1）上分别设置有注油孔（24）。

2.根据权利要求1所述的一种随钻减振器，其特征在于：所述的芯轴（1）为一阶梯状的变径体，芯轴（1）与花键轴（2）之间设置有环形密封圈。

3.根据权利要求1所述的一种随钻减振器，其特征在于：所述的花键轴（2）外表圆周上均布有花键（7），花键外筒（4）的内表圆周上均布有花键槽（8），花键轴（2）和花键外筒（4）之间通过花键（7）和花键槽（8）的配合滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种随钻减振器，其特征在于：所述的油缸（3）与花键外筒（4）和油缸盖（9）的连接处分别设置有密封圈。

5.根据权利要求1所述的一种随钻减振器，其特征在于：所述的凸台（11）与芯轴（1）之间设置有环形密封圈。