CN114427357A - 一种井下减振稳定器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种井下减振稳定器,包括:用于与上部钻杆连接且构造为圆筒状的第一本体,第一本体的内壁设有环形的容纳腔体,容纳腔体设置成从第一本体的下端端面轴向向内延伸;用于与下部钻杆连接且构造为圆筒状的第二本体,第二本体的上端部分插入容纳腔体,从而与第一本体形成适配连接;设置在容纳腔体内的弹性件,弹性件的两端分别与容纳腔体的底面和第二本体的上端面抵靠接触;以及其中,在第一本体与第二本体的连接处设有柔性连接件,柔性连接件用于使得第一本体与第二本体之间形成密封,第一本体和第二本体在弹性件和柔性连接件的作用下能够相对轴向伸缩,从而减缓和吸收钻井过程中产生的振动。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井技术领域,具体涉及一种井下减振稳定器,尤其是用于钻头的井下减振稳定器。
背景技术
在钻井过程中,稳定器是用于稳定井下钻具以起到防斜作用的工具。随着钻井工艺的要求的提高、钻井技术的发展,以及材料和机械制造工业的发展,稳定器的设计、制造和使用有了很大的发展,这些对稳定器也提出了更高的要求。在深井钻井尤其是硬地层中,由于稳定器靠近钻头,经常会受到钻柱纵向振动以及钻头振动的影响,如果不能有效地减少和吸收振动,极易造成钻头或其他井下工具失效,对钻井的稳定性、定向的准确性和钻井的安全性都产生了严重威胁。
目前,现有的减振稳定器多种多样,例如有旋转稳定器和压动式减震稳定器等。然而现有的稳定器仍然存在一些不足。例如,旋转稳定器主要包括扶正体、橡胶套与抗磨件,抗磨件和橡胶套通过螺钉紧固在扶正体上,扶正体通过滚动轴承与旋转心轴连接,其在钻进时虽然能吸收一定程度的振动,但是旋转稳定器主要依靠橡胶套在钻进时来吸收振动,其减振效果不理想,并且深井井下的温度较高,这导致橡胶性能不稳定,从而降低了旋转稳定器的可靠性,严重影响了旋转稳定器的减振性能。压动式减震稳定器为纯机械结构,虽然其结构简单,且能够实现一定程度上的减振效果,但是,其减震结构主要依靠支撑臂的弯曲来完成,并且完全暴露于井筒内极易发生损坏,从而导致减震功能的失效,这会严重影响井下钻具的施工。
在深井钻井尤其是硬地层中,由于稳定器靠近钻头,经常会受到钻柱纵向振动以及钻头振动的影响,如果不能有效地减少和吸收振动,极易造成钻头或其他井下工具失效,对钻井的稳定性、定向的准确性和钻井的安全性都产生了严重威胁。
发明内容
针对如上所述的技术问题,本发明旨在提出一种井下减振稳定器,该井下减振稳定器能够有效吸收振动,从而有效缓解钻井过程中的纵向振动,其能够显著提高钻进的稳定性。
为此,根据本发明提供了一种井下减振稳定器,包括:用于与上部钻杆连接且构造为圆筒状的第一本体,所述第一本体的内壁设有环形的容纳腔体,所述容纳腔体设置成从所述第一本体的下端端面轴向向内延伸;用于与下部钻杆连接且构造为圆筒状的第二本体,所述第二本体的上端部分插入所述容纳腔体,从而与所述第一本体形成适配连接;设置在所述容纳腔体内的弹性件,所述弹性件的两端分别与所述容纳腔体的底面和所述第二本体的上端面抵靠接触;以及其中,在所述第一本体与所述第二本体的连接处设有柔性连接件,所述柔性连接件用于使得所述第一本体与所述第二本体之间形成密封,所述第一本体和所述第二本体在所述弹性件和所述柔性连接件的作用下能够相对轴向伸缩,从而减缓和吸收钻井过程中产生的振动。
在一个实施例中,在所述容纳腔体的径向外侧壁的壁面上设有径向向内延伸的环形台阶,所述环形台阶设置在靠近所述容纳腔的下端端部。
在一个实施例中,所述第二本体的上端设有圆筒状的连接部,所述连接部的内径设置成大于所述第二本体的内径,从而在所述第二本体的内壁面上形成有台肩。
在一个实施例中,所述连接部的外周表面设有径向向内延伸的环形凹槽,所述连接部插入式安装在所述容纳腔体内,且所述环形台阶对应安装到所述环形凹槽中。
在一个实施例中,所述环形凹槽的轴向宽度大于所述环形台阶的轴向长度。
在一个实施例中,所述环形台阶的下端面构造成第一斜面,所述环形凹槽的下侧壁面构造成能够与所述第一斜面适配的第二斜面。
