CN202380977U - 气体钻井钻柱用抗疲劳短节 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气体钻井钻柱用抗疲劳短节，是为解决现有技术存在的减振性能差、使用寿命短及制造成本高的问题而设计的，主要包括花键连接的花键心轴和花键外筒、由花键心轴和花键外筒连接而形成的上、下油腔、碟簧组和隔环等。该短节以碟簧机械减震为主，以可压缩性硅油的体积弹性变形减震以及硅油流过阻尼缝隙的阻尼减震为辅，减振幅度大，刚度范围大，特别适用于空气欠平衡的钻井，结构简单，容易制造，可拆分，易于维护，有利于保护钻头和钻具，降低钻井成本，提高钻井工作效率。

Description

气体钻井钻柱用抗疲劳短节

技术领域

本实用新型涉及一种气体钻井钻柱用抗疲劳短节，属于石油行业钻井工程技术领域。

背景技术

在钻井工程中，由于地质构造复杂，钻头的工作特性决定了其在钻井过程中会产生强烈的纵向振动、扭转振动以及横向振动。这些振动给钻柱组合以及地面设备带来了安全隐患，并且因振动引起的钻具疲劳破坏，使工具寿命大大降低，钻井作业成本大大提高。钻柱用抗疲劳短节就是为解决此问题专门设计的井下工具。它利用工具内部的减震元件吸收或减缓钻井过程中钻头的冲击载荷、钻柱的震动载荷，从而达到保护钻头和钻具，提高机械钻速，降低钻井成本，提高钻井工作效率的目的。

目前油田钻井过程中普遍使用的是弹簧式减震器和液压式减震器，弹簧减震器是依靠弹簧元件的变形吸收钻具的振动能量；液压式减震器依靠可压缩硅油腔体的弹性变形来吸收振动能量。钻井中，特别是气体钻井过程中钻具损坏主要是由于下部钻具振动产生交变应力，在低应力水平下钻具将产生疲劳失效，而并非静强度破坏。减震器效果的好坏与刚度范围有关，就目前技术，弹簧式减震器和液压式减震器的刚度范围有限，且刚度最大值不一定满足一些境况需要，不能很好地起到减震的作用，暴露了常规减震器在应用于空气钻井时的不足。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种气体钻井钻柱用抗疲劳短节气，它能吸收钻井过程中钻头和钻柱的有害震动，有效保护钻头和钻柱，提高钻进速度，解决现有技术存在的减振性能差、使用寿命短以及制造成本高的问题。

本实用新型的具体技术内容如下：

花键心轴花键连接带注油孔的花键外筒，花键联接副的键齿顶端与键槽底端间形成阻尼流道。均设有密封装置的花键外筒和下外筒通过螺纹连接，花键心轴上部腔槽与花键外筒间形成油压腔，花键心轴下部腔槽与下外筒间形成碟簧油压腔，碟簧油压腔内设有内、外顶环、碟簧组和带阻尼孔的隔环，油压腔与碟簧油压腔通过阻尼流道连通。花键心轴底端连接上提承载帽，花键心轴顶端为与上部钻具相连的上接头，下外筒底端为与下部钻具相连的下接头。

本实用新型抗疲劳短节以碟簧机械减震为主，以可压缩性硅油的体积弹性变形减震以及硅油流过阻尼缝隙的阻尼减震为辅，通过短节内部的碟簧组和硅油的可压缩以及硅油流过缝隙的阻尼作用来吸收钻头破岩时产生的振动或消耗部分振动能量，以达到保护钻头和钻具的目的。本实用新型减振幅度大，刚度范围大，结构简单，容易制造，可拆分，易于维护，有利于保护钻头和钻具，降低钻井成本，提高钻井工作效率。

附图说明

图1为气体钻井钻柱用抗疲劳短节结构示意图。

图2为气体钻井钻柱用抗疲劳短节花键心轴2剖视图。

图3为气体钻井钻柱用抗疲劳短节隔环11示意图。

具体实施方式

实施例：

参照图1至3对本实用新型的实施例进一步说明：

该气体钻井钻柱用抗疲劳短节主要包括花键心轴2、O形圈密封圈3、油压腔5、花键外筒6、阻尼流道7、内顶环8、外顶环9、碟簧组10、隔环11、碟簧油压腔12、上提承载帽13和下外筒14。

花键心轴2花键连接带注油孔4的花键外筒6，花键联接副的键齿顶端与键槽底端间形成阻尼流道7。均设有O形圈密封圈3的花键外筒6与下外筒14通过螺纹连接，花键心轴2上部腔槽与花键外筒6间形成油压腔5，花键心轴2下部腔槽与下外筒14间形成碟簧油压腔12，碟簧油压腔12内设有内、外顶环8和9、碟簧组10和三个有8个阻尼孔16的隔环11，油压腔5与碟簧油压腔12通过阻尼流道7连通。花键心轴2底端连接上提承载帽13，花键心轴2顶端为与上部钻具相连的上接头1，下外筒14底端为与下部钻具相连的下接头15。

将花键外筒6与花键心轴2通过花键联接副相联接，再在花键心轴2下部腔槽内装入内隔环8、外隔环9、碟簧组10和隔环11，碟簧组10被隔环11分成上、中、下刚度不同的三部分，这样可使短节的刚度范围扩大。然后旋上上提承载帽13，最后将下外筒14与花键外筒6相联接。钻压通过花键心轴2、内顶环8、外顶环9、碟簧组10和隔环11传递到下外筒14，经下接头15传递给下方钻头。扭矩通过花键联接副从花键心轴2传递给花键筒体6及下外筒14，最后经下接头15传递给下方钻头。

本短节采用的是联合减震方式，即以碟簧组10的机械减震为主，以二甲基硅油的压缩减震、上下两油压腔容积变化时硅油流过碟簧间缝隙的减震、硅油流过隔环11和阻尼流道7所的阻尼减震为辅，因此，刚度范围较大，减震效果好，吸收震动能力强，特别适用于空气欠平衡的钻井。

Claims (1)

1.一种气体钻井钻柱用抗疲劳短节，主要包括花键心轴(2)、密封装置(3)、油压腔(5)、花键外筒(6)、内顶环(8)、外顶环(9)、碟簧组(10)、隔环(11)、碟簧油压腔(12)、上提承载帽(13)和下外筒(14)，其特征在于：

花键心轴(2)花键连接带注油孔(4)的花键外筒(6)，花键联接副的键齿顶端与键槽底端间形成阻尼流道(7)；

均设有密封装置(3)的花键外筒(6)和下外筒(14)通过螺纹连接，花键心轴(2)上部腔槽与花键外筒(6)间形成油压腔(5)，花键心轴(2)下部腔槽与下外筒(14)间形成碟簧油压腔(12)，碟簧油压腔(12)内设有内、外顶环(8和9)、碟簧组(10)和带阻尼孔(16)的隔环(11)，油压腔(5)与碟簧油压腔(12)通过阻尼流道(7)连通；

花键心轴(2)底端连接上提承载帽(13)，花键心轴(2)顶端为与上部钻具相连的上接头(1)，下外筒(14)底端为与下部钻具相连的下接头(15)。 

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