CN210714504U - 一种四级吸震的钻柱减震器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四级吸震的钻柱减震器，采用弹簧结合活塞的形式完成一级减震，采用弹性胶圈进行二级减震，再次采用弹簧结合活塞的形式完成三级减震，采用可压缩液体结合密封胶圈的形式完成四级减震。弹簧、弹性胶圈、可压缩液体的复合组合实现多形式复合减震，避免了单一减震失效导致整体失效的情况。四级减震使装置适用于高强度震动，加强了减震效果。筒体和下接头的接触面的斜面，可将钻柱的横向震动转化为轴向震动，实现轴向横向多方向减震。本实用新型具有多形式复合减震、加强减震效果、避免同时失效、四级吸震、适用于高强度震动、轴向横向多方向减震的特点。

Description

一种四级吸震的钻柱减震器

技术领域

本实用新型属于钻井工程的技术领域，特别是涉及一种四级吸震的钻柱减震器。

背景技术

国外减震器开发应用于六十年代，国外减震器的发展对我国的减震器的发展起到推动促进作用。国际上关于钻柱的震动与减震问题的研究已有近半个世纪，并已发展和应用了不同类型的减震器，使人们对减震器的效果有了一定的认识，如它可以减少钻柱的纵震，防止钻头跳离井底，降低钻头的动载，提高进尺和寿命等。无减震器时钻头处于跳钻状态，钻头对井底频繁地冲击，采用减震器后，完全消除了跳钻，使钻头与井底接触的时间提高到100％，有利于岩层的有效破碎，提高钻井效果。无减震器钻井时，随钻头跳离与冲击井底工况的出现，动载钻压可达很高的值，采用减震器后，钻头除保持与井底接触的同时，其动载钻压峰峰值大幅度减小，有利于提高钻头的寿命。钻头的平均扭矩会因采用减震器而减小，其功率消耗随之下降。有减震器时钻头功率消耗为无减震器时的74.1％。在无共振工况发生时，由于钻头的动载钻压很大，一部分是钻铤的惯性力造成的钻头的低频纵向位移通过减震器后被削弱，处于拉伸状态下的钻柱，其动应力在纵振发生时远小于钻头的动载钻压。有了减震器，即使钻头仍处于跳钻状态，不仅仍可以使钻头的动载钻压峰峰值大为减小，同时也在很大程度上减小钻柱的动载，有减震器后，钻柱的动应力只为无减震器时施于钻柱动载的1/7，所以它对钻柱的保护作用是非常显著的。减震器可以在低钻压下使钻头长期稳定地接触井底，对快速完成造斜工作和打定向井甚为有利。在目前较为常用的减震器中，弹簧式减震器受井下条件的影响较小，工作频率范围较宽，其弱点是减震元件较易疲劳。气垫式减震器是在密封腔内注入一定压力的惰性气体，通过气室体积变化实现减震，特点是吸震效果好，但其致命的弱点是密封结构复杂，而且注入的压力只能在地面预调，吸震范围有限。液压式减震器采用可压缩性硅油作减震元件，优点是使用寿命较长，弱点是密封结构复杂，在使用过程中还要受到井温的影响。因此，研发新型的钻柱减震器对提高减震效果、避免钻柱损坏具有重要意义。

目前的钻柱减震器多为液压式减震器、空气式减震器、机械减震器，在一定程度上可吸收钻柱的纵向震动。其存在主要问题是，单一式吸震方法具有各自的缺点，如弹簧式机械减震器的弹性元件易出现疲劳失效的情况，导致减震器瞬时失效。同时，单一的吸震方法的吸震能力有限，无法适用于震动强度大的情况。

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多形式复合减震、加强减震效果、避免同时失效、四级吸震、适用于高强度震动、轴向横向多方向减震的钻柱减震器。

本实用新型采用弹簧结合活塞的形式完成一级减震，采用弹性胶圈进行二级减震，再次采用弹簧结合活塞的形式完成三级减震，采用可压缩液体结合密封胶圈的形式完成四级减震。弹簧、弹性胶圈、可压缩液体的复合组合实现多形式复合减震，避免了单一减震失效导致整体失效的情况。四级减震使装置适用于高强度震动，加强了减震效果。筒体和下接头的接触面的斜面，可将钻柱的横向震动转化为轴向震动，实现轴向横向多方向减震。

