CN201297129Y - 钻井液压减振自动送钻器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种钻井液压减振自动送钻器，属于钻井井下工具。其特征是下接头装在一级芯轴的下端，一级芯轴插入扭矩接头总成和一级外壳体的内腔。一级活塞装在一级外壳体的内腔，二级芯轴的下端与一级活塞联接。二级芯轴插入中间接头和二级外壳体的内腔。二级芯轴的上端与二级活塞联接，二级活塞装在二级外壳体的内腔。上接头装在二级外壳的上端。主要优点是以钻井液的液压吸收、缓冲、阻尼钻头和钻柱的振动，保护钻头和钻具。能在较大行程范围内自动均匀送钻，减轻司钻劳动强度，提高钻井速度和井眼质量。由刚性加压改为柔性加压，改善了钻具受力状态，有利于“防斜打直”。在定向井和水平井施工中，解决了加压困难和大斜度井的钻柱摩阻问题。

Description

钻井液压减振自动送钻器

(一)技术领域

本实用新型涉及到土层或岩石的钻进，属于钻井井下工具，尤其是有减振功能的送钻器具，是一种钻井液压减振自动送钻器。

(二)背景技术

在钻井过程中，由于地层和钻头的相互作用，引起整个钻柱和井底附近岩石产生弹性波，使得钻头和钻柱不规则的振动，严重时会产生共振，导致钻头提前损坏、钻柱断裂、井斜，并严重影响钻井工效及井眼质量。因此，完全靠人工操作送钻非常困难，通常采用机械减振器(叠簧式、橡胶球式等)作为钻井送钻井下工具。但是这些减振器的频率与钻头钻柱的频率不易匹配，并且使用寿命较短，所以减振效果不令人满意。也有一些厂家生产各类水力加压器(液力加压器、水力推进器等)，有的已申报了专利，例如“单缸多级液力加压器”(200820016159.2)、“双行程水力加压器”(00244794.0)、“钻井用液力推进器”(96220173.1)，其基本原理类似，伸缩行程距离都太短，只有20～40cm，实际应用中很难控制在行程段工作，只能起减振作用，够不上一种自动送钻器。

(三)发明内容

鉴于上述已有技术存在的缺点及不足之处，本实用新型的目的就在于自主创新，研制提供一种与众不同的钻井液压减振自动送钻器，使其与各种钻头钻柱振动频率都能很好的匹配，其伸缩行程距离更大，使用寿命更长，工作更加可靠，制造成本降低。

上述目的是由下述技术方案实现的：

钻井液压减振自动送钻器包括下接头、中间接头、上接头、扭矩接头总成、一级推力总成和二级推力总成。其特征是扭矩接头总成由扭矩接头外壳体、花键外套、固定螺帽和一级芯轴的花键部分组成。一级推力总成由一级外壳体、一级芯轴、一级活塞和密封圈组成。二级推力总成由二级外壳体、二级芯轴、二级活塞和密封圈组成。下接头装在一级芯轴的下端。扭矩接头外壳体的上端与一级外壳体的下端联接，一级外壳体的上端与中间接头的下端联接，中间接头的上端与二级外壳体的下端联接，中间接头的上端与二级外壳体的下端联接，二级外壳体的上端与上接头联接。一级芯轴插入扭矩接头外壳体的内腔和一级外壳体的内腔。花键外套装在扭矩接头外壳体内腔的下半部，并用固定螺帽固定住。一级活塞装在一级外壳体内腔的中部，一级活塞外面装密封圈。二级芯轴的下端与一级活塞的上部联接，二级芯轴插入中间接头的内腔和二级外壳体的内腔，二级芯轴的上端与二级活塞的下部联接。二级活塞装在二级外壳体内腔的中部，二级活塞外面装密封圈。

上述钻井液压减振自动送钻器的扭矩接头外壳体为圆管形状。其下半部的外径大于上半部的外径，其下半部的内径大于上半部的内径，其上端部有外螺纹，其下端部有内螺纹。

上述钻井液压减振自动送钻器的一级芯轴为圆管形状。其下端部有外螺纹，其余外表面是轴向花键。

上述钻井液压减振自动送钻器的二级芯轴为圆管形状。其下端部和上端部都有外螺纹。

按照上述技术方案制造的钻井液压减振自动送钻器，是以钻井液的液压吸收、缓冲、阻尼钻头和钻柱的振动，又能通过钻头水眼及时释放振动能量，并且具有改变整体钻柱固有频率的功能，使整个钻具组合的刚度、自身频率发生根本变化，在全频率波段范围内广泛适应钻头与钻柱的振动，并在超长伸缩行程的结构上有创新。利用液力加压、减振效果明显，能有效吸收钻头冲击，可防止跳钻、保护钻头和钻具。可在较大行程范围内自动均匀送钻，减轻司钻劳动强度，提高钻速和井眼质量。由刚性加压改为柔性加压，改善了钻具受力状态，降低了中和点高度，提高了切点位置，减小了钻具弯曲和钻头倾角，有利于“防斜打直”。在定向井施工中，有利于保持和控制工具面。在定向井和水平井施工中，能解决了加压困难和大斜度井的钻柱摩阻问题。工作安全可靠。

(四)附图说明

附图是本实用新型的整体结构剖视示意图。

(五)具体实施方式

结合附图说明一个实施例：

附图中，1是下接头，2是一级芯轴(带有花键)，3是固定螺帽，4是花键外套，5是扭矩接头外壳体，6是一级外壳体，7是一级活塞，8是密封圈，9是中间接头，10是二级芯轴，11是二级外壳体，12是二级活塞，13是密封圈，14是上接头。

