CN110725890A - 一种顶驱保护减震器的减震方法及顶驱保护减震器 - Google Patents

一种顶驱保护减震器的减震方法及顶驱保护减震器 Download PDF

Info

Publication number
CN110725890A
CN110725890A CN201911110515.6A CN201911110515A CN110725890A CN 110725890 A CN110725890 A CN 110725890A CN 201911110515 A CN201911110515 A CN 201911110515A CN 110725890 A CN110725890 A CN 110725890A
Authority
CN
China
Prior art keywords
top drive
component
drive protection
mandrel
damping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911110515.6A
Other languages
English (en)
Inventor
万文财
王文
金锋
张腾飞
张泽丽
黄保黔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Gaofeng Petroleum Machinery Co Ltd
Original Assignee
Guizhou Gaofeng Petroleum Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou Gaofeng Petroleum Machinery Co Ltd filed Critical Guizhou Gaofeng Petroleum Machinery Co Ltd
Priority to CN201911110515.6A priority Critical patent/CN110725890A/zh
Publication of CN110725890A publication Critical patent/CN110725890A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/005—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a wound spring and a damper, e.g. a friction damper
    • F16F13/007—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a wound spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00—Rotary drilling
    • E21B3/02—Surface drives for rotary drilling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/58—Stroke limiting stops, e.g. arranged on the piston rod outside the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2222/00—Special physical effects, e.g. nature of damping effects
    • F16F2222/12—Fluid damping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明公开了一种顶驱保护减震器的减震方法及顶驱保护减震器，包括轴类组件和筒类组件，轴类组件与筒类组件之间可滑动传动连接；轴类组件与筒类组件之间的空腔内设有硅油和减震组件；通过硅油和减震组件的压缩或释放吸收跳钻时产生的轴向能量，从而减小或消除下部钻杆轴向震动对顶驱以及整个井架的影响，提高钻井的可靠性与安全性。本发明结构简单，使用十分方便，本发明安装接在顶驱下部，再正常接装钻杆即可，不需要其余操作，就可在钻头正常钻井时吸收反馈到顶驱上的震动，对顶驱和架井形成有效的保护。

