CN212837626U

CN212837626U - 低阻尼钻井减震器

Info

Publication number: CN212837626U
Application number: CN202021313056.XU
Authority: CN
Inventors: 钱伟强; 余长柏; 李红; 宋满华; 蒋洪亮
Original assignee: Sinopec Oilfield Equipment Corp; Research Institute of Sinopec Oilfield Equipment Co Ltd
Current assignee: Sinopec Oilfield Equipment Corp; Research Institute of Sinopec Oilfield Equipment Co Ltd
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2021-03-30
Anticipated expiration: 2030-07-07

Abstract

本实用新型公开了一种低阻尼钻井减震器，包括与钻铤连接的花键轴、花键套、套筒以及与钻头连接的下接头、活塞、排管，所述花键轴与所述花键套通过花键副连接，所述套筒的下端与下接头连接，所述套筒的上端与花键套连接，所述排管为两级阶梯型套筒结构且上端与所述花键轴下端螺纹连接，所述排管下端与所述活塞螺纹连接，所述活塞位于所述套筒内，所述花键轴的外部、排管的外部、所述套筒的内部、花键套的内部以及活塞上部围设形成密封的液体腔，所述液体腔中填充有液压油。本实用新型具有在实现减震的同时，减小阻尼，提高能量转换效率，减低压耗，使水力振荡器输出力更大的优点。

Description

低阻尼钻井减震器

技术领域

本实用新型涉及石油及天然气钻井工具技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种低阻尼钻井减震器。

背景技术

在石油钻井中，钻机带动钻柱破碎岩石，向地下钻进，钻出预定深度的井眼，以形成获取石油或天然气的通道。一部常用石油钻机主要由动力机、传动机、工作机及辅助设备组成。为了起升和下放钻柱、下套管以及控制钻压、送进钻柱，钻柱配备有起升系统；起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。起升时，绞车滚筒缠绕钢丝绳，天车和游车构成副滑轮组，大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻柱的提升；下放时，钻柱或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻柱的提升，下放时，钻柱或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度；正常钻进时，通过刹车机构控制钻柱的送进速度，将钻柱重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。由于钻柱与井壁之间存在摩擦，导致钻压难以精准的施加在钻头上，严重影响钻井效率。因此减小钻柱摩擦阻力，有效送进钻柱，向钻头准确施加钻圧是大位移井、水平井、水平分支井和其他结构复杂井钻井技木的一个核心问题。水力振荡器是减小钻柱摩擦阻力的主要工具，该工具通过将钻井液的水力能转化为水力振荡器往复运动的机械能，该工具能有效减小钻井辻程中钻柱与井壁的摩擦阻力，提高钻井破岩效率。水力振荡器的往复运动靠减震器来实现。

一般用于水力振荡器中的减震器花键轴、花键套、活塞、套筒形成的密封腔充满液压油，减震器在工作的过程中，液压油在密封腔内流动，但是由于密封腔内结构复杂且不规则，零部件较多，液压油的流动不顺畅，特别是减震器在做高频往复运动的时候，液压油的运动阻尼直接影响减震器的效果和效率，并且较大的运动阻尼还会导致液压油发热，从而导致能量损失。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种低阻尼钻井减震器，以减小阻尼，提高能量转换效率，减低压耗，使水力振荡器输出力更大。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种低阻尼钻井减震器，包括与钻铤连接的花键轴、花键套、套筒以及与钻头连接的下接头、活塞、排管，所述花键轴与所述花键套通过花键副连接，所述套筒的下端与下接头连接，所述套筒的上端与所述花键套连接，所述排管为两级阶梯型套筒结构且上端与所述花键轴下端螺纹连接，所述排管下端与所述活塞螺纹连接，所述活塞位于所述套筒内，所述花键轴的外部、排管的外部、所述套筒的内部、花键套的内部以及活塞上部围设形成密封的液体腔，所述液体腔中填充有液压油。

