CN210564925U - 一种应用于钻井泵的高压脉动缓冲器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，应用于页岩气高压钻井泵设备中，包括壳体，壳体的内部为内腔体，内腔体中设置有气囊，气囊内部为气压腔，所述气囊外部为容物腔；所述的内腔体的顶部设置有上开口，气囊的囊口搭接于上开口的边缘处，上开口处设置有上盖，且上盖封闭上开口并将囊口压紧；所述的内腔体的底部设置有下开口，下开口处设置有胶囊隔网；所述的胶囊隔网覆盖下开口，胶囊隔网上设有若干通孔，通孔贯通胶囊隔网的两侧面。本实用新型设置于钻井泵上，对结构进行改进后能够提高对压力的耐受程度，在反复的抽吸过程中保持可靠，胶囊隔网能够阻挡部分杂物进入容物腔，保护了气囊，提高了高压脉动缓冲器的整体寿命。

Description

一种应用于钻井泵的高压脉动缓冲器

技术领域

本实用新型涉及一种应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，应用于页岩气高压钻井泵设备中。

背景技术

钻井泵向钻孔里输送泥浆或包括水在内的冲洗介质，经过高压软管﹑水龙头及钻杆柱中心孔直送钻头的底端，以达到冷却钻头、将切削下来的岩屑清除并输送到地表的目的。钻井泵工作过程中，由于结构和工作特点，必然产生流量和压力的波动，除了使泵的效率降低，吸入性能恶化，泵和管线使用寿命缩短外，还将降低往复泵的使用效果，例如在钻井过程中由于钻井液的排量和压力波动，将降低泥浆携带岩屑的能力，甚至导致井壁坍塌和漏失。因此，为了改善钻井泵的工作条件，尽可能减少由于排量和压力波动对钻井泵工作的影响，必须将压力波动降低到容许范围内。

目前常用的办法是在钻井泵的排出口处配置高压脉动缓冲器，高压脉动缓冲器主要起到减轻压力波动，稳定压力的作用，还能增加水马力、减少井漏。高压脉动缓冲器气囊属于易损件，容易在钻井泵工作过程中受到损坏，失去其本身的作用。

针对这一普遍存在的问题，人们期望能够有办法解决，使得高压脉动缓冲器在使用过程中的耐受程度更高，长时间使用也能保证可靠性和稳定性。故针对现有技术存在的不足，需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，目的在于对其结构进行合理的改进，提高高压脉动缓冲器的整体耐受强度，使高压脉动缓冲器的可靠性和稳定性更高，使用寿命更长。

为了实现上述效果，本实用新型所采用的技术方案为：

一种应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，包括壳体，壳体的内部为内腔体，内腔体中设置有气囊，气囊内部为气压腔，所述气囊外部为容物腔；所述的内腔体的顶部设置有上开口，气囊的囊口搭接于上开口的边缘处，上开口处设置有上盖，且上盖封闭上开口并将囊口压紧；所述的内腔体的底部设置有下开口，下开口处设置有胶囊隔网；所述的胶囊隔网覆盖下开口，胶囊隔网上设有若干通孔，通孔贯通胶囊隔网的两侧面。

上述公开的高压脉动缓冲器，在具体应用时，预先在气压腔内充入4MPa～7MPa的惰性气体，使气压腔的体积增加，同时容物腔的体积减小；当钻井泵开始工作时，钻井泵的物料总管与高压脉动缓冲器的下开口连通，物料总管内的压力在发生变化时，物料总管和容物腔之间的物料进行交替流动，容物腔的体积对应增大或减小，使物料总管内的压力波动减小。对应的，气囊内的气压腔的容积随容物腔的增大或减小而随之减小或增大，气压腔内的压力值增高或减小，气囊的承受极限大于气压腔的压力值时，气囊将始终保持稳定的工作性能。

进一步的，受气压腔内的气压变化影响，气囊会收缩和扩张，与容物腔的容积变化相适应；在该变化过程中，气囊将受到物料的挤压、摩擦等作用，对气囊的寿命有极大影响；本实用新型通过改变气囊在收缩和扩张过程中的形态变化方式，减小气囊受到的损伤，具体的，本实用新型举出如下可行的方案：所述的气囊的内底部设置有稳定片。

优选的，所述的稳定片设置于气囊内底部的中心处，通过卡嵌和螺纹加固的方式连接紧固。在气囊发生收缩和扩张时，稳定片使气囊的底部始终保持平整，因而受到的挤压和搓动力小，进而避免了一定程度上的损伤，提高了气囊的可靠程度。