Description

一种顶驱保护减震器的减震方法及顶驱保护减震器
技术领域
本发明涉及一种顶驱保护减震器的减震方法及顶驱保护减震器，属于钻井设备技术领域。
背景技术
顶驱保护减震器是油田开发钻井过程中跳钻时对顶驱的保护工具。
顶驱设备在钻井时对下部的钻杆提供拉力和扭矩，扭矩传到钻具底部的钻头，钻头对井底岩石进行破碎，当地层软硬不均和在砾石地层时，钻头对地层破碎时会产生跳动形成钻具跳钻现象，当跳钻严重时钻具会产生共振加大跳动产生更强烈的上下跳动，这种强烈的跳动现象称为跳钻。跳钻会对顶驱设备和整个井架设备产生严重危害，对钻井作业带来很大的安全隐患。目前没有一种有效的工具可以对顶驱设备进行消除减震。
现有技术消除或减小跳钻的方法是在钻头上方直接安装减震器。现有技术在对地面表层进行钻进作业的时，由于井深较浅，减震器到地面的钻杆、钻铤数量较少，减震器上部的重量较轻，所以当底部减震器吸收到的钻头跳动不足时还会通过钻杆传导到地面的顶驱设备，对顶驱和井架造成一定冲击力，不能完全消除跳钻对钻柱，特别是对顶驱和井架的影响。在深井钻井作业时由于下部跳钻严重产生整套钻具组合发生共振现象也会上传到顶驱设备上造成危害。现有技术还存在以下不足：产品外圆异径，影响井口装配和使用；碟簧暴露空气环境中，杂质混入后影响碟簧减震效果；碟簧与心轴密封面滑动接触，相对滑动会损伤密封表面，造成密封失效，影响产品使用寿命；只有向上单项减震，减震效果较差；震击垫多次撞击后会产生退扣，无防松结构，活塞处密封失效风险大。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种顶驱保护减震器的减震方法及顶驱保护减震器，以避免跳钻直接作用在顶部驱动设备，达到保护顶驱与井架的目的，并消除隐患和提高钻井作业的安全性，从而克服现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的一种顶驱保护减震器的减震方法为，该方法包括采用轴类组件和筒类组件连接构成的顶驱保护减震器，在将轴类组件和筒类组件连接构成的顶驱保护减震器时，使轴类组件与筒类组件之间可滑动传动连接；并在轴类组件与筒类组件之间的空腔内设置硅油和减震组件；这样即可通过硅油和减震组件的被压缩或被释放而吸收跳钻时所产生的轴向能量进行减震，从而减小或消除下部钻杆轴向震动对顶驱以及整个井架的影响，以提高钻井的可靠性和安全性。
根据上述减震方法构成的本发明的一种顶驱保护减震器，包括轴类组件和筒类组件，轴类组件与筒类组件之间可滑动传动连接；在轴类组件与筒类组件之间的空腔内设有硅油和减震组件。
前述顶驱保护减震器中，所述轴类组件包括心轴；心轴下端与压帽螺纹连接；压帽上设有防退螺钉；防退螺钉顶在心轴的螺纹退刀槽内；压帽外圆设有密封组件和耐磨环。
前述顶驱保护减震器中，所述密封组件包括防尘圈和BA圈。
前述顶驱保护减震器中，所述心轴上设有用于安装半环的凹槽，凹槽内设有半环。
前述顶驱保护减震器中，所述筒类组件包括花键体；花键体下端与压力体螺纹连接；花键体上口设有密封组件和耐磨环；花键体下段内圆设有内花键；内花键与心轴外圆的外花键传动连接；用于传递扭矩。
前述顶驱保护减震器中，所述减震组件包括碟簧；碟簧上下两端分别设有垫片。
前述顶驱保护减震器中，所述压力体与心轴之间的空腔底部设有减震组件；减震组件下端的垫片顶在压力体上端面，减震组件上端的垫片顶在支撑环下端面；支撑环上端面顶在花键体下端面。
前述顶驱保护减震器中，所述支撑环位于压力体内壁与心轴和上端的垫片之间的空腔内。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明采用碟簧和辅助硅油作为减震元件，上下都有工作行程，具有双向减震作用。减震器安装在顶驱与钻杆之间，用来缓冲下部钻杆传导上来的跳动，可增强减震效果，以有效减少或消除跳钻对顶驱设备和整个井架的严重危害，并延长减震器使用寿命。本发明的减震器设计有上下双向行程，对跳钻可起到有效的减震作用，可以直接阻断下部钻杆轴向跳动对顶驱的冲击影响；当发生严重跳钻时，可以有效降低下部钻具轴向跳动对顶驱的冲击影响。本发明采用碟簧和硅油双重减震元件，有最大行程限位，可以避免大载荷下对减震元件带来的破坏安全风险。本发明结构简单，使用十分方便，本发明的减震器安装接在顶驱下部，再正常接装钻杆即可，不需要其余操作，就可在钻头正常钻井时吸收反馈到顶驱上的震动，对顶驱和架井形成有效的保护。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图中的标记为：1-心轴、2-压帽、3-防退螺钉、4-螺纹退刀槽、5-半环、6-花键体、7-压力体、8-碟簧、9-垫片、10-防尘圈、11-BA圈、12-耐磨环、13-支撑环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的一种顶驱保护减震器的减震方法为，该方法包括采用轴类组件和筒类组件连接构成的顶驱保护减震器，在将轴类组件和筒类组件连接构成的顶驱保护减震器时，使轴类组件与筒类组件之间可滑动传动连接；并在轴类组件与筒类组件之间的空腔内设置硅油和减震组件；这样即可通过硅油和减震组件的被压缩或被释放而吸收跳钻时所产生的轴向能量进行减震，从而减小或消除下部钻杆轴向震动对顶驱以及整个井架的影响，以提高钻井的可靠性和安全性。
根据上述减震方法构成的本发明的一种顶驱保护减震器，如图1所示，该顶驱保护减震器包括轴类组件和筒类组件，轴类组件与筒类组件之间可滑动传动连接；在轴类组件与筒类组件之间的空腔内设有硅油和减震组件；所述轴类组件包括心轴1；心轴1下端与压帽2螺纹连接；压帽2上设有防退螺钉3；防退螺钉3顶在心轴1的螺纹退刀槽4内；压帽2外圆设有密封组件和耐磨环12。密封组件包括防尘圈10和BA圈11。心轴1上设有用于安装半环的凹槽，凹槽内设有半环5；所述筒类组件包括花键体6；花键体6下端与压力体7螺纹连接；花键体6上口设有密封组件和耐磨环12；花键体6下段内圆设有内花键；内花键与心轴1外圆的外花键传动连接；用于传递扭矩。减震组件包括碟簧8；碟簧8上下两端分别设有垫片9。压力体7与心轴1之间的空腔底部设有减震组件；减震组件下端的垫片9顶在压力体7上端面，减震组件上端的垫片9顶在支撑环13下端面；支撑环13上端面顶在花键体6下端面；支撑环13位于压力体7内壁与心轴1和上端的垫片9之间的空腔内。
具体实施时，心轴1穿过花键体6通过心轴外花键与花键体6的内花键连接可以传递扭矩，心轴1的一端设有外螺纹，压帽2通过螺纹与心轴1进行连接，防退螺钉3安装在压帽2上的螺钉孔内，并且防退螺钉3前端紧紧的压在心轴1的螺纹退刀槽4内。半环5安装在心轴1花键中下部的环槽内。支撑环13、半环5、碟簧8、垫片9安装与压力体7内的空腔内。碟簧8两端各有一片垫片9，支撑环13一端与花键体6端面贴合，支撑环13另一端与碟簧8上端的垫片9顶面贴合，碟簧8安装在心轴1下端外圆与压力体7之间的空腔内，并在空腔内注满硅油。
本发明的工作原理：
具体使用时，将本发明的顶驱保护减震器安装在顶驱的下部，比起现有技术将减震器安装在钻头上方更能有效的减少和降低钻头跳钻对顶驱和井架的影响。
顶驱保护减震器可以看成由心轴1、半环5、防退螺钉3、压帽2组成的轴类组件和由花键体6、压力体7、支撑环13组成的筒类组件。碟簧8、垫片9安装在压力体7与心轴1之间的空腔内。其中轴类组件与筒类组件之间可以发生轴向相对运动。压缩碟簧8、垫片9和压力体7空腔内的硅油。当顶驱保护减震器安装在顶驱下部并处于下部钻具的重力受拉状态，即花键体6的公螺纹端面与支撑环13贴合，这时钻头正常钻进，下部钻具的重力拉动花键体6、压力体7和支撑环13，重力作用力通过上垫片9作用在碟簧8上，碟簧8下端的垫片9被约束在压帽2的端面，碟簧8和硅油压缩有一定的缓冲减震作用，当花键体6端面贴合在半环5时达到最大下行程。当钻头在钻进过程中产生跳钻时，轴向震动从下部钻杆传递到压力体4，压力体4连接着花键体3可延着心轴1上的花键槽向上移动，压力体4带动碟簧8下端的垫片9同时向上移动，碟簧8下端的垫片9压缩碟簧8和硅油，碟簧8上端的垫片9被约束在心轴1花键端面，碟簧8和硅油被压缩吸收震动能量，从而阻断下部钻杆的跳钻震动传导到心轴1上；而减轻跳钻震动对顶驱影响，当压力体4带动花键体6向上移动距离较大时，花键体6上部与心轴1的大头端面接触，达到最大上行程，碟簧8和硅油在整个钻具向上和向下运动过程中都可以压缩并吸收轴向跳动能量，从而减轻下部钻杆轴向震动对顶驱以及整个井架的影响，大大提高了钻井时的可靠性与安全性。
本发明结构简单，使用十分方便，本发明安装接在顶驱下部，再正常接装钻杆即可，不需要其余操作，就可在钻头正常钻井时吸收反馈到顶驱上的震动，对顶驱和架井形成有效的保护。