由附图所示，钻井液压减振自动送钻器包括下接头1、中间接头9、上接头14、扭矩接头总成、一级推力总成和二级推力总成。其特征是扭矩接头总成由扭矩接头外壳体5、花键外套4、固定螺帽3和一级芯轴2的花键部分组成。一级推力总成由一级外壳体6、一级芯轴2、一级活塞7和密封圈8组成。二级推力总成由二级外壳体11、二级芯轴10、二级活塞12和密封圈13组成。下接头1装在一级芯轴2的下端。扭矩接头外壳体5的上端与一级外壳体6的下端联接，一级外壳体6的上端与中间接头9的下端联接，中间接头9的上端与二级外壳体11的下端联接，二级外壳体11的上端与上接头14联接。一级芯轴2插入扭矩接头外壳体5的内腔和一级外壳体6的内腔。花键外套4装在扭矩接头外壳体5内腔的下半部，并用固定螺帽3固定住。一级活塞7装在一级外壳体6内腔的中部，一级活塞7外面装密封圈8。二级芯轴10的下端与一级活塞7的上部联接，二级芯轴10插入中间接头9的内腔和二级外壳体11的内腔，二级芯轴10的上端与二级活塞12的下部联接。二级活塞12装在二级外壳体11内腔的中部，二级活塞12的外面装密封圈13。

由附图所示，该送钻器的扭矩接头外壳体5为圆管形状，其下半部的外径大于上半部的外径，其下半部的内径大于上半部的内径，其上端部有外螺纹，其下端部有内螺纹。该送钻器的一级芯轴2为圆管形状，其下端部有外螺纹，其余外表面是轴向花键。该送钻器的二级芯轴10为圆管形状，其下端部和上端部都有外螺纹。

该送钻器的动态工作原理：该送钻器安装在钻头上方。当开泵循环泥浆时，在该送钻器之下钻头、马达产生的钻井液压差的作用下，二级活塞12和一级活塞7受压，推动二级芯轴10和一级芯轴2向下运动，给钻井工具以下部分加压。这个压力相对平稳，只要泥浆泵的排量不变，压力也不变，钻头保持平稳钻进，其振动被液压吸收。当一级芯轴2的行程完全伸出，如果钻柱没有下放，随着钻头的继续钻进，钻压在不断减小，钻头扭矩也减小。只有当钻柱下放速度大于钻进速时，将二级芯轴10和一级芯轴2压下，并使扭矩接头外壳体5与下接头1接触，这时钻压大于液压推力的稳定钻压，其减振功能没有了。自一级芯轴2完全伸出到完全缩回(即扭矩接头外壳体5与下接头1接触)之距离，就是该送钻器的工作行程，约为150cm。由于此工作行程范围大大增加，所以司钻对钻柱下放速度和下放距离比较容易操作控制。只要保持钻柱的下放距离在此工程作行程范围内，就是该钻器最理想的工作状态，不但减振效果很好，而且真正具有了自动送钻器功能。这也是本实用新型的技术创新之处。

该送钻器的扭矩接头总成如果只装上一级推力总成，并把上接头14直接装到一级外壳体6的上端即可单独使用。本实施例及附图表示为一级、二级组合应用。还可根据钻头类型、地层软硬程度等需要的钻压，而决定采用二级、三级或四级推力总成组合应用。

Claims (4)

1.一种钻井液压减振自动送钻器，包括下接头(1)、中间接头(9)、上接头(14)、扭矩接头总成、一级推力总成和二级推力总成，其特征是扭矩接头总成由扭矩接头外壳体(5)、花键外套(4)、固定螺帽(3)和一级芯轴(2)的花键部分组成，一级推力总成由一级外壳体(6)、一级芯轴(2)、一级活塞(7)和密封圈(8)组成，二级推力总成由二级外壳体(11)、二级芯轴(10)、二级活塞(12)和密封圈(13)组成；下接头(1)装在一级芯轴(2)的下端，扭矩接头外壳体(5)的上端与一级外壳体(6)的下端联接，一级外壳体(6)的上端与中间接头(9)的下端联接，中间接头(9)的上端与二级外壳体(11)的下端联接，二级外壳体(11)的上端与上接头(14)联接；一级芯轴(2)插入扭矩接头外壳体(5)的内腔和一级外壳体(6)的内腔，花键外套(4)装在扭矩接头外壳体(5)内腔的下半部，并用固定螺帽固定住，一级活塞(7)装在一级外壳体(6)内腔的中部，一级活塞(7)外面装密封圈(8)，二级芯轴(10)的下端与一级活塞(7)的上部联接，二级芯轴(10)插入中间接头(9)的内腔和二级外壳体(11)的内腔，二级芯轴(10)的上端与二级活塞(12)的下部联接，二级活塞(12)装在二级外壳体(11)内腔的中部，二级活塞(12)的外面装密封圈(13)。

2.根据权利要求1所述的钻井液压减振自动送钻器，其特征是扭矩接头外壳体(5)为圆管形状，其下半部的外径大于上半部的外径，其下半部的内径大于上半部的内径，其上端部有外螺纹，其下端部有内螺纹。

3.根据权利要求1所述的钻井液压减振自动送钻器，其特征是一级芯轴(2)为圆管形状，其下端部有外螺纹，其余外表面是轴向花键。

4.根据权利要求1所述的钻井液压减振自动送钻器，其特征是二级芯轴(10)为圆管形状，其下端部和上端部都有外螺纹。