CN209568981U - 一种复合型双向钻柱减震器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合型双向钻柱减震器，可实现对钻柱纵向、横向和扭转震动的吸收。采用齿式震动转化结构可将钻柱的横向和扭转震动转化传递为钻柱的纵向震动。在弹簧筒体内部设置环形弹簧和液压腔，两者组合形成复合型减震结构。其中，液压腔内装有二氧化碳气体和原油的气液混合物，钻柱受到震动时，液压腔空间变小压力升高，二氧化碳气体溶于原油从而吸收钻柱震动。另一方面，环形弹簧受到压缩在一定程度上也可吸收钻柱震动。与现有的钻柱减震器相比，本实用新型可有效避免环形弹簧疲劳失效后减震器随之失效的情况，具有受井下条件影响小、工作频率宽、吸震效果强、吸震范围广的特点。

Description

一种复合型双向钻柱减震器

技术领域

本实用新型属于钻井工程的技术领域，特别是涉及一种复合型双向钻柱减震器。

背景技术

石油工业飞速发展，钻采工艺和设备的技术革新更是日新月异。随着科技工作的纵深发展，实践中长期制约钻采技术发展的问题显得特别突出。钻井过程中，由于钻头破岩特点使井下钻柱产生纵向、扭转和横向的冲击振动，尤其在钻进硬地层或软硬夹层时更为剧烈。因此，研究含蜡原油的蜡沉积特性对清蜡周期的确定显得尤为重要。钻柱振动给钻井作业带来极大危害，主要表现在：不能均匀地施加钻压和扭矩，使钻头早期破坏，影响钻头寿命和钻速；加剧钻柱疲劳破坏，以钻柱组件连接部位最为严重，常发生刺扣，粘扣，断裂事故；破坏地面设备。因此，需要采取钻柱减震措施消除振动的危害，而应用钻具减震器是最有效的方法之一。应用减震器不仅可以调离底部钻柱固有频率和钻头的激震频率，还能吸收或减缓钻柱的振动冲击载荷，从而提高钻速，降低钻井成本，提高钻井效率。

为降低钻柱震动所带来的危害，黄衍福提出了一种全机械双向钻柱减震器(黄衍福,范春英,刘希茂,等.一种全机械双向钻柱减震器:中国,CN201320824796[P].2014-11-19.)。利用环形弹簧吸收钻柱的纵向震动。其存在主要问题是，当震动强度较大时，环形弹簧易产生疲劳失效，无法恢复原始状态。同时，环形弹簧受可移动行程的限制，吸震效果有限。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种复合型双向钻柱减震器。

本实用新型可实现对钻柱纵向、横向和扭转震动的吸收。采用齿式震动转化结构可将钻柱的横向和扭转震动转化传递为钻柱的纵向震动。在弹簧筒体内部设置环形弹簧和液压腔，两者组合形成复合型减震结构。其中，液压腔内装有二氧化碳气体和原油的气液混合物，钻柱受到震动时，液压腔空间变小压力升高，二氧化碳气体溶于原油从而吸收钻柱震动。另一方面，环形弹簧受到压缩在一定程度上也可吸收钻柱震动。复合型双向钻柱减震器同时具备环形弹簧和液压腔减震的优点，可有效避免环形弹簧疲劳失效后减震器随之失效的情况，具有受井下条件影响小、工作频率宽、吸震效果强、吸震范围广的特点。

本实用新型具体的技术方案如下：

一种复合型双向钻柱减震器，包括震动转化结构、复合型减震结构和连接结构三个部分；所述震动转化结构包括震动转化器；所述复合型减震结构包括液压腔、活塞圈、环形弹簧和弹簧筒体；所述连接结构包括上接头和下接头；所述震动转化器内壁为齿式结构，可将钻柱的横向震动和扭转产生的周向震动转化为纵向震动；所述上接头下端、弹簧筒体、活塞圈和震动转化器上端所形成的密闭空间为液压腔；所述液压腔内装有二氧化碳和原油的气液混合物，可吸收或减缓钻柱纵向震动。

所述活塞圈下部与环形弹簧上部相连，可在垂直方向上自由移动。

所述环形弹簧下部与震动转化器相连，可吸收或减缓钻柱纵向震动。

所述上接头与钻柱的下端相连。

所述下接头与钻柱的上端相连。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)采用齿式震动转化结构可同时减缓吸收钻柱的横向、纵向和扭转周向震动。

(2)采用环形弹簧和液压腔组合的复合型减震结构，可有效避免环形弹簧疲劳失效后减震器随之失效的情况。

(3)复合型双向钻柱减震器同时具备环形弹簧和液压腔减震的优点，受井下条件影响小、工作频率宽、吸震效果强、吸震范围广。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为齿状振动转化结构示意图。

图1中：1-上接头；2-液压腔；3-活塞圈；4-环形弹簧；5-弹簧筒体；6-震动转化器；7-下接头。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例来详细说明本实用新型。以下内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定为本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型一种复合型双向钻柱减震器包括震动转化结构、复合型减震结构和连接结构三个部分。

所述复合型双向钻柱减震器中心为镂空圆柱形，可供流体流动。

所述的震动转化结构包括震动转化器6。所述震动转化器6的内壁下部为齿状结构，与下接头7的外壁齿状结构相契合，可将钻柱横向震动和周向震动传递转化为纵向震动。所述震动转化器6上部壁厚较小，构成液压腔2的内壁和底部。

所述复合型减震结构包括液压腔2、活塞圈3、环形弹簧4、弹簧筒体5。所述液压腔2由震动转化器6上部、弹簧筒体5内壁、上接头1底部和活塞圈3构成。所述液压腔2内装有二氧化碳气体和原油的气液混合物，当钻柱做纵向震动时，液压腔2受到钻柱压缩空间变小，压力变大，二氧化碳气体溶于原油内，从而减缓或吸收钻柱的震动。所述活塞圈3位于弹簧筒体5和震动转化器6上部之间，可在垂直方向上自由移动。所述环形弹簧4一端与活塞圈3下部相连，另一端与震动转化器6相连。当钻柱做纵向震动时，环形弹簧4与活塞圈3做纵向移动，从而减缓或吸收钻柱的震动。

所述连接结构由上接头1和下接头7构成。所述上接头1在一定的空间范围内可在弹簧筒体5内部做纵向移动。所述上接头1上部镂空为圆台形并设有内螺纹，可与上部钻柱相连接。所述下接头7以螺纹连接形式与震动转化器6下部相连。所述下接头7外壁上部为齿状结构，与震动转化器6的下部内壁齿状结构相契合，可将钻柱横向震动和周向震动传递转化为纵向震动。所述下接头7外壁下部设置为外螺纹结构，可与下部钻柱相连接。

如图2所示，所述震动转化器6的内壁下部为齿状结构，所述下接头7的外壁上部为齿状结构，两者相互契合，可将钻柱横向震动和周向震动传递转化为纵向震动。

本实用新型具体操作过程说明如下：

钻柱减震过程：当钻头在破岩钻进时，产生纵向和横向的震动。纵向和横向震动通过钻柱传递至下接头7，继而传递至震动转化器6。通过震动转化器6的齿状结构将纵向和横向震动全部转化为纵向震动。转化后的纵向震动传递至复合型减震结构，一方面，环形弹簧4与活塞圈3做纵向移动，另一方面，液压腔2受到钻柱压缩，空间变小，压力变大，二氧化碳气体溶于原油内，两方面均具有减缓或吸收钻柱震动的作用，从而提高减震效果。

综上，复合型双向钻柱减震器可实现对钻柱纵向、横向和扭转震动的吸收。采用齿式震动转化结构可将钻柱的横向和扭转震动转化传递为钻柱的纵向震动。在弹簧筒体内部设置环形弹簧和液压腔，两者组合形成复合型减震结构。其中，液压腔内装有二氧化碳气体和原油的气液混合物，钻柱受到震动时，液压腔空间变小压力升高，二氧化碳气体溶于原油从而吸收钻柱震动。另一方面，环形弹簧受到压缩在一定程度上也可吸收钻柱震动。因此，复合型双向钻柱减震器可有效避免环形弹簧疲劳失效后减震器随之失效的情况，具有受井下条件影响小、工作频率宽、吸震效果强、吸震范围广的特点。

Claims (3)

1.一种复合型双向钻柱减震器，其特征在于该装置包括震动转化结构、复合型减震结构和连接结构三个部分；所述震动转化结构包括震动转化器；所述复合型减震结构包括液压腔、活塞圈、环形弹簧和弹簧筒体；所述连接结构包括上接头和下接头；所述震动转化器内壁为齿式结构，可将钻柱的横向震动和扭转产生的周向震动转化为纵向震动；所述上接头下端、弹簧筒体、活塞圈和震动转化器上端所形成的密闭空间为液压腔；所述液压腔内装有二氧化碳和原油的气液混合物，可吸收或减缓钻柱纵向震动。

2.根据权利要求1所述的复合型双向钻柱减震器，其特征在于：所述活塞圈下部与环形弹簧上部相连，可在垂直方向上自由移动。

3.根据权利要求1所述的复合型双向钻柱减震器，其特征在于：所述环形弹簧下部与震动转化器相连，可吸收或减缓钻柱纵向震动。