CN116357297A - 一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井下随钻测量仪器减振器的设计制造技术领域，具体涉及一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，采用碟簧受压缩吸收动能的原理，将随钻测量仪器在井下剧烈振动环境中受到的冲击，变为平稳的振动，内部导向轴可以确保随钻测量仪器的定向服务，采用本发明的液压减振装置可以大幅度提高随钻测量仪器的使用寿命和测量精度，大大降低产品的故障率，有效降低产品的维护成本，同时也提高随钻测量仪器应对复杂井况的能力；本发明具有技术先进可靠，减振性效果好，经济性好的优点。

Description

一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置

技术领域

本发明涉及井下随钻测量仪器减振器的设计制造技术领域，具体涉及一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置。

背景技术

MWD(Measure While Drilling)随钻测量仪器在测量过程中受钻铤振动、泥浆冲刷等影响，工作环境十分恶劣，其可靠性直接决定着整套随钻测量仪器的可靠性。以下将MWD随钻测量仪器简称随钻测量仪器，随钻测量仪器安装在钻铤上，随着钻杆在钻进的过程中实现测量，测量的井况环境十分恶劣，相关的钻井实践和测量资料表明，随钻测量仪器在井下受到的振动量级在15g～20g之间，瞬间的冲击可达到50g左右，甚至更大的量级。而目前所用的随钻测量仪器连接方式为刚性连接，此连接方式的优点是结构简单、连接方便；但是处在强振的井况环境下，极易受到钻柱振动和冲击的影响而造成随钻测量仪器的损坏，从而降低随钻测量仪器的可靠性。

近年来，随着深井和超深井的勘探开发比例不断增加，油气井建井难度越来越高，越来越多的钻井工具投入使用以提高钻井效率，例如水力振荡器、扭力冲击器等等的使用越来越广泛。钻井效率提升的同时，随钻测量仪器也不得不时刻承受着高强度的振动和冲击，随钻测量仪器解码困难，仪器受损寿命缩短，仪器故障率逐年递增，单次井下工作时间减少，仪器维修成本增加。

现有的液压减振装置应用于随钻测量仪器中，使其随钻测量仪器的数据测量精度不高，同时因减振效果差，使其随钻测量仪器故障率高，使用寿命短，从而使其施工成本增加，因此基于现有技术中存在的问题，本发明研制了一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，尤其是工作可靠，操作方便，提高了随钻测量仪器的数据测量精度，降低了随钻测量仪器故障率，延长随钻测量仪器寿命，使用成本低的特点。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，包括芯杆，所述芯杆为两端连通的中空结构，所述芯杆的一端连接活动套，另一端连接接头，其芯杆的中部套接中间套和固定套，所述中间套一端与活动套端部连接，另一端与固定套的一端连接，所述固定套的另一端与接头的端部连接，所述芯杆上设置有台肩，所述中间套与芯杆之间通过台肩分割成第一减振腔和第二减振腔，所述第一减振腔和第二减振腔内均设置有多对碟簧。

进一步地，所述的固定套的一端与芯杆之间设置有多组导向轴，所述固定套的另一端与芯杆之间形成第三腔体，所述第三腔体内设置有平衡活塞组件，所述固定套上还开设有多个通孔，所述多个通孔均与第三腔体连通。

进一步地，所述的平衡活塞组件包括平衡活塞、挡圈和弹簧，平衡活塞套接在芯杆上，所述平衡活塞的另一侧依次安装挡圈和弹簧。

进一步地，所述的芯杆上设置有多组导向槽，所述多组导向轴分别设置在多组导向槽内。

进一步地，所述的导向槽设置有4组，所述4组导向槽内分别设置有一组导向轴。

进一步地，所述的第一减振腔内设置有9.5对碟簧，所述第二减振腔内设置有15对碟簧。

进一步地，所述的中间套和固定套上均设置有油堵。

进一步地，所述的中间套和固定套与芯杆之间均通过油堵充满液压油。

进一步地，所述的活动套与芯杆的端部采用螺母固定。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明的适用于随钻测量仪器的液压减振装置具有技术先进，工作可靠，操作方便，提高随钻测量仪器数据测量精度，降低随钻测量仪器故障率，延长随钻测量仪器寿命，使用成本低的优点；