在一个实施例中,所述柔性连接件包括分别设置在所述环形台阶的上端面和下端面上的第一上部橡胶圈和第二上部橡胶圈,以及分别设置在所述台肩和所述环形凹槽的下侧壁面上的第一下部橡胶圈和第二下部橡胶圈。
在一个实施例中,还包括多个第一万向球和多个第二万向球,所述第一万向球嵌入式安装在所述第一本体的外周,所述第二万向球嵌入式安装在所述第二本体的外周。
在一个实施例中,在所述第一本体的外周表面设有多个螺旋形延伸的第一过流槽,在所述第二本体的外周表面设有多个螺旋形延伸的第二过流槽,多个所述第一过流槽和多个所述第二过流槽均设置成周向均布,
所述第一过流槽和所述第二过流槽能够使过流的钻井液产生扰动,并过流输送岩屑。
在一个实施例中,在相邻的所述第一过流槽之间形成螺旋形延伸的第一扶正肋,在相邻的所述第二过流槽之间形成螺旋形延伸的第二扶正肋,在所述第一扶正肋和第二扶正肋的外表面上分别嵌入式安装有多个第一万向球和多个第二万向球。
与现有技术相比,本申请的优点之处在于:
根据本发明的井下减振稳定器能够适用于硬地层,在钻进过程中,其能够通过弹性件的伸缩减缓和吸收钻柱纵向振动以及钻头振动,从而减少钻井过程中的振动,提高钻进的稳定性、定向的准确性和钻井的安全性,并且大大提高了钻进施工效率。此外,该井下减振稳定器通过柔性连接件进一步减缓和吸收钻柱的纵向振动和钻头的振动,增强了井下减振稳定器的减振性能,进一步提高了钻进施工的稳定性。这非常有利于增强钻进施工效率,提高钻进施工效率。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1显示了根据本发明的井下减振稳定器的外部结构。
图2是了图1所示井下减振稳定器中的剖视图。
图3显示了图2所示井下减振稳定器中的第一本体的结构。
图4显示了图2所述井下减振稳定器中的第二本体的结构。
在本申请中,所有附图均为示意性的附图,仅用于说明本发明的原理,并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
在本申请中,需要说明的是,将井下减振稳定器100下放到井筒中靠近井口的一端定义为上端或相似用语,将远离井口的一端定义为下端或相似用语。
图1显示了根据本发明的井下减振稳定器100的外部结构。如图1所示,井下减振稳定器100包括第一本体10和连接在第一本体10的下端的第二本体30。第一本体10用于与上部钻杆连接,第二本体30用于与下部钻杆连接,从而将井下减振稳定器100连接到井下钻具中。第一本体10和第二本体30适配连接,且在第一本体10和第二本体30的连接处设有柔性连接件50。根据本发明的井下减振稳定器100适用于硬地层,其在钻进过程中能够有效减缓和吸收钻柱纵向振动以及钻头振动,从而有效提高钻井的稳定性、定向的准确性和钻井的安全性。
如图2和图3所示,第一本体10构造为圆筒状。在一个实施例中,第一本体10的上端构造成母扣接头。井下减振稳定器100通过母扣接头与上部钻杆进行连接,其安装连接简单方便,安装效率高。
根据本发明,在第一本体10的内壁内部设有环形的容纳腔体20,容纳腔体20设置成从第一本体10的下端端面轴向向内延伸。在第一本体10的直径方向上,第一本体10的处于容纳腔体20的径向外侧的内壁部分形成为容纳腔体20的径向外侧壁21,而处于容纳腔体20的径向内侧的内壁部分形成为容纳腔体20的径向内侧壁23。在容纳腔体20的径向外侧壁21的壁面上设有径向向内延伸的环形台阶22。环形台阶22设置在靠近容纳腔体20下端的端部。第二本体30的上端部分插入容纳腔体20,从而使第二本体30与第一本体10形成适配连接。
如图2和图4所示,第二本体30构造成圆筒状。在一个实施例中,第二本体30的下端构造成公扣接头。井下减振稳定器100通过公扣接头与下部钻杆进行连接,其安装连接简单方便,安装效率高。
根据本发明,在第二本体30的上端端部设有轴向向外延伸且构造为圆筒状的连接部31。连接部31的内径设置成大于第二本体30的内径,从而在第二本体的内壁面上形成有台肩32。在连接部31的外周表面设有径向向内延伸的环形凹槽33。连接部31插入式安装在容纳腔体20内,且环形台阶22对应安装到环形凹槽33中,从而使第一本体10与第二本体30形成适配连接。环形凹槽33的轴向宽度大于容纳腔体20中的环形台阶22的轴向长度,从而使第一本体10与第二本体30能够相对轴向运动。