优选的是，还包括碟簧，其位于所述套筒与所述花键轴之间，所述套筒内部具有上台阶，所述花键轴外侧具有下台阶，所述碟簧两端分别位于上台阶和下台阶之间，所述碟簧始终处于压缩状态。

优选的是，还包括扶正环和锁紧环，其位于所述花键套下端与所述花键轴之间，所述花键套内设置有下台阶，其位于所述扶正环上方，所述扶正环为由套筒状结构侧壁向内凹陷形成环形凹槽的结构，所述锁紧环恰好部分卡合于所述环形凹槽内，所述扶正环从侧面部分卡合于所述花键轴内，所述锁紧环上开设有多个轴向通孔。

优选的是，所述锁紧环为由两个半圆形结构组成的整体环形结构。

优选的是，所述花键轴上设置有4至12个花键齿，所述花键齿为由方体结构的上顶面的其中一顶角向其相邻侧的花键齿倾斜切削后形成的结构。

优选的是，所述花键轴与所述花键套的上端之间设置有密封圈，所述活塞与所述套筒之间也设置有密封圈。

本实用新型至少包括以下有益效果：

本实用新型的减震器通过各零部件结构以及其形状，各零部件相互之间的位置关系和连接关系的合理设置，使得减震器在工作时，阻尼大大减小，提高能量转换效率，减低压耗，使振荡器配合使用的水力振荡器输出力更大。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型减震器的结构示意图；

图2为本实用新型减震器的局部放大图；

图3为本实用新型锁紧环的结构示意图；

图4为本实用新型花键轴的局部放大图；

图5为本实用新型排管的结构示意图。

附图标记说明：

1、花键轴，2、花键套，3、扶正环，4、锁紧环，5、碟簧，6、套筒，7、排管，8、活塞，9、下接头，10、花键齿。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1和图5所示，本实用新型提供一种低阻尼钻井减震器，包括与钻铤连接的花键轴1、花键套2、套筒6以及与钻头连接的下接头9、活塞8、排管7，所述花键轴1与所述花键套2通过花键副连接，所述套筒6的下端与下接头9连接，所述套筒6的上端与所述花键套2连接，所述排管7为两级阶梯型套筒结构且上端与所述花键轴1下端螺纹连接，所述排管7下端与所述活塞8螺纹连接，所述活塞8位于所述套筒6内，所述花键轴1的外部、排管7的外部、所述套筒6的内部、花键套2的内部以及活塞8上部围设形成密封的液体腔，所述液体腔中填充有液压油。

在上述技术方案中，本实用新型的减震器与水力振荡器配套使用，水力振荡器在工作时会产生压力脉冲，作用于活塞8上，通过活塞8带动排管7和花键轴1向上或向下运动，密封腔的形状就会发生变化，例如排管7阶梯型的台阶处向上或向下运动时，其与套筒6内部之间的形状会发生变化，导致液压油发生流动，从而实现减震作用，整个密封腔内没有复杂的结构，液压油流动顺畅，减小阻尼，液压油在流动时能量损失较小。

在另一种技术方案中，如图1和图2所示，还包括碟簧5，其位于所述套筒6与所述花键轴1之间，所述套筒6内部具有上台阶，所述花键轴1外侧具有下台阶，所述碟簧5两端分别位于上台阶和下台阶之间，所述碟簧5始终处于压缩状态。

在上述技术方案中，排管7向上运动接触至碟簧5下端时，会向上压缩碟簧5，碟簧5在压缩或伸长的过程中，其内部空间即碟簧5之间的间隙也会发生变化，从而液压油发生流动。碟簧5也能起到减震的作用。

在另一种技术方案中，如图2和图3所示，还包括扶正环3和锁紧环4，其位于所述花键套2下端与所述花键轴1之间，所述花键套2内设置有下台阶，其位于所述扶正环3上方，所述扶正环3为由套筒状结构侧壁向内凹陷形成环形凹槽的结构，所述锁紧环4恰好部分卡合于所述环形凹槽内，所述扶正环3从侧面部分卡合于所述花键轴1内，所述锁紧环4上开设有多个轴向通孔。

在上述技术方案中，花键轴1侧壁向内凹陷形成环形凹槽，扶正环3为具有弹性的材料，例如铜制成，扶正环3具有一开口，通过拉开开口套于花键轴1的环形凹槽内，锁紧环4卡合于扶正环3的环形凹槽内，扶正环3用于在花键轴1上下运动时，限制花键套2的位置，防止向下掉落，花键套2最多只能下落至扶正环3上表面，在小范围内运动。扶正环3和锁紧环4在跟随花键轴1上下运动时，其与花键套2下台阶之间的空间发生变化，引起液压油的流动，实现减震作用；另外，锁紧环4上开设有多个轴向通孔，竖直向下，连通密封腔在扶正环3上下的液压油，由于锁紧环4与花键套2之间的间隙较小，不利于液压油的流通，通过轴向通孔的设置，增加了液压油流通的孔洞，阻尼大大减小。

在另一种技术方案中，如图3所示，所述锁紧环4为由两个半圆形结构组成的整体环形结构，两个半圆形结构方便安装卡合于花键轴1内。

在另一种技术方案中，如图4所示，所述花键轴1上设置有4至12个花键齿10，所述花键齿10为由方体结构的上顶面的其中一顶角向其相邻侧的花键齿10倾斜切削后形成的结构。

在上述技术方案中，花键轴1上的花键齿10在密封腔内，一般的花键齿10均为间隔固定于花键轴1上的方体结构，液压油流通空间较小，将花键齿10方体结构的顶面的其中一个顶角切削一部分，从而增大相邻花键齿10之间的空间，液压油流通更为顺畅，阻尼减小。

在另一种技术方案中，如图1所示，所述花键轴1与所述花键套2的上端之间设置有密封圈，所述活塞8与所述套筒6之间也设置有密封圈。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.低阻尼钻井减震器，其特征在于，包括与钻铤连接的花键轴、花键套、套筒以及与钻头连接的下接头、活塞、排管，所述花键轴与所述花键套通过花键副连接，所述套筒的下端与下接头连接，所述套筒的上端与所述花键套连接，所述排管为两级阶梯型套筒结构且上端与所述花键轴下端螺纹连接，所述排管下端与所述活塞螺纹连接，所述活塞位于所述套筒内，所述花键轴的外部、排管的外部、所述套筒的内部、花键套的内部以及活塞上部围设形成密封的液体腔，所述液体腔中填充有液压油。

2.如权利要求1所述的低阻尼钻井减震器，其特征在于，还包括碟簧，其位于所述套筒与所述花键轴之间，所述套筒内部具有上台阶，所述花键轴外侧具有下台阶，所述碟簧两端分别位于上台阶和下台阶之间，所述碟簧始终处于压缩状态。

3.如权利要求1所述的低阻尼钻井减震器，其特征在于，还包括扶正环和锁紧环，其位于所述花键套下端与所述花键轴之间，所述花键套内设置有下台阶，其位于所述扶正环上方，所述扶正环为由套筒状结构侧壁向内凹陷形成环形凹槽的结构，所述锁紧环恰好部分卡合于所述环形凹槽内，所述扶正环从侧面部分卡合于所述花键轴内，所述锁紧环上开设有多个轴向通孔。

4.如权利要求3所述的低阻尼钻井减震器，其特征在于，所述锁紧环为由两个半圆形结构组成的整体环形结构。

5.如权利要求1所述的低阻尼钻井减震器，其特征在于，所述花键轴上设置有4至12个花键齿，所述花键齿为由方体结构的上顶面的其中一顶角向其相邻侧的花键齿倾斜切削后形成的结构。

6.如权利要求1所述的低阻尼钻井减震器，其特征在于，所述花键轴与所述花键套的上端之间设置有密封圈，所述活塞与所述套筒之间也设置有密封圈。