进一步的，对上述技术方案中公开的气囊结构进行优化，举出如下可行的方案：所述气囊的上部贴合内腔体的内壁面，且气囊的囊口处设置有外翻的凸沿，所述上开口的内壁上设置有与凸沿配合的搭槽，所述的凸沿搭接在搭槽内。这样设置的好处是，通过凸沿和搭槽的配合，以及上盖的压紧作用，可避免气囊在收缩和扩张的过程中发生松动，确保了气囊的安装稳定。

进一步的，对上述技术方案中公开的上盖进行优化，举出如下可行的方案：所述的上盖设置有贯通其上下表面的气孔，气孔的下孔口连通内腔体，气孔的上孔口处设置有压力组件。所述的气孔和压力组件用于测试气压腔内的压力值。

再进一步，对上述技术方案中公开的压力组件进行优化说明，如下可行的方案：所述的压力组件包括设置在上盖上表面孔口处的截止阀，截止阀依次连通三通阀和压力表。在高压脉动缓冲器正常工作时，关闭截止阀，防止压力腔内的高压气体损坏压力表；当高压脉动缓冲器停止工作时，要测定其内部的气压值，可开启截止阀，通过压力表对压力值进行测定。

再进一步，压力组件设置在上盖的上表面，其内部高压，且压力值成周期性波动变化，压力组件可能在压力作用下发生故障，为避免出现意外事故，对上述技术方案中公开的上盖进行优化，所述的上盖的上表面设置有保护罩，保护罩将压力组件罩住。

进一步的，对上述技术方案中公开的壳体进行优化，举出如下可行的方案：所述的壳体的上端面设置有螺纹盲孔，所述的上盖设有与螺纹盲孔对应的螺纹通孔，上盖盖合至壳体的上端面后，螺纹盲孔和螺纹通孔对齐形成连接通道；所述的连接通道内设置有螺栓，且螺栓的下端旋入螺纹盲孔内，螺栓的上端高于上盖的上表面，螺栓的上端处设置有锁紧螺母，锁紧螺母与上盖紧密贴合。

再进一步，对上述技术方案中的壳体继续优化，举出如下可行的方案：所述的壳体的下端面设置有环槽，所述的环槽环绕下开口设置，且环槽的槽底宽度小于槽口的宽度，环槽的槽壁为倾斜的平面。

再进一步，对上述技术方案中的可以继续优化，举出如下可行的方案：所述的环槽内设置有垫环，垫环的外表面贴合环槽的槽底和槽壁。所述的垫环用于密封，当高压脉动缓冲器连接至钻井泵时，壳体的下端面贴合至钻井泵的表面，壳体的下端面与壳体的表面之间存在间隙，垫环采用柔性物质制成，被壳体和钻井泵压缩，将壳体和钻井泵之间的间隙填充阻断，保持良好的密封性，避免了高压脉动缓冲器发生泄漏。

再进一步，对壳体的结构进行优化，举出如下可行的方案：所述的壳体的下端面设置有螺纹盲孔，螺纹盲孔用于与钻井泵连接紧固。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型设置于钻井泵上，对结构进行改进后能够提高对压力的耐受程度，在反复的抽吸过程中保持可靠，胶囊隔网能够阻挡部分杂物进入容物腔，保护了气囊，提高了高压脉动缓冲器的整体寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本实用新型的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1是高压脉动缓冲器的剖视结构示意图；

图2是图1中A处的局部结构放大示意图；

图3是图1中B处的局部结构放大示意图。

上述附图中，各标号对应的含义为：1、壳体；2、气囊；3、上盖；4、保护罩；5、螺栓；6、锁紧螺母；7、截止阀；8、三通阀；9、压力表；10、安装螺栓；11、安装螺母；12、垫环；13、稳定片；14、胶囊隔网；15、凸沿。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本实用新型的示例实施例的范围。

应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本实用新型的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例

如图1～图3所示，本实施例公开了一种应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，包括壳体1，壳体1的内部为内腔体，内腔体中设置有气囊2，气囊2内部为气压腔，所述气囊2外部为容物腔；所述的内腔体的顶部设置有上开口，气囊2的囊口搭接于上开口的边缘处，上开口处设置有上盖3，且上盖3封闭上开口并将囊口压紧；所述的内腔体的底部设置有下开口，下开口处设置有胶囊隔网14；所述的胶囊隔网14覆盖下开口，胶囊隔网14上设有若干通孔，通孔贯通胶囊隔网14的两侧面。