在本实施例中,连接部31的内壁面和外壁面分别与容纳腔体20的内侧壁面和外侧壁面接触,并形成动密封。
根据本发明,井下减振稳定器100还包括弹性件40。如图2所示,弹性件40设置在容纳腔体20内,弹性件40的两端分别与容纳腔体20的底面和第二本体30的上端面抵靠接触。在工作过程中,井下稳定器100通过弹性件40的轴向伸缩能够减缓和吸收钻柱的纵向振动和钻头的振动。在一个实施例中,弹性件40可以为减振弹簧。
如图2至图4所示,柔性连接件50设置在第一本体10和第二本体30的连接处。柔性连接件50包括第一上部橡胶圈51、第二上部橡胶圈52、第一下部橡胶圈53和第二下部橡胶圈54。第一上部橡胶圈51设置在容纳腔体20内的环形台阶22的上端面上,第二上部橡胶圈52设置在环形台阶22的下端面上,第一下部橡胶圈53设置在第二本体30的内壁形成的台肩32上,第二下部橡胶圈54设置在环形凹槽33的下侧壁面上。优选地,第一上部橡胶圈51、第二上部橡胶圈52、第一下部橡胶圈53和第二下部橡胶圈54均硫化固定在相应的连接端面上。
在一个实施例中,容纳腔体20内的环形台阶22的下端面构造成第一斜面,第二本体30的环形凹槽33的下侧壁面构造成能够与第一斜面适配的第二斜面。第二上部橡胶圈52适应第一斜面的轮廓硫化形成,第二下部橡胶圈54适应第二斜面的轮廓硫化形成。第二上部橡胶圈52能够与第二下部橡胶圈54适配对接,且第二上部橡胶圈52包裹在第二下部橡胶圈54的外周。第二上部橡胶圈52的轴向长度设置成第二上部橡胶圈52能够保证始终与第二下部橡胶圈54接触,从而保证第二上部橡胶圈52与第二下部橡胶圈54对容纳腔体20的密封。第一下部橡胶圈53能够保证连接部31的内壁面容纳腔体20的内侧壁面之间的密封性。
此外,应当理解的是,在工作过程中,第一上部橡胶圈51还能够减缓和吸收环形台阶22的上端面与环形凹槽33的上侧壁面之间的振动冲击,第一下部橡胶圈53还能够减缓和吸收第一本体10上的径向内侧壁23的下端面与第二本体30的台肩32之间的振动冲击。井下减振稳定器100通过柔性连接件50进一步减缓和吸收钻柱的纵向振动和钻头的振动,从而进一步增强了的井下减振稳定器100的减振性能,进一步提高了钻进施工的稳定性。
根据本发明,在第一本体10的外周表面设有多个螺旋形延伸的第一过流槽60。多个第一过流槽60在周向上均匀间隔开分布,从而在相邻的第一过流槽60之间形成螺旋形延伸分布的第一扶正肋61。同时,在第二本体30的外周表面设有多个螺旋形延伸的第二过流槽70。多个第二过流槽70在周向上均匀间隔开分布,从而在相邻的第二过流槽70之间形成螺旋形延伸分布的第二扶正肋71。第一过流槽60和第二过流槽70能够使过流的钻井液产生扰动,这非常有利于输送岩屑。并且,第一扶正肋61和第二扶正肋71能够对井下减振稳定器100起到一定的扶正作用,从而保证井下减振稳定器100在工作过程中的居中度,有利于保证井下减振稳定器100的工作性能。
在一个实施例中,第一过流槽60和第二过流槽70的截面形状均设置成半圆弧形。
根据本发明,在第一扶正肋61的外表面上嵌入式安装有多个第一万向球62,多个第一万向球61沿第一扶正肋61的延伸方向均匀间隔开分布。同时,在第二扶正肋71的外表面上嵌入式安装有多个第二万向球72,多个第二万向球72沿第二扶正肋71的延伸方向均匀间隔开分布。井下减振稳定器100通过第一万向球62和第二万向球72能够与井筒壁之间形成滚动摩擦,一方面能够显著减小井下减振稳定器100与井筒壁之间的摩擦阻力,另一方面能够在一定程度上起到减振作用。
下面介绍根据本发明的井下减振稳定器100的工作过程。首先,将第一本体10和第二本体30分别与上部钻杆和下部钻杆连接,从而将井下减振稳定器100接入钻井工具中。之后,将接入钻柱的井下减振稳定器100下放到施工井筒中,直至下放到施工地层。在施工过程中,钻柱产生纵向振动以及钻头产生振动,使得安装在第一本体10的容纳腔体20内的弹性件40伸缩运动,从而减缓和吸收钻柱纵向振动以及钻头,实现减振效果。同时,柔性连接件50在施工过程中能够有效减缓第一本体10与第二本体30之间的振动冲击,以进一步减缓和吸收钻柱的纵向振动和钻头的振动,从而进一步增强了的井下减振稳定器的减振性能,进一步提高了钻进施工的稳定性。
