CN105937373A - 止点定位指示型减震推力器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种止点定位指示型减震推力器，包括上接头、分流矛塞、上缸体、活塞、芯轴、花键体，所述的上缸体设置于所述的上接头的下方，所述的分流矛塞设置于上缸体的内侧，所述的分流矛塞上设有若干的过流孔，所述的分流矛塞上设置有若干的定位卡箍；所述的花键体设置于所述的上缸体的下方，花键体套于所述的芯轴的外侧，所述的活塞设置于芯轴的上方，活塞位于上缸体的内侧。本发明所述的止点定位指示型减震推力器在复杂井钻井中，可使司钻准确判断活塞的行程位置，有效指示了施加钻压的恰当时间，确保在行程范围内自动送钻，操作简单，减轻了劳动强度，提高了井眼质量，起到减震效果，提高钻柱和钻头的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井领域，尤其是涉及一种止点定位指示型减震推力器。
背景技术
在水平井、大斜度井、小井眼井、深井、老井、侧钻井等中，按照常规的钻铤加钻压方式就会产生很多问题，比如低钻速、钻压失真、钻压波动、钻压达不到设计钻压、卡钻、钻井成本高等问题，在这种情况下很难实现高效率的钻井。
水力加压器的使用可以改变了加钻压的方式，水力加压器的加压不是靠钻柱自身的重力，而是靠高压钻井液在水力加压器活塞上下端面形成的压力差作用在活塞上加钻压的。水力加压器分离了上部钻柱与钻头的机械连接，通过钻井液给钻头施加液压力，故这种加钻压方式具有液力和柔性的基本特性。水力加压器不仅能平稳地对钻头施加钻压，而且还可以减少钻头的振动传向水力加压器以上钻柱，减少井下钻具疲劳损害，提高钻柱和钻头的使用寿命，降低钻井综合成本。
然而常规的水力加压器存在的很难准确判断工作状态和钻头钻达地层的准确位置的问题。水力加压器工作时地面工作人员很难清楚了解井底具体钻压的情况，从而不能合理指导水力加压器的加钻压状态。如果钻具下放过快就可能压紧液缸，到达加压器的上止点位置，此时的加压情况与钻铤加压一致，起不到水力加压的作用，甚至可能给钻头施加的压力过大，导致钻头损坏；如果下放过慢，到达下止点位置，就可能使钻头脱离井底，形成空转，降低了机械钻速和钻井效率。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种止点定位指示型减震推力器，操作简单，减轻了劳动强度，提高了井眼质量。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种止点定位指示型减震推力器，包括上接头、分流矛塞、上缸体、活塞、芯轴、花键体，所述的上缸体设置于所述的上接头的下方，所述的分流矛塞设置于上缸体的内侧，所述的分流矛塞上设有若干的过流孔，所述的分流矛塞上设置有若干的定位卡箍；
所述的花键体设置于所述的上缸体的下方，花键体套于所述的芯轴的外侧，所述的活塞设置于芯轴的上方，活塞位于上缸体的内侧，所述的分流矛塞的长度大于活塞的行程。
进一步，所述的分流矛塞包括分流塞状回转体、杆状结构，所述的杆状结构固定于分流塞状回转体上；所述的分流塞状回转体与杆状结构相互垂直；所述的过流孔设置于分流塞状回转体上；所述的过流孔围绕分流塞状回转体的中心位置呈环形分布。
进一步，所述的杆状结构的长度大于活塞的行程。
进一步，所述的流塞状回转体的外侧呈阶梯状，所述的流塞状回转体的内侧呈倒圆锥体状；所述的杆状结构的两端为圆锥体状。
进一步，所述的杆状结构的两侧均设置有数量相同的若干的盲孔，位于杆状结构两侧的盲孔交错设置。
进一步，所述的定位卡箍通过螺钉固定于所述的杆状结构的盲孔上。
进一步，所述的杆状结构的中部的两侧均设置有一盲孔，所述的定位卡箍通过螺钉固定于位于所述的杆状结构中部的盲孔上；所述的杆状结构的下部的两侧均设置有一盲孔，所述的定位卡箍通过螺钉固定于位于所述的杆状结构下部的盲孔上；所述的位于杆状结构中部的定位卡箍的直径小于位于杆状结构下部的定位卡箍的直径。