上述公开的高压脉动缓冲器，在具体应用时，预先在气压腔内充入4MPa～7MPa的惰性气体，使气压腔的体积增加，同时容物腔的体积减小；当钻井泵开始工作时，钻井泵的物料总管与高压脉动缓冲器的下开口连通，物料总管内的压力在发生变化时，物料总管和容物腔之间的物料进行交替流动，容物腔的体积对应增大或减小，使物料总管内的压力波动减小。对应的，气囊2内的气压腔的容积随容物腔的增大或减小而随之减小或增大，气压腔内的压力值增高或减小，气囊2的承受极限大于气压腔的压力值时，气囊2将始终保持稳定的工作性能，可耐受的最大压力值达到52MPa。

本实施例中，所述的壳体1采用4130钢材料制成，所述的胶囊隔网14采用45钢材料制成。所述的下开口为圆形开口，且开口处设置有安装槽；所述的胶囊隔网14为圆形板网件，胶囊隔网14卡嵌于安装槽内。

受气压腔内的气压变化影响，气囊2会收缩和扩张，与容物腔的容积变化相适应；在该变化过程中，气囊2将受到物料的挤压、摩擦等作用，对气囊2的寿命有极大影响；本实用新型通过改变气囊2在收缩和扩张过程中的形态变化方式，减小气囊2受到的损伤，具体的，本实用新型举出如下可行的方案：所述的气囊2的内底部设置有稳定片13。

具体的，所述的稳定片13设置于气囊2内底部的中心处，通过卡嵌和螺纹加固的方式连接紧固。在气囊2发生收缩和扩张时，稳定片13使气囊2的底部始终保持平整，因而受到的挤压和搓动力小，进而避免了一定程度上的损伤，提高了气囊2的可靠程度。

对上述技术方案中公开的气囊2结构进行优化，举出如下可行的方案：所述气囊2的上部贴合内腔体的内壁面，且气囊2的囊口处设置有外翻的凸沿15，所述上开口的内壁上设置有与凸沿15配合的搭槽，所述的凸沿15搭接在搭槽内。这样设置的好处是，通过凸沿15和搭槽的配合，以及上盖3的压紧作用，可避免气囊2在收缩和扩张的过程中发生松动，确保了气囊2的安装稳定。

对上述技术方案中公开的上盖3进行优化，举出如下可行的方案：所述的上盖3设置有贯通其上下表面的气孔，气孔的下孔口连通内腔体，气孔的上孔口处设置有压力组件。所述的气孔和压力组件用于测试气压腔内的压力值。

对上述技术方案中公开的压力组件进行优化说明，如下可行的方案：所述的压力组件包括设置在上盖3上表面孔口处的截止阀7，截止阀7依次连通三通阀8和压力表9。在高压脉动缓冲器正常工作时，关闭截止阀7，防止压力腔内的高压气体损坏压力表9；当高压脉动缓冲器停止工作时，要测定其内部的气压值，可开启截止阀7，通过压力表9对压力值进行测定。

压力组件设置在上盖3的上表面，其内部高压，且压力值成周期性波动变化，压力组件可能在压力作用下发生故障，为避免出现意外事故，对上述技术方案中公开的上盖3进行优化，所述的上盖3的上表面设置有保护罩4，保护罩4将压力组件罩住。本实施例中，所述的保护罩4通过螺栓5固定至上盖3，且保护罩4采用ZG270-500材料制成。

对上述技术方案中公开的壳体1进行优化，举出如下可行的方案：所述的壳体1的上端面设置有螺纹盲孔，所述的上盖3设有与螺纹盲孔对应的螺纹通孔，上盖3盖合至壳体1的上端面后，螺纹盲孔和螺纹通孔对齐形成连接通道；所述的连接通道内设置有螺栓5，且螺栓5的下端旋入螺纹盲孔内，螺栓5的上端高于上盖3的上表面，螺栓5的上端处设置有锁紧螺母6，锁紧螺母6与上盖3紧密贴合。在本实施例中，所述的锁紧螺母6和螺栓5均采用35CrMo材料制成。

对上述技术方案中的壳体1继续优化，举出如下可行的方案：所述的壳体1的下端面设置有环槽，所述的环槽环绕下开口设置，且环槽的槽底宽度小于槽口的宽度，环槽的槽壁为倾斜的平面。

对上述技术方案中的环槽可以继续优化，举出如下可行的方案：所述的环槽内设置有垫环12，垫环12的外表面贴合环槽的槽底和槽壁。所述的垫环12用于密封，当高压脉动缓冲器连接至钻井泵时，壳体1的下端面贴合至钻井泵的表面，壳体1的下端面与壳体1的表面之间存在间隙，垫环12采用柔性物质制成，被壳体1和钻井泵压缩，将壳体1和钻井泵之间的间隙填充阻断，保持良好的密封性，避免了高压脉动缓冲器发生泄漏。

