CN204716146U - 复合式压差钻柱减震装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要应用于石油钻井工程领域，特别涉及一种复合式压差钻柱减震装置，包括外筒，外筒顶部设置上接头，底部设置下接头，下接头内通过花键连接内筒，下接头与内筒之间设置空隙，空隙内安装碟簧，内筒顶部外周设置对开圈，下接头底部与内筒之间设置密封环，内筒壁上设置斜通孔，斜通孔位于碟簧与密封环之间，外筒内装有两个以上纵向布置的空心活塞，空心活塞安装在活塞座圈内，活塞座圈固定在外筒壁上。首先，以泥浆作为减震元件来吸收钻进过程中的纵向冲击震动能量，减震效果好，震动衰减快。且其减震性能不受温度的影响，不贮存钻头所产生的冲击能量。其次，以碟簧作为减震元件同钻井液内外压差共同发挥作用提升了减震器的减震效果。

Description

复合式压差钻柱减震装置

技术领域

本实用新型涉及一种复合式压差钻柱减震装置，主要应用于石油钻井工程领域。

背景技术

钻头钻遇砾岩层会引起钻具震动，震动给钻井作业带来很大危害，主要表现在：不能均匀地对钻头加钻压和扭矩，钻头因钻压的剧烈震荡、跳钻而离开井底，无法为钻具提供良好的工作环境。同时产生的冲击载荷会造成钻头过早损坏，影响钻头寿命和钻速。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种减震效果好，震动衰减快，且减震性能不受温度的影响，不贮存钻头所产生的冲击能量的复合式压差钻柱减震装置。

本实用新型所述的复合式压差钻柱减震装置，包括外筒，外筒顶部设置上接头，底部设置下接头，下接头内通过花键连接内筒，下接头与内筒之间设置空隙，空隙内安装碟簧，内筒顶部外周设置对开圈，下接头底部与内筒之间设置密封环，内筒壁上设置斜通孔，斜通孔位于碟簧与密封环之间，外筒内装有两个以上纵向布置的空心活塞，空心活塞安装在活塞座圈内，活塞座圈固定在外筒壁上。

依靠花键，内筒可以在上、下限定位置间作纵向滑动。内筒的下行位置由对开圈限定。当内筒下行与下接头顶部端面接触时，限制了内筒的继续下行。斜通孔可以用来防止泥浆刺坏花键。空心活塞可以在活塞座圈内上下滑动。外筒与上接头、下接头之间均通过螺纹连接。

一方面利用钻柱内外的循环压差施加钻压，实现了钻头与钻柱的柔性连接。以泥浆作为减震元件来吸收钻进过程中的纵向冲击震动能量，减震效果好，震动衰减快。且减震性能不受温度的影响，不贮存钻头所产生的冲击能量，是一种能同时起到保护钻柱和钻头并能控制钻压的减震工具。另外该减震器结构简单，加工容易，便于维修。另一方面利用碟簧作为减震元件，在密封未失效时起到辅助作用，在密封失效内外压差消失后起到主要的减震作用。因此，减震性能好，使用寿命长。该减震器特别适用于定向井钻井，能起到减震器和加压装置的双重作用，克服定向井由于井壁摩擦地面指示钻压与钻头上实际钻压不一致的问题，加压均匀。在震动初期依靠内筒和下接头利用碟簧传递钻压，密封未失效时碟簧吸收小部分震动能量，密封失效后碟簧吸收大部分震动能量，延长了减震器的使用寿命。

所述的空心活塞设置为空心圆柱体，空心圆柱体顶部设置凸台，凸台与外筒之间设置密封圈，空心圆柱体安装在活塞座圈内，活塞座圈与外筒之间设置底部密封圈。凸台可以利用车氏密封圈与外筒体实现滑动密封。

所述的对开圈设置为一个对半剖开的圆环，其内圆面上的凸出台肩嵌在内筒上部的环形槽中，在对开圈的外圆面上开有V形纵向槽。V形纵向槽可以防止泥浆积存在环形空间中，阻碍内筒的轴向运动。

所述的活塞座圈通过空心螺栓固定在外筒壁上。空心螺栓的通孔使活塞座圈与空心活塞之间的环形空间与外界连通。

所述的空心活塞底部设置径向槽。这样不仅能使钻井液流入或流出空心活塞腔室，还能让活塞中心孔中的钻井液压力作用于内筒顶部端面和空心活塞体底平面。

本实用新型的有益效果是：

首先，以泥浆作为减震元件来吸收钻进过程中的纵向冲击震动能量，减震效果好，震动衰减快。且其减震性能不受温度的影响，不贮存钻头所产生的冲击能量。其次，以碟簧作为减震元件同钻井液内外压差共同发挥作用提升了减震器的减震效果。并且在密封失效后碟簧可以继续发挥减震作用。减震器结构简单，加工容易，便于维修。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中A-A截面示意图。