进一步，所述的活塞的内侧上端呈倒圆台状，所述的活塞的内侧下端为内径增大的阶梯孔；所述的活塞的下方设置有防掉块，所述的防掉块位于芯轴的外侧。
进一步，所述的芯轴的外侧设置有矩形花键，所述的花键体的内部设置有矩形花键孔，所述的矩形花键与所述的矩形花键孔相互配合；所述的花键体通过所述的矩形花键与所述的矩形花键孔的相互配合固定于芯轴的外侧。
进一步，所述的花键体的底部设置有密封件；所述的活塞的内侧与外侧均设置有密封件；所述的分流矛塞的外侧设置有密封件。
所述的上缸体的数量为两个以上，所述的上缸体的数量与所述的活塞的数量相同。
相对于现有技术，本发明所述的止点定位指示型减震推力器具有以下优势：
(1)本发明所述的止点定位指示型减震推力器在复杂井钻井中，可使司钻准确判断活塞的行程位置，有效指示了施加钻压的恰当时间，确保在行程范围内自动送钻，操作简单，减轻了劳动强度，提高了井眼质量，而且还可以吸收钻柱振动和钻头冲击，起到减震效果，提高钻柱和钻头的使用寿命。
(2)本发明所述的止点定位指示型减震推力器的分流矛塞及定位卡箍的位置结构的合理设计，在遇到超强剪切力的情况下确保实现推力器对钻压的指示功能。
(3)本发明所述的止点定位指示型减震推力器的合理计算并优选定位卡箍的长度和直径，可提高波动压力显示的敏感度，在波动压力传递不明显的井段更好地指引地面施工操作。
(2)本发明所述的止点定位指示型减震推力器的适用于单级或者多级活塞及缸体，在相同压差下产生不同推力，在钻压范围能较好地满足钻井生产的需要，可节省部分钻铤，减轻钻机负荷。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的止点定位指示型减震推力器的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的止点定位指示型减震推力器即将到达下止点时的示意图；
图3为本发明实施例所述的止点定位指示型减震推力器即将到达上止点时的示意图；
图4为本发明实施例所述的止点定位指示型减震推力器的多级活塞结构的示意图；
图5为本发明实施例所述的止点定位指示型减震推力器的分流矛塞的剖面图；
图6为本发明实施例所述的止点定位指示型减震推力器的紧定螺钉的剖面图。
附图标记说明：
1-上接头；2-分流矛塞；3-定位卡箍；4-上缸体；5-活塞；6-防掉块；7-芯轴；8-花键体；9-紧定螺钉；10-密封件；11-过流孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-6所示，一种止点定位指示型减震推力器，包括上接头1、分流矛塞2、上缸体4、活塞5、芯轴7、花键体8，所述的上缸体4设置于所述的上接头1的下方，所述的分流矛塞2设置于上缸体4的内侧，所述的分流矛塞2上设有若干的过流孔11，所述的分流矛塞2上设置有若干的定位卡箍3；
所述的花键体8设置于所述的上缸体4的下方，花键体8套于所述的芯轴7的外侧，所述的活塞5设置于芯轴7的上方，活塞5位于上缸体4的内侧，所述的分流矛塞2的长度大于活塞5的行程。
所述的分流矛塞2包括分流塞状回转体、杆状结构，所述的杆状结构固定于分流塞状回转体上；所述的分流塞状回转体与杆状结构相互垂直；所述的过流孔11设置于分流塞状回转体上；所述的过流孔11围绕分流塞状回转体的中心位置呈环形分布。
所述的杆状结构的长度大于活塞5的行程。
所述的流塞状回转体的外侧呈阶梯状，所述的流塞状回转体的内侧呈倒圆锥体状；所述的杆状结构的两端为圆锥体状。
所述的杆状结构的两侧均设置有数量相同的若干的盲孔，位于杆状结构两侧的盲孔交错设置。
所述的定位卡箍3通过螺钉固定于所述的杆状结构的盲孔上。
所述的杆状结构的中部的两侧均设置有一盲孔，所述的定位卡箍3通过螺钉固定于位于所述的杆状结构中部的盲孔上；所述的杆状结构的下部的两侧均设置有一盲孔，所述的定位卡箍3通过螺钉固定于位于所述的杆状结构下部的盲孔上；所述的位于杆状结构中部的定位卡箍3的直径小于位于杆状结构下部的定位卡箍3的直径。