本发明通过采用碟簧受压缩吸收动能的原理，将随钻测量仪器在井下剧烈振动环境中受到的冲击，变为平稳的振动，内部导向轴可以确保随钻测量仪器的定向服务，采用本发明的液压减振装置可以大幅度提高随钻测量仪器的使用寿命和测量精度，大大降低产品的故障率，有效降低产品的维护成本，同时也提高随钻测量仪器应对复杂井况的能力；本发明具有技术先进可靠，减振性效果好，经济性好的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体剖面结构示意图。

图2是本发明的碟簧受力示意图。

图3是本发明的液压减振装置实际应用减振效果对比示意图。

图中：1-活动套、2-螺母、3-芯杆、4-中间套、5-油堵、6-碟簧、7-导向轴、8-固定套、9-平衡活塞、10-挡圈、11-弹簧、12-接头、13-台肩、14-通孔。

具体实施方式

下面，将通过几个具体的实施例对本发明实施例提供的一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置的技术方案进行详细介绍说明。

参见图1，一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，包括芯杆3，所述芯杆3为两端连通的中空结构，所述芯杆3的一端连接活动套1，另一端连接接头12，其芯杆3的中部套接中间套4和固定套8，所述中间套4一端与活动套1端部连接，另一端与固定套8的一端连接，所述固定套8的另一端与接头12的端部连接，所述芯杆3上设置有台肩13，所述中间套4与芯杆3之间通过台肩13分割成第一减振腔和第二减振腔，所述第一减振腔和第二减振腔内均设置有多对碟簧6。

在实际使用过程中将本发明的液压减振装置的活动套1用于连接随钻测量仪器中的主阀头，接头12用于连接随钻测量仪器中的脉冲器，然后整个装置下井后在进行施工时产生的振动通过本发明的液压减振装置进行减振；具体的通过中间套4与芯杆3之间的两个腔体内的多组碟簧对仪器下井后上部及下部产生的振动力进行减振，本发明中所述的活动套1与芯杆3的端部采用螺母2固定，固定效果最佳。

进一步地，所述的固定套8的一端与芯杆3之间设置有多组导向轴7，导向轴7起到导向同时限制位置的作用，所述固定套8的另一端与芯杆3之间形成第三腔体，所述第三腔体内设置有平衡活塞组件，平衡活塞组件用于平衡本发明装置内的压力与外部的压力保持平衡，所述固定套8上还开设有多个通孔14，所述多个通孔14均与第三腔体连通，外部的流体通过多个通孔14进入第三腔体使其实现内外压力平衡。

具体的所述的芯杆3上设置有多组导向槽，所述多组导向轴7分别设置在多组导向槽内，使两端中间套4和固定套8不能相对转动，本发明中所述的导向槽设置有4组，所述4组导向槽内分别设置有一组导向轴7，实现导向限位的作用。

进一步地，所述的平衡活塞组件包括平衡活塞9、挡圈10和弹簧11，平衡活塞9套接在芯杆3上，所述平衡活塞9的另一侧依次安装挡圈10和弹簧11，其中外部流体进入第三腔体，通过平衡活塞9、挡圈10和弹簧11的作用使其内部的压力与外部保持一致。

参见图1和图2，进一步地，所述的第一减振腔内设置有9.5对碟簧6，所述的9.5对也就是19只碟簧，所述第二减振腔内设置有15对碟簧6，通过设置不同组的碟簧6实现对上部及下部力的缓冲实现减振，通常根据时间两个方向的受的振动力的大小设置不同对的碟簧实现减振，本发明中上部设置15对碟簧6，用于承受仪器重量及振动环境下向下的作用力，下部设置9.5对碟簧6，用于承受仪器在振动环境下向上的作用力，两组碟簧均有预紧力，该实施例可实现很好的减振效果。

进一步地，所述的中间套4和固定套8上均设置有油堵5；所述的中间套4和固定套8与芯杆3之间均通过油堵5充满液压油，具体为：将固定套8内位于平衡活塞9左侧的腔体内及中间套4与芯杆3之间的腔体内均充满液压油，这里的左侧仅限于如图1所示的方向，内部的液压油对内部的碟簧组、导向轴、密封圈等零部件起到润滑作用，减小摩擦和磨损，延长液压减振装置的寿命。

其中在温度发生变化液压油体积相应改变时，通过平衡活塞9的移动，使内部液压油和外部泥浆的压力进入第三腔体内的压力始终保持平衡，使其内外成为一个动态的密封压力平衡系统。