Claims (9)

1.一种顶驱保护减震器的减震方法，包括采用轴类组件和筒类组件连接构成的顶驱保护减震器，其特征在于：在将轴类组件和筒类组件连接构成的顶驱保护减震器时，使轴类组件与筒类组件之间可滑动传动连接；并在轴类组件与筒类组件之间的空腔内设置硅油和减震组件；这样即可通过硅油和减震组件的被压缩或被释放而吸收跳钻时所产生的轴向能量进行减震，从而减小或消除下部钻杆轴向震动对顶驱以及整个井架的影响，以提高钻井的可靠性和安全性。
2.一种根据权利要求1所述减震方法构成的顶驱保护减震器，包括轴类组件和筒类组件，其特征在于：轴类组件与筒类组件之间可滑动传动连接；在轴类组件与筒类组件之间的空腔内设有硅油和减震组件。
3.根据权利要求2所述顶驱保护减震器，其特征在于：所述轴类组件包括心轴（1）；心轴（1）下端与压帽（2）螺纹连接；压帽（2）上设有防退螺钉（3）；防退螺钉（3）顶在心轴（1）的螺纹退刀槽（4）内；压帽（2）外圆设有密封组件和耐磨环（12）。
4.根据权利要求3所述顶驱保护减震器，其特征在于：所述密封组件包括防尘圈（10）和BA圈（11）。
5.根据权利要求3所述顶驱保护减震器，其特征在于：所述心轴（1）上设有用于安装半环的凹槽，凹槽内设有半环（5）。
6.根据权利要求3所述顶驱保护减震器，其特征在于：所述筒类组件包括花键体（6）；花键体（6）下端与压力体（7）螺纹连接；花键体（6）上口设有密封组件和耐磨环（12）；花键体（6）下段内圆设有内花键；内花键与心轴（1）外圆的外花键传动连接；用于传递扭矩。
7.根据权利要求2所述顶驱保护减震器，其特征在于：所述减震组件包括碟簧（8）；碟簧（8）上下两端分别设有垫片（9）。
8.根据权利要求6所述顶驱保护减震器，其特征在于：所述压力体（7）与心轴（1）之间的空腔底部设有减震组件；减震组件下端的垫片（9）顶在压力体（7）上端面，减震组件上端的垫片（9）顶在支撑环（13）下端面；支撑环（13）上端面顶在花键体（6）下端面。
9.根据权利要求8所述顶驱保护减震器，其特征在于：所述支撑环（13）位于压力体（7）内壁与心轴（1）和上端的垫片（9）之间的空腔内。
CN201911110515.6A 2019-11-14 2019-11-14 一种顶驱保护减震器的减震方法及顶驱保护减震器 Pending CN110725890A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911110515.6A CN110725890A (zh) 2019-11-14 2019-11-14 一种顶驱保护减震器的减震方法及顶驱保护减震器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911110515.6A CN110725890A (zh) 2019-11-14 2019-11-14 一种顶驱保护减震器的减震方法及顶驱保护减震器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110725890A true CN110725890A (zh) 2020-01-24

