CN108625799B

CN108625799B - 减振器

Info

Publication number: CN108625799B
Application number: CN201710180279.XA
Authority: CN
Inventors: 胡群爱; 赵晨熙; 崔晓杰; 马兰荣; 尹慧博; 程光明; 谷磊; 赵建军; 胡亮
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2020-07-07
Anticipated expiration: 2037-03-24
Also published as: CN108625799A

Abstract

本发明涉及一种减振器，包括在轴向上相互间隔开排列的多个磁性单元，相邻的磁性单元的相同磁极相对设置，其中，处于最上游的磁性单元与上游机构在轴向上固定，处于最下游的磁性单元与下游机构在轴向上固定。这种减振器的适用范围较广。

Description

减振器

技术领域

本发明涉及油气井固井施工技术领域，特别是涉及一种减振器。

背景技术

下入井内的管串及工具等常常会由于井下环境的原因而产生振动(绝大部分为轴向振动)。而这种振动容易引起井下的共振作用。这不仅会对下入井内的管串和工具造成很大的破坏，还容易使地层受损。

为了削弱这种振动，通常在管串及工具中设置减振器。现有技术中的减振器多为液压式减振器。液压式减振器对其中结构的密封配合要求非常高。一旦密封失效，减振器就会完全丧失作用。另外，液压式减振器通常使用硅油作为其液压介质。然而，硅油对温度比较敏感，在温度较高的井下环境中容易变质，并由此影响其压缩效果。在这种情况下，同样会降低减振器的减振效果。因此，这种液压式减振器对井下环境的要求非常高，适应性较差。

因此，需要一种适用范围较广的减振器。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种减振器，这种减振器的适用范围较广。

根据本发明，提出了一种减振器，包括在轴向上相互间隔开排列的多个磁性单元，相邻的磁性单元的相同磁极相对设置，其中，处于最上游的磁性单元与上游机构在轴向上固定，处于最下游的磁性单元与下游机构在轴向上固定。

在上述减振器中，磁性单元之间存在相互排斥的磁作用力。当下游机构受到轴向冲击而向上游移动时，处于最下游的磁性单元随之一同向上移动。此时，磁性单元之间的距离变小，并彼此更加地相互排斥。由此来抵消下游机构向上游移动的冲力，并缓解下游机构的轴向振动。这种减振器对井下环境的适应性较强，因此其适用范围较广。

在一个实施例中，在相邻的所述磁性单元之间设置有缓冲介质。

在一个实施例中，单个所述磁性单元构造为圆环状。

在一个实施例中，单个所述磁性单元包括在周向上排布的多个磁性体。

在一个实施例中，所述减振器包括内护套和套设在所述内护套的外侧的外护套，所述磁性体处于所述内护套和所述外护套之间。

在一个实施例中，在所述内护套的外表面和/或所述外护套的内表面上构造有沿轴向延伸的导向机构，所述导向机构与所述磁性单元滑动配合。

在一个实施例中，单个所述磁性单元包括在周向上排布的多个磁性体，所述导向机构为与多个所述磁性体相对应的多个导向槽，所述磁性体容纳于所述导向槽内。

在一个实施例中，处于最上游的磁性单元与所述内护套在轴向上固定，所述减振器还包括与处于最下游的磁性单元在轴向上固定的限位部，所述限位部与所述内护套相对设置。

在一个实施例中，在处于最下游的磁性单元与所述下游机构之间还设置有接合套筒，所述外护套向下游延伸至套设在所述接合套筒的外侧，其中，所述外护套与所述接合套筒在周向方向上固定。

在一个实施例中，所述接合套筒的外表面的至少一部分构造为平面，所述外护套的相应部分与所述平面接触配合。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在上述减振器中，磁性单元之间存在相互排斥的磁作用力。当下游机构受到轴向冲击而向上游移动时，处于最下游的磁性单元随之一同向上移动。此时，磁性单元之间的距离变小，并彼此更加地相互排斥。由此来抵消下游机构向上游移动的冲力，并缓解下游机构的轴向振动。当下游机构向上游移动的冲力消失，磁性元件在相斥力的作用下间距增大。这样往复，可以起到持续减振的作用。这种减振器对井下环境的适应性较强，因此其适用范围较广。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的减振器处于一种状态下的一个实施例的结构示意图；

图2显示了图1中的减振器处于另一种状态下的一个实施例的结构示意图；

图3显示了根据本发明的减振器的一个实施例的截面图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性地显示了根据本发明的减振器100的一个实施例。