本发明的具体工作原理如下：

现将本发明的液压减振装置连接在随钻测量仪器设备中，活动套1连接随钻测量仪器中的主阀头，接头12连接随钻测量仪器中的脉冲器，然后整体下井施工，在施工的过程中整体仪器会产生振动，当上部的振动力向下时，本发明的液压减振装置中的第二减振腔内的15对碟簧6用于缓冲向下的力，15对碟簧6受力后反向传力，达到力的平衡抵消；当下部的振动力向上时，本发明的液压减振装置中的第一减振腔内的9.5对碟簧6用于缓冲向上的力，9.5对碟簧6受力后反向传力，达到力的平衡抵消；通过该方式达到减振的效果；同时本发明中还设置了第三腔体用于实现装置内外的压力平衡，从而保证碟簧在内外压力平衡的状态下正常工作，达到最好减振的效果。

本发明中通过中间套4和固定套8上均设置的油堵5，给中间套4和固定套8与芯杆3之间均通过油堵5充满液压油，通过第三腔体内的平衡活塞9使内部的液压油与外部的流体压力始终保持平衡。

同时装置内充满液压油对内部的碟簧组、导向轴、密封圈等零部件起到润滑作用，减小摩擦和磨损，延长液压减振装置的寿命，从而将本发明的液压减振装置用在随钻测量仪器中，提高了随钻测量仪器的数据测量精度，同时达到了好的减振效果，使其随钻测量仪器故障率提高，使用寿命延长，从而使其施工成本降低，本发明的装置通过现场的实际使用，使用效果好，值得未来大范围的推广使用。

在实际钻井施工区域应用情况见图3：

根据振动数据采集对比，将本发明的液压减振装置应用随钻测量仪器后，其中图中的Z轴振动表示纵向振动，使用本发明液压减振装置的纵向振动的数据比未使用液压减振装置的数据小50％左右，且振动数据更加平稳，波动小；本发明的液压减振装置能够对随钻测量仪器进行有效减振，起到保护仪器的作用，延长了整个随钻测量仪器的寿命。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，其特征是：包括芯杆(3)，所述芯杆(3)为两端连通的中空结构，所述芯杆(3)的一端连接活动套(1)，另一端连接接头(12)，其芯杆(3)的中部套接中间套(4)和固定套(8)，所述中间套(4)一端与活动套(1)端部连接，另一端与固定套(8)的一端连接，所述固定套(8)的另一端与接头(12)的端部连接，所述芯杆(3)上设置有台肩(13)，所述中间套(4)与芯杆(3)之间通过台肩(13)分割成第一减振腔和第二减振腔，所述第一减振腔和第二减振腔内均设置有多对碟簧(6)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，其特征是：所述的固定套(8)的一端与芯杆(3)之间设置有多组导向轴(7)，所述固定套(8)的另一端与芯杆(3)之间形成第三腔体，所述第三腔体内设置有平衡活塞组件，所述固定套(8)上还开设有多个通孔(14)，所述多个通孔(14)均与第三腔体连通。

3.根据权利要求2所述的一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，其特征是：所述的平衡活塞组件包括平衡活塞(9)、挡圈(10)和弹簧(11)，平衡活塞(9)套接在芯杆(3)上，所述平衡活塞(9)的另一侧依次安装挡圈(10)和弹簧(11)。

4.根据权利要求2或3所述的一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，其特征是：所述的芯杆(3)上设置有多组导向槽，所述多组导向轴(7)分别设置在多组导向槽内。

5.根据权利要求4所述的一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，其特征是：所述的导向槽设置有4组，所述4组导向槽内分别设置有一组导向轴(7)。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，其特征是：所述的第一减振腔内设置有9.5对碟簧(6)，所述第二减振腔内设置有15对碟簧(6)。

7.根据权利要求3所述的一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，其特征是：所述的中间套(4)和固定套(8)上均设置有油堵(5)。

8.根据权利要求7所述的一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，其特征是：所述的中间套(4)和固定套(8)与芯杆(3)之间均通过油堵(5)充满液压油。

9.根据权利要求1所述的一种适用于随钻测量仪器的液压减振装置，其特征是：所述的活动套(1)与芯杆(3)的端部采用螺母(2)固定。

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