本实用新型具体的技术方案如下：

一种四级吸震的钻柱减震器，包括上接头、移动连接杆、活塞圈一、环形弹簧一、活塞圈二、弹性胶圈、活塞圈三、环形弹簧二、活塞圈四、密封胶圈、可压缩液体、筒体、下接头、第一接触面、第二接触面、第三接触面；所述上接头与移动连接杆相连；所述移动连接杆可在轴向方向进行移动；所述移动连接杆与筒体之间形成了四个密封空间，即上部空间、中上部空间、中下部空间、下部空间；所述上部空间内设有活塞圈一、环形弹簧一、活塞圈二，用于实现一级减震；所述活塞圈一位于上部空间的顶部；所述活塞圈二位于上部空间的底部；所述环形弹簧一位于上部空间的中部，一端与活塞圈一相连，另一端与活塞圈二相连；所述中上部空间内设有弹性胶圈，用于实现二级减震；所述中下部空间设有活塞圈三、环形弹簧二、活塞圈四，用于实现三级减震；所述活塞圈三位于中下部空间的顶部；所述活塞圈四位于中下部空间的底部；所述环形弹簧二位于中下部空间的中部，一端与活塞圈三相连，另一端与活塞圈四相连；所述下部空间内设有密封胶圈、可压缩液体。

所述筒体与下接头相连。

所述筒体与下接头之间的第一接触面和第三接触面均为锥形，可将横向震动转化为轴向震动，实现震动的二级转化。

所述筒体与下接头之间的第二接触面为圆柱形。

所述密封胶圈位于下部空间的顶部。

所述可压缩液体位于下部空间的底部。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)采用弹簧结合活塞的形式完成一级减震，采用弹性胶圈进行二级减震，再次采用弹簧结合活塞的形式完成三级减震，采用可压缩液体结合密封胶圈的形式完成四级减震。

(2)弹簧、弹性胶圈、可压缩液体的复合组合实现多形式复合减震，避免了单一减震失效导致整体失效的情况。

(3)四级减震使装置适用于高强度震动，加强了减震效果。

(4)筒体和下接头的接触面的斜面，可将钻柱的横向震动转化为轴向震动，实现轴向横向多方向减震。

(5)装置具有多形式复合减震、加强减震效果、避免同时失效、四级吸震、适用于高强度震动、轴向横向多方向减震的特点。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图1中：1-上接头；2-移动连接杆；3-活塞圈一；4-环形弹簧一；5-活塞圈二；6-弹性胶圈；7-活塞圈三；8-环形弹簧二；9-活塞圈四；10-密封胶圈；11-可压缩液体；12-筒体；13-下接头；131-第一接触面；132-第二接触面；133-第三接触面。

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，本实用新型一种四级吸震的钻柱减震器包括上接头1、移动连接杆2、活塞圈一3、环形弹簧一4、活塞圈二5、弹性胶圈6、活塞圈三7、环形弹簧二8、活塞圈四9、密封胶圈10、可压缩液体11、筒体12、下接头13、第一接触面131、第二接触面132、第三接触面133。所述上接头1与移动连接杆2相连，用于连接上部的钻杆。所述移动连接杆2伸入筒体12内部，可在轴向方向进行自由移动。所述移动连接杆2外壁设有两个突起，筒体12内壁设有一个凸起。移动连接杆2与筒体12之间形成四个密封空间，即上部空间、中上部空间、中下部空间、下部空间。所述上部空间内设有活塞圈一3、环形弹簧一4、活塞圈二5，用于实现一级减震。所述活塞圈一3位于上部空间的顶部。所述活塞圈二5位于上部空间的底部。所述环形弹簧一4位于上部空间的中部，一端与活塞圈一3相连，另一端与活塞圈二5相连。所述中上部空间内设有弹性胶圈6，用于实现二级减震。所述中下部空间内设有活塞圈三7、环形弹簧二8、活塞圈四9，用于实现三级减震。所述活塞圈三7位于中下部空间的顶部。所述活塞圈四9位于中下部空间的底部。所述环形弹簧二8位于中下部空间的中部，一端与活塞圈三7相连，另一端与活塞圈四9相连。所述下部空间内设有密封胶圈10、可压缩液体11。所述密封胶圈10位于下部空间的顶部，用于密封可压缩液体11。所述可压缩液体11位于下部空间的底部，用于缓冲震动能量，实现四级减震。所述下接头13与筒体12相连，用于与下部的钻杆相连。所述下接头13与筒体12之间有第一接触面131、第二接触面132、第三接触面133。所述第一接触面131、第三接触面133均为锥形，可将横向震动转化为轴向震动，实现震动的二级转化。所述筒体12与下接头13之间的第二接触面132为圆柱形。