减振器100包括在轴向上相互间隔开地设置的多个磁性单元。例如，至少设置2个磁性单元。可如图1所示的那样设置6个磁性单元10A、10B、10C、10D、10E和10F。这些磁性单元的相同磁极相对设置。即是说，如果磁性单元10A设置成正极在上游、负极在下游，那么10B则设置成负极在上游、正极在下游，以此类推。在这种情况下，相邻的磁性单元之间将会产生相互排斥的磁作用力。

令处于最上游的磁性单元10A与上游机构(例如为上游的管柱或钻柱)在轴向上固定，同时令处于最下游的磁性单元10F与下游机构(例如为下游的管柱或钻头)在轴向上固定。由此一来，当下游机构产生轴向振动而向上游移动时，下游机构将会推动处于最下游的磁性单元10F，使之一同向上游移动。此时，磁性单元10F与磁性单元10E之间的距离将会缩短，同时磁性单元10E与磁性单元10F之间的磁作用力将会增大，由此来抵消至少一部分移动的冲力。另外，在磁作用力的作用下，磁性单元10E会被朝向上游推动，这会导致磁性单元10E与磁性单元10D之间的距离缩短并且磁作用力增大，并由此进一步抵消至少一部分移动的冲力。依次类推，可以如图2所示的那样，通过缩短各个磁性单元之间的距离而消除移动的冲力。这样一来，与处于最上游的磁性单元10A在轴向上固定的上游机构不会受到下游机构向上振动的影响，从而能避免上游机构以及与其相连的其它工具和管串受到振动影响而损坏，并同时避免了地层因受到振动而受损。

另外，当下游机构向上移动的倾向完全消除后，磁性单元之间还会相互排斥以促使下游机构向下游移动直到其返回到未发生振动时的初始位置。

应当理解的是，这里所说的“在轴向上固定”可以是两个部件之间通过直接或间接的连接而产生的固定，也可以通过两个部件或更多部件之间的抵接或其他配合来实现。例如，可通过使两个部件中的至少一个朝向另一个推进而产生这种轴向上的固定。

还应当理解的是，磁性单元之间的距离应设置成在图1所示的初始状态下，相邻的磁性单元之间即会产生一定大小的排斥力。由此，当下游机构受到朝向上游的推动力时，在该排斥力的作用下，下游机构不会轻易地向上游移动。只有当下游机构受到的朝向上游的推动力大到一定程度后，下游机构才会朝向上游移动并推动磁性单元10F一同移动。

优选地，可以在磁性单元之间设置缓冲戒介质(例如为海绵体或其他柔性、有弹性的物体)。这样一来，当磁性单元相互靠近时，磁性单元不会直接接触并相互碰撞，从而避免了磁性单元损坏。在下游机构为产生较强振动的钻头的情况下，这种设置是尤其有利的。

在一个实施例中，单个磁性单元由一个圆环状的磁性体构成。该磁性体能在整个圆周上产生磁作用力，以产生稳定的推动效果。

在另一个实施例中，单个磁性单元包括在周向上排布的多个磁性体。这些磁性体之间相互独立而不相连。由此，当该磁性单元在周向上受到的力不均匀时，这些磁性体可以分别移动不同的距离，不会相互之间产生较大的剪切力，并不会因此而受损。

优选地，为了削弱单个磁性单元中的磁性体之间的磁作用力造成的影响，可以使相邻的磁性体间隔开。另外，还可在相邻的磁性体之间设置隔离介质，以降低磁性体之间的磁力影响。

另外，如图1所示，可以在磁性单元的内侧套设内护套30，而在磁性单元的外侧套设外护套20。内护套30和外护套20可以保护处于这两者之间的磁性单元，并能限制、引导磁性单元的移动，使其仅能沿轴向移动，进而确保了减振器100的结构稳定性和减振作用的有效性。

另外，还可在内护套30和/或外护套20上设置沿轴向延伸的导向机构。磁性单元与导向机构相配合，能限制磁性单元仅能沿轴向移动，并由此能确保减振器100的结构稳定性和减振效果。