Family

ID=69224170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911110515.6A Pending CN110725890A (zh) 2019-11-14 2019-11-14 一种顶驱保护减震器的减震方法及顶驱保护减震器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110725890A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1504918A (en) * 1974-07-10 1978-03-22 Mason Tools Ltd Lee Shock absorbing tools for use in a drill string
US4139994A (en) * 1977-03-23 1979-02-20 Smith International, Inc. Vibration isolator
CN2475821Y (zh) * 2001-03-16 2002-02-06 北京石油机械厂 一种钻柱减震器
CN201460762U (zh) * 2009-08-14 2010-05-12 重庆望江工业有限公司 全液压双向钻柱减震器
CN202380977U (zh) * 2011-11-25 2012-08-15 中国石油天然气集团公司 气体钻井钻柱用抗疲劳短节
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
CN211343843U (zh) * 2019-11-14 2020-08-25 贵州高峰石油机械股份有限公司 一种顶驱保护减震器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1504918A (en) * 1974-07-10 1978-03-22 Mason Tools Ltd Lee Shock absorbing tools for use in a drill string
US4139994A (en) * 1977-03-23 1979-02-20 Smith International, Inc. Vibration isolator
CN2475821Y (zh) * 2001-03-16 2002-02-06 北京石油机械厂 一种钻柱减震器
CN201460762U (zh) * 2009-08-14 2010-05-12 重庆望江工业有限公司 全液压双向钻柱减震器
CN202380977U (zh) * 2011-11-25 2012-08-15 中国石油天然气集团公司 气体钻井钻柱用抗疲劳短节
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
CN211343843U (zh) * 2019-11-14 2020-08-25 贵州高峰石油机械股份有限公司 一种顶驱保护减震器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109681114B (zh) 应用于pdc钻头提速的双向高频扭力冲击器
CN211343843U (zh) 一种顶驱保护减震器
CN202380977U (zh) 气体钻井钻柱用抗疲劳短节
CN112502608B (zh) 一种防卡钻的钻井提速工具
CN103775004B (zh) 防止双向液压减震器退扣的方法及减震器
CN203081333U (zh) 一种防退扣的双向液压减震器
CN105909186B (zh) 可泄压式钻柱减震器
CN109403878B (zh) 一种用于保护顶驱的减振器
CN114622837A (zh) 一种具有防掉功能的钻井减震器以及钻具组合
CN101705794A (zh) 一种钻柱用双向抗疲劳短接
CN117569754A (zh) 一种用于石油钻井的双向减振器
CN104975815B (zh) 一种随钻减振器
CN110725890A (zh) 一种顶驱保护减震器的减震方法及顶驱保护减震器
CN203129979U (zh) 一种机械液压式减震器
CN111173884A (zh) 一种掘进机振动抑制装置
CN107816316B (zh) 一种双压力腔作用的井下提速提效工具及其方法
CN208203155U (zh) 弹簧外置往复式吸振工具
CN215673354U (zh) 旋挖钻机动力头新型减震装置
CN214836229U (zh) 一种机械式震击器
CN115370295A (zh) 一种具有缓冲减震功能的抗冲击pdc钻头
CN212958500U (zh) 一种钻柱减震防冲击装置
CN111456717B (zh) 吸振增压耦合器
CN112196934A (zh) 多维复合减振器
CN113338818B (zh) 机械液压式高效减震器
CN108301787A (zh) 弹簧外置往复式吸振工具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200124

RJ01 Rejection of invention patent application after publication