根据本发明的井下减振稳定器100能够适用于硬地层,在石油钻井过程中,其能够通过弹性件40的伸缩减缓和吸收钻柱纵向振动以及钻头振动,从而减少钻井过程中的振动,提高钻进的稳定性、定向的准确性和钻井的安全性,并且大大提高了钻进施工效率。此外,该井下减振稳定器100通过柔性连接件50进一步减缓和吸收钻柱的纵向振动和钻头的振动,增强了井下减振稳定器100的减振性能,进一步提高了钻进施工的稳定性。这非常有利于增强钻进施工效率,提高钻进施工效率。
最后应说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施方案而已,并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明,但是对于本领域的技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。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)
1.一种井下减振稳定器,包括:
用于与上部钻杆连接且构造为圆筒状的第一本体(10),所述第一本体的内壁设有环形的容纳腔体(20),所述容纳腔体设置成从所述第一本体的下端端面轴向向内延伸;
用于与下部钻杆连接且构造为圆筒状的第二本体(30),所述第二本体的上端部分插入所述容纳腔体,从而与所述第一本体形成适配连接;
设置在所述容纳腔体内的弹性件(40),所述弹性件的两端分别与所述容纳腔体的底面和所述第二本体的上端面抵靠接触;以及
其中,在所述第一本体与所述第二本体的连接处设有柔性连接件(50),所述柔性连接件用于使得所述第一本体与所述第二本体之间形成密封,所述第一本体和所述第二本体在所述弹性件和所述柔性连接件的作用下能够相对轴向伸缩,从而减缓和吸收钻井过程中产生的振动。
2.根据权利要求1所述的井下减振稳定器,其特征在于,在所述容纳腔体的径向外侧壁(21)的壁面上设有径向向内延伸的环形台阶(22),所述环形台阶设置在靠近所述容纳腔下端的端部。
3.根据权利要求2所述的井下减振稳定器,其特征在于,所述第二本体的上端设有圆筒状的连接部(31),所述连接部的内径设置成大于所述第二本体的内径,从而在所述第二本体的内壁面上形成有台肩(32)。
4.根据权利要求3所述的井下减振稳定器,其特征在于,所述连接部的外周表面设有径向向内延伸的环形凹槽(33),所述连接部插入式安装在所述容纳腔体内,且所述环形台阶对应安装到所述环形凹槽中。
5.根据权利要求4所述的井下减振稳定器,其特征在于,所述环形凹槽的轴向宽度大于所述环形台阶的轴向长度。
6.根据权利要求4所述的井下减振稳定器,其特征在于,所述环形台阶的下端面构造成第一斜面,所述环形凹槽的下侧壁面构造成能够与所述第一斜面适配的第二斜面。
7.根据权利要求1或6所述的井下减振稳定器,其特征在于,所述柔性连接件包括分别设置在所述环形台阶的上端面和下端面上的第一上部橡胶圈(51)和第二上部橡胶圈(52),以及分别设置在所述台肩和所述环形凹槽的下侧壁面上的第一下部橡胶圈(53)和第二下部橡胶圈(54)。
8.根据权利要求1所述的井下减振稳定器,其特征在于,在所述第一本体的外周表面设有多个螺旋形延伸的第一过流槽(60),在所述第二本体的外周表面设有多个螺旋形延伸的第二过流槽(70),多个所述第一过流槽和多个所述第二过流槽均设置成周向均布,
所述第一过流槽和所述第二过流槽能够使过流的钻井液产生扰动,并过流输送岩屑。
9.根据权利要求8所述的井下减振稳定器,其特征在于,在相邻的所述第一过流槽之间形成螺旋形延伸的第一扶正肋(61),在相邻的所述第二过流槽之间形成螺旋形延伸的第二扶正肋(71),在所述第一扶正肋和第二扶正肋的外表面上分别嵌入式安装有多个第一万向球(62)和多个第二万向球(72)。
10.根据权利要求1所述的井下减振稳定器,其特征在于,所述第一本体的上端构造成母扣接头,所述第二本体的下端构造成公扣接头,所述井下减振稳定器的两端分别通过所述母扣接头和所述公扣接头与上部钻杆和下部钻杆适配连接。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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