CN105545223A - 一种钻头减震方法及碟簧双向减震器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻头减震方法及碟簧双向减震器，该碟簧双向减震器包括轴杆组件以及设置在轴杆组件外壁上的套筒组件，所述的轴杆组件是由心轴以及连接在心轴端部的冲管组成，所述的套筒组件是由扶正套筒、与扶正套筒螺纹连接的花键体、与花键体螺纹连接的油缸以及螺纹连接在油缸端部并与冲管滑动配合的下接头组成。本发明采用了碟簧作为减震元件，当钻头在钻进过程中产生纵向振动和周向振动时，钻具的纵向振动通过下接头作用在碟簧上，而周向振动则通过活塞换向机构将周向振动转换成纵向振动作用在碟簧上，而碟簧可以有效吸收这些有害的振动能量，从而减少钻具的疲劳损坏，达到保护钻具、提高机械钻速、降低钻井成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻头减震方法及碟簧双向减震器，属于钻进辅助工具技术领域。
背景技术
如图2所示，现有的减震器主要是采用液压结构，但液压结构对产品自身的密封性以及强度要求高，如果加工满足不了产品设计要求，很容易影响产品性能，其不足表现在：①液缸上的油堵孔加工质量不好，容易造成漏油，漏油必定影响活塞的行程，导致钻具的弹性变形很难控制；②现有工具的油缸长达3200mm，油缸内孔表面与活塞相配合的地方必须要珩磨和镀铬，内孔必须要求光滑而且耐磨，这些都对加工带来难度，而且零件越长加工难度越大，甚至超出普通加工的能力，也无形中增加了加工的危险性；③油缸内注满硅油，硅油在液腔内被压缩，整个液腔会形成高压腔，这对液缸的抗压强度及材料性能提出了很高要求。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种可降低钻具震动、延长钻具使用寿命、提高钻探效率的钻头减震方法及碟簧双向减震器，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案：一种钻头减震方法，首先将心轴与其端部的冲管连接组成一个轴杆组件，再依次将扶正套筒、花键体、油缸以及下接头连接在一起组成套筒组件，然后将套筒组件套在轴杆组件上，并使套筒组件上的花键体通过花键副与活塞连接，活塞设置在轴杆组件的外壁与套筒组件的内壁之间，同时将活塞内壁一端通过多线程大螺距矩形螺纹与轴杆组件上的心轴外壁螺纹连接，并在活塞另一端的端部与冲管的端部之间设置小碟簧，在冲管外壁的台肩与下接头的端部之间设置大碟簧，此时将轴杆组件上的心轴与钻柱连接，将套筒组件端部的下接头与钻头连接；这样，当钻头下井钻进时，便可使钻头产生纵向振动通过下接头传递至大碟簧上，大碟簧压缩吸收纵向振动，而钻头产生的周向振动则通过下接头以及油缸传递到花键体上，再由花键体传递到活塞上，此时活塞通过与心轴之间的多线程大螺距矩形螺纹将周向振动转换成纵向振动作用在小碟簧上，小碟簧进行压缩吸收纵向振动，从而达到减震的目的。
进一步，在活塞的端部设置有旋转环，小碟簧设置在旋转环与冲管的端部之间，这样便可将钻头产生的周向振动由活塞通过多线程大螺距矩形螺纹将周向振动转换成纵向振动，并通过旋转环传递至小碟簧上，旋转环在活塞与小碟簧之间，这样便可达到减少旋转摩擦阻尼的目的。
一种由上述钻头减震方法构建的碟簧双向减震器，包括轴杆组件以及设置在轴杆组件外壁上的套筒组件，所述的轴杆组件是由心轴以及连接在心轴端部的冲管组成，所述的套筒组件是由扶正套筒、与扶正套筒螺纹连接的花键体、与花键体螺纹连接的油缸以及螺纹连接在油缸端部并与冲管滑动配合的下接头组成；所述的花键体通过花键副与设置在轴杆组件的外壁与套筒组件的内壁之间的活塞连接，活塞内壁一端通过多线程大螺距矩形螺纹与心轴外壁螺纹连接，活塞另一端的端部与冲管的端部之间设置有小碟簧，在冲管外壁的台肩与下接头的端部之间设置有大碟簧。
所述的活塞一端设置有多线程大螺距矩形内螺纹，活塞通过多线程大螺距矩形内螺纹与心轴外壁上的多线程大螺距矩形外螺纹连接。
在心轴中部外壁的卡槽内设置有大螺帽，大螺帽与半环通过螺纹连接在一起。这样便可通过半环的限位作用，防止套筒组件从轴杆组件上退出。
所述的活塞的端部设置有旋转环，小碟簧设置在旋转环与冲管的端部之间。