在单个磁性单元包括在周向上排布的多个磁性体的情况下，导向机构可以是导向槽。各个磁性体均容纳于相应导向槽内，并能沿导向槽、沿轴向移动。

如图1所示，处于最上游的磁性单元10A与内护套30在轴向上固定、减振器100还包括与处于最下游的磁性单元10F在轴向上固定的限位部60。限位部60与内护套30相对设置。当磁性单元10F相对于磁性单元10A沿轴向移动时，限位部60会随之朝向内护套30移动，直到限位部60与内护套30接触为止。如图2所示，此时，磁性单元10F就无法再继续向上游移动，从而避免了磁性单元之间的相互挤压，并确保了磁性单元不会受到损坏。

在一个实施例中，内护套30与处于最上游的磁性单元10A之间的轴向固定是通过上接头70来实现的。上接头70处于磁性单元10A的上游处，并与磁性单元10A相接触。同时，上接头70还与内护套30通过螺纹固定连接。由此一来，即使磁性单元10A受到轴向向上游的推力，上接头70也能使其保持不动，从而确保了磁性单元10A与内护套30在轴向上固定。通过上接头70与外护套20之间的螺纹连接，还能实现外护套20与磁性单元10A之间的轴向固定。

优选地，在上接头70与磁性单元10A之间设置有垫圈80，以进一步保护磁性单元10A，防止其在压力作用下受损。通过改变垫圈80的厚度和/或数量，可以调节磁性单元之间的距离，并由此能起到调节磁性元件之间初始预压磁力大小的作用。

另外，如图1所示，还可在处于最下游的磁性单元10F与下游机构之间设置接合套筒40。外护套20向下游延伸形成延伸部50，该延伸部50套设在接合套筒40的外侧。

接合套筒40与延伸部50在周向方向上固定。例如，可在接合套筒40上设置凸起或凹陷，而在延伸部50上设置相应的凹陷或凸起。由此一来，接合套筒40就可以与延伸部50卡接，并在周向上固定。

优选地，接合套筒40的至少一部分外表面构造为平面，延伸部50与该表面接触配合，并也构造为相应的平面。例如，如图3所示，接合套筒40的外表面构造为多边形轮廓，而延伸部50的内表面构造成相应的多边形轮廓。这种设置能承受较大的载荷，有利于促进减振器100的结构稳定性。在上游机构为钻柱、下游机构为钻头的情况下，这种结构是尤其有利的。

上述减振器100是通过磁性单元的设置实现的减振，对温度、压力等环境适应性较强，并且无需非常复杂、严密的密封。因此，这种减振器100不仅能适用于较浅的、井况简单的油气井，还可适用于较深的、井况较为复杂的油气井，适用范围较广。

在本文中，“上游”指的是接近井口的方向，而相对地，“下游”指的是接近井底的方向。对于附图中显示的结构而言，左侧为上游，右侧为下游。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims

1.一种用于油气井内管串的减振器，包括在轴向上相互间隔开排列的多个磁性单元，相邻的磁性单元的相同磁极相对设置，单个所述磁性单元包括在周向上排布的多个磁性体，所述多个磁性体之间相互独立而不相连，

其中，处于最上游的磁性单元与上游机构在轴向上固定，处于最下游的磁性单元与下游机构在轴向上固定。

2.根据权利要求1所述的减振器，其特征在于，在相邻的所述磁性单元之间设置有缓冲介质。

3.根据权利要求1或2所述的减振器，其特征在于，所述减振器包括内护套和套设在所述内护套的外侧的外护套，所述磁性体处于所述内护套和所述外护套之间。

4.根据权利要求3所述的减振器，其特征在于，在所述内护套的外表面和/或所述外护套的内表面上构造有沿轴向延伸的导向机构，所述导向机构与所述磁性单元滑动配合。

5.根据权利要求4所述的减振器，其特征在于，所述导向机构为与多个所述磁性体相对应的多个导向槽，所述磁性体容纳于所述导向槽内。

6.根据权利要求4所述的减振器，其特征在于，处于最上游的磁性单元与所述内护套在轴向上固定，

所述减振器还包括与处于最下游的磁性单元在轴向上固定的限位部，所述限位部与所述内护套相对设置。

7.根据权利要求4所述的减振器，其特征在于，在处于最下游的磁性单元与所述下游机构之间还设置有接合套筒，所述外护套向下游延伸至套设在所述接合套筒的外侧，

其中，所述外护套与所述接合套筒在周向方向上固定。

8.根据权利要求7所述的减振器，其特征在于，所述接合套筒的外表面的至少一部分构造为平面，所述外护套的相应部分与所述平面接触配合。