本实用新型具体操作过程说明如下：

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13，通过下接头13的第一接触面131、第三接触面133将轴向和横向震动全部转化为轴向震动。转化后的纵向震动传递至四级减震结构。在密封胶圈10、可压缩液体11组成的第四级减震结构中，可压缩液体11受到挤压，吸收部分震动与压力达到减震效果。在活塞圈三7、环形弹簧二8、活塞圈四9组成的第三级减震结构中，环形弹簧二8受到挤压，吸收部分震动与压力达到减震效果。在弹性胶圈6组成的第二级减震结构中，弹性胶圈6受到挤压，吸收部分震动与压力达到减震效果。在活塞圈一3、环形弹簧一4、活塞圈二5组成的第一级减震结构中，环形弹簧一4受到挤压，吸收部分震动与压力达到减震效果。经过下接头13的振动方向转化和四级减震结构，可减弱钻柱传来的纵向和横向震动，达到减震目的。

综上，装置采用弹簧结合活塞的形式完成一级减震，采用弹性胶圈进行二级减震，再次采用弹簧结合活塞的形式完成三级减震，采用可压缩液体结合密封胶圈的形式完成四级减震。弹簧、弹性胶圈、可压缩液体的复合组合实现多形式复合减震，避免了单一减震失效导致整体失效的情况。四级减震使装置适用于高强度震动，加强了减震效果。筒体和下接头的接触面的斜面，可将钻柱的横向震动转化为轴向震动，实现轴向横向多方向减震。装置具有多形式复合减震、加强减震效果、避免同时失效、四级吸震、适用于高强度震动、轴向横向多方向减震的特点。

Claims (6)

1.一种四级吸震的钻柱减震器，其特征在于该装置包括上接头、移动连接杆、活塞圈一、环形弹簧一、活塞圈二、弹性胶圈、活塞圈三、环形弹簧二、活塞圈四、密封胶圈、可压缩液体、筒体、下接头、第一接触面、第二接触面、第三接触面；所述上接头与移动连接杆相连；所述移动连接杆可在轴向方向进行移动；所述移动连接杆与筒体之间形成了四个密封空间，即上部空间、中上部空间、中下部空间、下部空间；所述上部空间内设有活塞圈一、环形弹簧一、活塞圈二，用于实现一级减震；所述活塞圈一位于上部空间的顶部；所述活塞圈二位于上部空间的底部；所述环形弹簧一位于上部空间的中部，一端与活塞圈一相连，另一端与活塞圈二相连；所述中上部空间内设有弹性胶圈，用于实现二级减震；所述中下部空间设有活塞圈三、环形弹簧二、活塞圈四，用于实现三级减震；所述活塞圈三位于中下部空间的顶部；所述活塞圈四位于中下部空间的底部；所述环形弹簧二位于中下部空间的中部，一端与活塞圈三相连，另一端与活塞圈四相连；所述下部空间内设有密封胶圈、可压缩液体。

2.根据权利要求1所述的四级吸震的钻柱减震器，其特征在于：所述筒体与下接头相连。

3.根据权利要求1所述的四级吸震的钻柱减震器，其特征在于：所述筒体与下接头之间的第一接触面和第三接触面均为锥形，可将横向震动转化为轴向震动，实现震动的二级转化。

4.根据权利要求1所述的四级吸震的钻柱减震器，其特征在于：所述筒体与下接头之间的第二接触面为圆柱形。

5.根据权利要求1所述的四级吸震的钻柱减震器，其特征在于：所述密封胶圈位于下部空间的顶部。

6.根据权利要求1所述的四级吸震的钻柱减震器，其特征在于：所述可压缩液体位于下部空间的底部。

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