由于采用上述技术方案，本发明的优点在于：本发明采用了碟簧作为减震元件，当钻头在钻进过程中产生纵向振动和周向振动时，钻具的纵向振动通过下接头作用在碟簧上，而周向振动则通过活塞换向机构将周向振动转换成纵向振动作用在碟簧上，而碟簧可以有效吸收这些有害的振动能量，储存或转化为其它形式的能量，减少钻具的疲劳损坏，达到保护钻具、提高机械钻速、降低钻井成本的目的。同时，本发明采用碟簧取代硅油作为减震元件，由液压式变成机械式，降低了整个减震器油缸内的内压强度，避免高内压对橡胶密封元件的损坏，增大了整个减震器的可靠性和稳定性。此外，由于没有采用硅油作为传压介质，降低了油缸对油堵孔的要求，即便是油堵孔在工作中发生泄漏也不会对整个减震器的功能造成直接影响。因此，本发明不仅使得整个减震器的长度尺寸大大缩短，在节约了加工成本的同时，还降低了加工难度，也降低了减震器对密封性能的依赖性，使得产品的可靠性大大提高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为现有的减震器的结构示意图。
附图标记说明：1—心轴、2—扶正套筒、3—大螺帽、4—半环、5—花键体、6—活塞、7—旋转环、8—小碟簧、9—冲管、10—油缸、11—大碟簧、12—下接头。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的实施例：一种钻头减震方法，该方法是首先将心轴1与其端部的冲管9连接组成一个轴杆组件，再依次将扶正套筒2、花键体5、油缸10以及下接头12连接在一起组成套筒组件，然后将套筒组件套在轴杆组件上，并使套筒组件上的花键体5通过花键副与活塞连接，活塞6设置在轴杆组件的外壁与套筒组件的内壁之间；同时将活塞6内壁一端通过多线程大螺距矩形内螺纹与轴杆组件上的心轴1外壁上的多线程大螺距矩形外螺纹连接；并在活塞6另一端的端部与冲管9的端部之间设置小碟簧8，在冲管9外壁的台肩与下接头12的端部之间设置大碟簧11；此时将轴杆组件上的心轴1与钻柱连接，将套筒组件端部的下接头12与钻头连接；这样，当钻头下井钻进时，便可使钻头产生纵向振动通过下接头12传递至大碟簧11上，大碟簧11压缩吸收纵向振动，而钻头产生的周向振动则通过下接头12以及油缸10传递到花键体5上，再由花键体5传递到活塞6上，此时活塞6通过与心轴1之间的多线程大螺距矩形螺纹将周向振动转换成纵向振动作用在小碟簧8上，小碟簧8进行压缩吸收纵向振动，从而达到减震的目的。进一步，在活塞6的端部设置有旋转环7，小碟簧8设置在旋转环7与冲管9的端部之间，这样便可将钻头产生的周向振动由活塞6通过多线程大螺距矩形螺纹将周向振动转换成纵向振动，并通过旋转7环传递至小碟簧8上，旋转环7在活塞6与小碟簧8之间，达到减少旋转摩擦阻尼的目的。
由上述方法构建的一种碟簧双向减震器的结构示意图如图1所示，包括轴杆组件以及设置在轴杆组件外壁上的套筒组件，所述的轴杆组件是由心轴1以及连接在心轴1端部的冲管9组成，所述的套筒组件是由扶正套筒2、与扶正套筒2螺纹连接的花键体5、与花键体5螺纹连接的油缸10以及螺纹连接在油缸10端部并与冲管9滑动配合的下接头12组成；所述的花键体5通过花键副与设置在轴杆组件的外壁与套筒组件的内壁之间的活塞6连接，所述的活塞6一端设置有多线程大螺距矩形内螺纹，活塞6通过多线程大螺距矩形内螺纹与心轴1外壁上的多线程大螺距矩形外螺纹连接，活塞6另一端的端部设置有旋转环7，小碟簧8设置在旋转环7与冲管9的端部之间，在冲管9外壁的台肩与下接头12的端部之间设置有大碟簧11。在心轴1中部外壁的卡槽内设置有大螺帽3，大螺帽3与半环3通过螺纹连接在一起。这样便可通过半环3的限位作用，防止套筒组件从轴杆组件上退出。
Claims (6)
1.一种钻头减震方法，其特征在于：首先将心轴与其端部的冲管连接组成一个轴杆组件，再依次将扶正套筒、花键体、油缸以及下接头连接在一起组成套筒组件，然后将套筒组件套在轴杆组件上，并使套筒组件上的花键体通过花键副与活塞连接，活塞设置在轴杆组件的外壁与套筒组件的内壁之间，同时将活塞内壁一端通过多线程大螺距矩形螺纹与轴杆组件上的心轴外壁螺纹连接，并在活塞另一端的端部与冲管的端部之间设置小碟簧，在冲管外壁的台肩与下接头的端部之间设置大碟簧，此时将轴杆组件上的心轴与钻柱连接，将套筒组件端部的下接头与钻头连接；这样，当钻头下井钻进时，便可使钻头产生纵向振动通过下接头传递至大碟簧上，大碟簧压缩吸收纵向振动，而钻头产生的周向振动则通过下接头以及油缸传递到花键体上，再由花键体传递到活塞上，此时活塞通过与心轴之间的多线程大螺距矩形螺纹将周向振动转换成纵向振动作用在小碟簧上，小碟簧进行压缩吸收纵向振动，从而达到减震的目的。
2.根据权利要求1所述的钻头减震方法，其特征在于：在活塞的端部设置有旋转环，小碟簧设置在旋转环与冲管的端部之间，这样便可将钻头产生的周向振动通过下接头以及油缸传递到花键体上，再由花键体传递到活塞上，而活塞则通过多线程大螺距矩形螺纹将周向振动转换成纵向振动并通过旋转环传递至小碟簧上，旋转环在活塞与小碟簧之间，这样便可达到减少旋转摩擦阻尼的目的。