所述的活塞5的内侧上端呈倒圆台状，所述的活塞5的内侧下端为内径增大的阶梯孔；所述的活塞5的下方设置有防掉块6，所述的防掉块6位于芯轴7的外侧。
所述的芯轴7的外侧设置有矩形花键，所述的花键体8的内部设置有矩形花键孔，所述的矩形花键与所述的矩形花键孔相互配合；所述的花键体8通过所述的矩形花键与所述的矩形花键孔的相互配合固定于芯轴7的外侧。
所述的花键体8的底部设置有密封件10；所述的活塞5的内侧与外侧均设置有密封件10；所述的分流矛塞2的外侧设置有密封件10。
所述的上接头1是两端为母扣，内部设置为两端粗中间细的阶梯孔的圆筒状结构；分流矛塞2是上部设置有分流塞状回转体的杆状结构，上部分流塞状回转体的外部呈阶梯状，阶梯面中端设置有公扣螺纹，回转体顶端内部呈倒圆锥面，内部设置有围绕中心轴均布的四个过流孔11，剖面图如图5，贯穿回转体的杆状结构两端为圆锥体，其延长量略大于活塞的行程，杆状结构的中部和底部分别设置有垂直于轴线且位置相错的两对盲孔；定位卡箍3是以梯形为轮廓线的中空回转体，两端面直径比中部直径略小，中部分别设置有垂直于轴线且位置相错的两个螺纹孔；上缸体4是上端外部为公扣，上端内部及下端为母扣，且内部呈阶梯状的空腔圆筒状结构，上端内部设置有密封件凹槽；活塞5是顶端内部呈锥形面，中端内部为母扣，内部设置有直径逐渐增大的阶梯孔的圆筒状结构，内外部分别设置有密封件凹槽；防掉块6是两端内部呈圆锥体的圆环状结构；芯轴7是上下两端为公扣，下部设置有台阶状凸缘的中空圆筒状结构，上端外部呈阶梯状且设置有凹槽，外部设置有矩形花键；花键体8是上端外部为公扣，内部设置有阶梯孔的圆筒状结构，上部阶梯孔为矩形花键孔且底端内部设置有密封件凹槽；紧定螺钉9是上部设置有螺纹而下部无螺纹的圆柱体螺柱，顶端面设置有一字或十字型沟纹，方便使用对应的螺丝起子转动紧定螺钉，不设计较大直径的顶部，可以使紧定螺钉整个锁进工件内，不会有露出的部份。
安装时，将花键体8从顶端套进芯轴7，使花键孔与花键相吻合；芯轴7顶端公扣螺纹与活塞5内部母扣螺纹连接，防掉块6装进芯轴7上部凹槽内；将芯轴7连同活塞5一起装入上缸体4中，花键体8上端公扣螺纹与上缸体4底端母扣螺纹连接；将两组定位卡箍3分别通过紧定螺钉9连接装在分流矛塞2中部和底部的盲孔位置；把分流矛塞2装入上缸体4内，其外部公扣螺纹与上缸体4顶端内部母扣螺纹连接；上缸体4连同分流矛塞2、定位卡箍3、活塞5、芯轴7、花键体8与上接头1通过螺纹连接。
所述的上接头1实现上部钻具如钻铤或井下动力钻具与减震推力器的连接。
所述的过流孔11是钻井液流入减震推力器的流道。钻井液内外压差作用在活塞5端面产生正压力，并通过芯轴7传递给钻头，形成钻头钻压，推力器的主缸体也就是各级缸体主要是起容器作用，能够承受高压，强度大等特点。
花键体7底部密封件10可以保证花键体7内部密封结构的同时还能使花键体7底端起到刮泥作用。
所述的止点定位指示型减震推力器是通过改变钻井液的过流截面积来实现其功能的。当定位卡箍3与活塞5内端面运动到位置重合时，钻井液的过流截面积会变小，就会产生一个压力降，导致泵压的增加，司钻通过观察示数的变化来指导钻井的正常进行。图2所示，在钻进的过程中如果泵压突然升高就说明加压器即将到达下止点，此时司钻就应该及时下放钻柱；图3所示，在下放钻柱的过程中如果出现泵压突然升高的现象，那就说明加压器即将到达上止点，这就提醒了司钻应该停止下放钻柱，否则就会压并，那样就起不到液力加压器的作用了。
增大定位卡箍3的长度，可以使活塞5通过分流矛塞2上定位卡箍3时，两者的容错能力增强，从而增强了波动压力在钻具蠕动等因素抵消下的传递能力，降低波动压力显示的敏感度，延长地面钻压指示的时间。
适当增加定位卡箍3的直径，可以增加波动压力显示的幅度，在波动压力传递不明显的井段能够更好地起到钻压指示功能。