图3是图1中B-B截面示意图。

图4是图1中A部位的放大结构示意图。

图中：1、上接头 2、外筒 3、空心活塞 4、活塞座圈 5、空心螺栓 6、密封圈 7、底部密封圈 8、对开圈 9、下接头 10、碟簧 11、密封环 12、内筒 13、斜通孔 14、V形纵向槽 15、径向槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述：

如图1～图4所示，本实用新型所述的复合式压差钻柱减震装置，包括外筒2，外筒2顶部设置上接头1，底部设置下接头9，下接头9内通过花键连接内筒12，下接头9与内筒12之间设置空隙，空隙内安装碟簧10，内筒12顶部外周设置对开圈8，下接头9底部与内筒12之间设置密封环11，内筒12壁上设置斜通孔13，斜通孔13位于碟簧10与密封环11之间，外筒2内装有两个以上纵向布置的空心活塞3，空心活塞3安装在活塞座圈4内，活塞座圈4固定在外筒2壁上。空心活塞3设置为空心圆柱体，空心圆柱体顶部设置凸台，凸台与外筒2之间设置密封圈6，空心圆柱体安装在活塞座圈4内，活塞座圈4与外筒2之间设置底部密封圈7。对开圈8设置为一个对半剖开的圆环，其内圆面上的凸出台肩嵌在内筒12上部的环形槽中，在对开圈8的外圆面上开有V形纵向槽14。活塞座圈4通过空心螺栓5固定在外筒2壁上。空心活塞3底部设置径向槽15。空心活塞可以设置2～6个，本实施例以5个为例。

工作时，钻压首先通过内筒12传递给碟簧10，碟簧10再将钻压传递给下接头9和外筒2。当钻压增加到一定程度时，钻压克服碟簧10的弹性势能及内外压差，作用在内筒12台阶面上，推动内筒12向上移动，直至接触到最下面一级的空心活塞3。所有空心活塞3具有相同的结构，凸台部分利用密封圈6与外筒2实现滑动密封。空心圆柱体活塞可在活塞座圈4内上下自由滑动。活塞座圈4是通过空心螺栓5固定在外筒2上。空心螺栓5的通孔使活塞座圈4与空心活塞3之间的环形空间与外界连通。钻头震动推动内筒12向上移，首先克服碟簧10弹性势能做功，继续向上运动克服减震器内外压差在空心活塞3上产生的压力做功，从而消耗了震动能量，达到减震效果。此外，在震动初期依靠内筒12和下接头9利用碟簧10传递钻压，密封未失效时碟簧10吸收小部分震动能量，密封失效后碟簧10吸收大部分震动能量，解决了旧式压差式减震器密封失效，减震效果丧失的问题。

Claims (5)

1.一种复合式压差钻柱减震装置，其特征在于：包括外筒(2)，外筒(2)顶部设置上接头(1)，底部设置下接头(9)，下接头(9)内通过花键连接内筒(12)，下接头(9)与内筒(12)之间设置空隙，空隙内安装碟簧(10)，内筒(12)顶部外周设置对开圈(8)，下接头(9)底部与内筒(12)之间设置密封环(11)，内筒(12)壁上设置斜通孔(13)，斜通孔(13)位于碟簧(10)与密封环(11)之间，外筒(2)内装有两个以上纵向布置的空心活塞(3)，空心活塞(3)安装在活塞座圈(4)内，活塞座圈(4)固定在外筒(2)壁上。

2.根据权利要求1所述的复合式压差钻柱减震装置，其特征在于：空心活塞(3)设置为空心圆柱体，空心圆柱体顶部设置凸台，凸台与外筒(2)之间设置密封圈(6)，空心圆柱体安装在活塞座圈(4)内，活塞座圈(4)与外筒(2)之间设置底部密封圈(7)。

3.根据权利要求1或2所述的复合式压差钻柱减震装置，其特征在于：对开圈(8)设置为一个对半剖开的圆环，其内圆面上的凸出台肩嵌在内筒(12)上部的环形槽中，在对开圈(8)的外圆面上开有V形纵向槽(14)。

4.根据权利要求1所述的复合式压差钻柱减震装置，其特征在于：活塞座圈(4)通过空心螺栓(5)固定在外筒(2)壁上。

5.根据权利要求1所述的复合式压差钻柱减震装置，其特征在于：空心活塞(3)底部设置径向槽(15)。