3.一种由权利要求1或2所述的钻头减震方法构建的碟簧双向减震器，其特征在于：包括轴杆组件以及设置在轴杆组件外壁上的套筒组件，所述的轴杆组件是由心轴（1）以及连接在心轴（1）端部的冲管（9）组成，所述的套筒组件是由扶正套筒（2）、与扶正套筒（2）螺纹连接的花键体（5）、与花键体（5）螺纹连接的油缸（10）以及螺纹连接在油缸（10）端部并与冲管（9）滑动配合的下接头（12）组成；所述的花键体（5）通过花键副与设置在轴杆组件的外壁与套筒组件的内壁之间的活塞（6）连接，活塞（6）一端通过多线程大螺距矩形螺纹与心轴（1）外壁螺纹连接，活塞（6）另一端的端部与冲管（9）的端部之间设置有小碟簧（8），在冲管（9）外壁的台肩与下接头（12）的端部之间设置有大碟簧（11）。
4.根据权利要求3所述的碟簧双向减震器，其特征在于：所述的活塞（6）一端设置有多线程大螺距矩形内螺纹，活塞（6）通过多线程大螺距矩形内螺纹与心轴（1）外壁上的多线程大螺距矩形外螺纹连接。
5.根据权利要求3所述的碟簧双向减震器，其特征在于：在心轴（1）中部外壁的卡槽内设置有大螺帽（3），大螺帽（3）与半环（3）通过螺纹连接在一起。
6.根据权利要求3所述的碟簧双向减震器，其特征在于：所述的活塞（6）的端部设置有旋转环（7），小碟簧（8）设置在旋转环（7）与冲管（9）的端部之间。
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|---|---|
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104975815A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-10-14 | 长江大学 | 一种随钻减振器 |
| CN106481273A (zh) * | 2016-11-09 | 2017-03-08 | 西南石油大学 | 射流振荡实现轴向冲击的钻井工具 |
| CN106545304A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-03-29 | 长江大学 | 一种防蹩钻钻井装置 |
| CN106761464A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 中国石油天然气股份有限公司 | 油管缓冲装置 |
| CN106837311A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-06-13 | 中石化石油机械股份有限公司江钻分公司 | 一种防制动工具的井下测试装置 |
| CN107218017A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-09-29 | 中国石油大学(北京) | 射孔双向减震器 |
| CN109339711A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-02-15 | 东北大学 | 仿生自适应均压主动减振pdc钻头 |
| CN109403878A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-01 | 贵州高峰石油机械股份有限公司 | 一种用于保护顶驱的减振器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2402035A1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-03-09 | Michael Wawrzynowski | Shock sub for absorbing torsional impact loads |
| CN200940449Y (zh) * | 2006-08-21 | 2007-08-29 | 贵州高峰石油机械有限责任公司 | 机械液压式减振器 |
| CN101608535A (zh) * | 2009-06-29 | 2009-12-23 | 扬州天业石油机械有限公司 | 机械式多向减振器 |
| CN203081333U (zh) * | 2012-11-27 | 2013-07-24 | 贵州高峰石油机械股份有限公司 | 一种防退扣的双向液压减震器 |
| CN103775004A (zh) * | 2012-11-27 | 2014-05-07 | 贵州高峰石油机械股份有限公司 | 防止双向液压减震器退扣的方法及减震器 |