调整上下两个定位卡箍3的直径，让两者传递不同的波动压力值，显示活塞具体处于上止点或者下止点，更好地指示地面施工操作，使工具不要总处于拉死的状态，确保工具的使用寿命。如上定位卡箍3的直径略小于下定位卡箍3，那么到达下止点的压力降要略大于到达上止点的压力降，从而使作业者轻松地确定在压力波动频繁交替时，活塞到达下止点的对应时间。
增加多级活塞5及上缸体4，可以使相同压差下产生的推力增大，即可改变压力幅值。采用单级或者多级活塞5时，分流矛塞2、定位卡箍3的位置不变，通过螺纹连接安装于上缸体4内。
活塞5顶端内部的圆锥面、过流孔11、分流矛塞2的杆状结构的外表面以及定位卡箍3的外表面都应通过渗氮或者镀铬的方式进行强化处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种止点定位指示型减震推力器，其特征在于：包括上接头(1)、分流矛塞(2)、上缸体(4)、活塞(5)、芯轴(7)、花键体(8)，所述的上缸体(4)设置于所述的上接头(1)的下方，所述的分流矛塞(2)设置于上缸体(4)的内侧，所述的分流矛塞(2)上设有若干的过流孔(11)，所述的分流矛塞(2)上设置有若干的定位卡箍(3)；
所述的花键体(8)设置于所述的上缸体(4)的下方，花键体(8)套于所述的芯轴(7)的外侧，所述的活塞(5)设置于芯轴(7)的上方，活塞(5)位于上缸体(4)的内侧，所述的分流矛塞(2)的长度大于活塞(5)的行程。
2.根据权利要求1所述的止点定位指示型减震推力器，其特征在于：所述的分流矛塞(2)包括分流塞状回转体、杆状结构，所述的杆状结构固定于分流塞状回转体上；所述的分流塞状回转体与杆状结构相互垂直；所述的过流孔(11)设置于分流塞状回转体上；所述的过流孔(11)围绕分流塞状回转体的中心位置呈环形分布。
3.根据权利要求2所述的止点定位指示型减震推力器，其特征在于：所述的杆状结构的长度大于活塞(5)的行程。
4.根据权利要求2所述的止点定位指示型减震推力器，其特征在于：所述的流塞状回转体的外侧呈阶梯状，所述的流塞状回转体的内侧呈倒圆锥体状；所述的杆状结构的两端为圆锥体状。
5.根据权利要求2或3所述的止点定位指示型减震推力器，其特征在于：所述的杆状结构的两侧均设置有数量相同的若干的盲孔，位于杆状结构两侧的盲孔交错设置。
6.根据权利要求5所述的止点定位指示型减震推力器，其特征在于：所述的定位卡箍(3)通过螺钉固定于所述的杆状结构的盲孔上。
7.根据权利要求5所述的止点定位指示型减震推力器，其特征在于：所述的杆状结构的中部的两侧均设置有一盲孔，所述的定位卡箍(3)通过螺钉固定于位于所述的杆状结构中部的盲孔上；所述的杆状结构的下部的两侧均设置有一盲孔，所述的定位卡箍(3)通过螺钉固定于位于所述的杆状结构下部的盲孔上；所述的位于杆状结构中部的定位卡箍(3)的直径小于位于杆状结构下部的定位卡箍(3)的直径。
8.根据权利要求1或2所述的止点定位指示型减震推力器，其特征在于：所述的活塞(5)的内侧上端呈倒圆台状，所述的活塞(5)的内侧下端为内径增大的阶梯孔；所述的活塞(5)的下方设置有防掉块(6)，所述的防掉块(6)位于芯轴(7)的外侧。
9.根据权利要求1或2所述的止点定位指示型减震推力器，其特征在于：所述的芯轴(7)的外侧设置有矩形花键，所述的花键体(8)的内部设置有矩形花键孔，所述的矩形花键与所述的矩形花键孔相互配合；所述的花键体(8)通过所述的矩形花键与所述的矩形花键孔的相互配合固定于芯轴(7)的外侧。
10.根据权利要求1或2所述的止点定位指示型减震推力器，其特征在于：所述的花键体(8)的底部设置有密封件(10)；所述的活塞(5)的内侧与外侧均设置有密封件(10)；所述的分流矛塞(2)的外侧设置有密封件(10)。
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