对壳体1的结构进行优化，举出如下可行的方案：所述的壳体1的下端面设置有螺纹盲孔，螺纹盲孔用于与钻井泵连接紧固。本实施例中，壳体1通过安装螺栓10固定至钻井泵，安装螺栓10采用42CrMo材料制成，安装螺栓10上设置安装螺母11，安装螺母11采用35CrMo材料制成。

页岩气高压钻井泵脉动缓冲器胶囊在承受高压高频次往复式呼吸运动的过程中，十分容易造成钻井液吸、排口处的胶囊在交变压力的反复作用下被撕裂，造成整台钻机无法正常工作，不但影响了钻机的作业效率，而且也增加了因胶囊损坏的钻井成本。

根据脉动缓冲器的工作原理和胶囊撕裂损坏的形式，本实施例在脉动缓冲器壳体的下开口处设计了一个内止囗，在止口内装配一个胶囊隔网，并且保证胶囊隔网孔径对泥浆的通过量与脉动缓冲器工作时对泥浆吸、排量相平衡。使工作中的脉动缓冲器胶囊在做高压高频次的往复式吸、排蠕动时，其胶囊底部被胶囊隔网有效托起，避免了胶囊底部在脉动缓冲器壳体吸、排口处承受高频次的交变应力而导致胶囊被撕裂而发生胶囊损坏。

以上即为本实用新型列举的实施方式，但本实用新型不局限于上述可选的实施方式，在不相矛盾的情况下，上述技术特征可进行任意组合得到新的技术方案，且本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，其特征在于：包括壳体(1)，壳体(1)的内部为内腔体，内腔体中设置有气囊(2)，气囊(2)内部为气压腔，所述气囊(2)外部为容物腔；所述的内腔体的顶部设置有上开口，气囊(2)的囊口搭接于上开口的边缘处，上开口处设置有上盖(3)，且上盖(3)封闭上开口并将囊口压紧；所述的内腔体的底部设置有下开口，下开口处设置有胶囊隔网(14)；所述的胶囊隔网(14)覆盖下开口，胶囊隔网(14)上设有若干通孔，通孔贯通胶囊隔网(14)的两侧面。

2.根据权利要求1所述的应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，其特征在于：所述的气囊(2)的内底部设置有稳定片(13)。

3.根据权利要求1所述的应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，其特征在于：所述气囊(2)的上部贴合内腔体的内壁面，且气囊(2)的囊口处设置有外翻的凸沿(15)，所述上开口的内壁上设置有与凸沿(15)配合的搭槽，所述的凸沿搭接在搭槽内。

4.根据权利要求1所述的应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，其特征在于：所述的上盖(3)设置有贯通其上下表面的气孔，气孔的下孔口连通内腔体，气孔的上孔口处设置有压力组件。

5.根据权利要求4所述的应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，其特征在于：所述的压力组件包括设置在上盖(3)上表面孔口处的截止阀(7)，截止阀(7)依次连通三通阀(8)和压力表(9)。

6.根据权利要求4所述的应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，其特征在于：所述的上盖(3)的上表面设置有保护罩(4)，保护罩(4)将压力组件罩住。

7.根据权利要求1所述的应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，其特征在于：所述的壳体(1)的上端面设置有螺纹盲孔，所述的上盖(3)设有与螺纹盲孔对应的螺纹通孔，上盖(3)盖合至壳体(1)的上端面后，螺纹盲孔和螺纹通孔对齐形成连接通道；所述的连接通道内设置有螺栓(5)，且螺栓(5)的下端旋入螺纹盲孔内，螺栓(5)的上端高于上盖(3)的上表面，螺栓(5)的上端处设置有锁紧螺母(6)，锁紧螺母(6)与上盖(3)紧密贴合。

8.根据权利要求1所述的应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，其特征在于：所述的壳体(1)的下端面设置有环槽，所述的环槽环绕下开口设置，且环槽的槽底宽度小于槽口的宽度，环槽的槽壁为倾斜的平面。

9.根据权利要求8所述的应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，其特征在于：所述的环槽内设置有垫环(12)，垫环(12)的外表面贴合环槽的槽底和槽壁。

10.根据权利要求1所述的应用于钻井泵的高压脉动缓冲器，其特征在于：所述的壳体(1)的下端面设置有螺纹盲孔，螺纹盲孔用于与钻井泵连接紧固。

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