| CN104695875A (zh) * | 2013-12-05 | 2015-06-10 | 贵州高峰石油机械股份有限公司 | 一种提高井下钻具减振效果和稳定性的方法及井下钻具 |
-
2016
- 2016-01-29 CN CN201610063514.0A patent/CN105545223A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2402035A1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-03-09 | Michael Wawrzynowski | Shock sub for absorbing torsional impact loads |
| CN200940449Y (zh) * | 2006-08-21 | 2007-08-29 | 贵州高峰石油机械有限责任公司 | 机械液压式减振器 |
| CN101608535A (zh) * | 2009-06-29 | 2009-12-23 | 扬州天业石油机械有限公司 | 机械式多向减振器 |
| CN203081333U (zh) * | 2012-11-27 | 2013-07-24 | 贵州高峰石油机械股份有限公司 | 一种防退扣的双向液压减震器 |
| CN103775004A (zh) * | 2012-11-27 | 2014-05-07 | 贵州高峰石油机械股份有限公司 | 防止双向液压减震器退扣的方法及减震器 |
| CN104695875A (zh) * | 2013-12-05 | 2015-06-10 | 贵州高峰石油机械股份有限公司 | 一种提高井下钻具减振效果和稳定性的方法及井下钻具 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104975815A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-10-14 | 长江大学 | 一种随钻减振器 |
| CN104975815B (zh) * | 2015-06-24 | 2017-03-08 | 长江大学 | 一种随钻减振器 |
| CN106481273A (zh) * | 2016-11-09 | 2017-03-08 | 西南石油大学 | 射流振荡实现轴向冲击的钻井工具 |
| CN106761464A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 中国石油天然气股份有限公司 | 油管缓冲装置 |
| CN106545304A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-03-29 | 长江大学 | 一种防蹩钻钻井装置 |
| CN106837311A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-06-13 | 中石化石油机械股份有限公司江钻分公司 | 一种防制动工具的井下测试装置 |
| CN106837311B (zh) * | 2017-02-21 | 2020-08-11 | 中石化江钻石油机械有限公司 | 一种防制动工具的井下测试装置 |
| CN107218017A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-09-29 | 中国石油大学(北京) | 射孔双向减震器 |
| CN107218017B (zh) * | 2017-07-11 | 2018-06-26 | 中国石油大学(北京) | 射孔双向减震器 |
| CN109339711A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-02-15 | 东北大学 | 仿生自适应均压主动减振pdc钻头 |
| CN109403878A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-01 | 贵州高峰石油机械股份有限公司 | 一种用于保护顶驱的减振器 |
| CN109403878B (zh) * | 2018-12-19 | 2023-09-05 | 贵州高峰石油机械股份有限公司 | 一种用于保护顶驱的减振器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160504 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |