專利名稱：三層筒鉆井減震器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于石油鉆井工程的減震器，減震器通過吸收鉆頭跳動能量并轉(zhuǎn)換成其他形式的能量來消除或降低鉆頭跳動時對于鉆井工程及鉆井工具的損害，屬于石油機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在石油鉆井工程作業(yè)中經(jīng)常會遇到一些非常堅硬的巖石，由于井底不平，旋轉(zhuǎn)的鉆頭周期性地產(chǎn)生劇烈地垂直跳動，鉆頭跳動時帶動鉆具(鉆桿和鉆鋌)一起跳動。當(dāng)鉆頭的垂直跳動周期與鉆具本身固有振動周期重合一起時，就產(chǎn)生更強(qiáng)烈的跳動，工程術(shù)語稱為“跳鉆”。跳鉆時鉆頭離開井底并帶動鉆具一起向上運動，然后再一起從運動到達(dá)的高點墜落井底。鉆頭和鉆具的總重量有數(shù)十噸甚至百噸以上，巨大的運動慣性有很大的破壞力，可促使鉆頭損壞(牙齒、珠承損壞)、鉆具損壞(斷裂、絲扣松脫)并引發(fā)工程事故，甚至造成石油井報廢。防止跳鉆有效措施是在鉆具和鉆頭之間安裝減震器，將鉆頭跳動的能量吸收轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，來消除或減輕跳鉆所產(chǎn)生的損害。
現(xiàn)有石油鉆井工程中使用的減震器，是液壓油減震器。液壓油減震器的主要結(jié)構(gòu)是一個環(huán)形液缸和一個環(huán)形活塞，液缸中充滿液壓油(硅油)。當(dāng)鉆頭垂直跳動時，液壓油減震器縱向負(fù)荷發(fā)生變化，該負(fù)荷使環(huán)形液缸中的硅油發(fā)生體積壓縮變形或體積膨脹變形，從而吸收或釋放鉆頭跳動的能量，消除或減輕跳鉆所產(chǎn)生的損害。
液壓油減震器的缺陷是硅油易發(fā)生泄漏，硅油泄漏后，就喪失去減震功能，工作性能不穩(wěn)定。若在中途更換已喪失減震功能的減震器，需要將全部數(shù)十噸甚至百噸以上的鉆具從井下提出地面上來，是非常麻煩的工作。
如何提高減震器的工作穩(wěn)定性一直是石油機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域的追求目標(biāo)。
本發(fā)明的目的是提供一種新型的減震器取代以往的液壓油減震器，使減震器的工作性能穩(wěn)定可靠，同時使其強(qiáng)度更高，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本更低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容是一種新型結(jié)構(gòu)的減震器，它的外形是一個圓形鋼鐵長筒，它的基本結(jié)構(gòu)特征是減震器中間是一段三層筒狀重疊結(jié)構(gòu)，所以叫做三層筒鉆井減震器。它有四個主要元件，如圖一1所示外筒(1)，中間橡膠筒(2)，內(nèi)筒(3)，安全螺帽(4)。外筒(1)在上端有一段突出三層重疊部分之外，突出部位加工成符合API(美國石油學(xué)會)標(biāo)準(zhǔn)接頭扣可與鉆具相連接，內(nèi)筒(3)在下端也有一段突出三層重疊部分之外，突出部位加工成符合API標(biāo)準(zhǔn)接頭扣可與鉆頭相連接，外筒(1)和內(nèi)筒(3)沒有API標(biāo)準(zhǔn)扣的另一端是相互重合一起的，中間橡膠筒(2)位于外筒(1)和內(nèi)筒(3)相互重合位置之中間，形成三層重疊，中間橡膠筒(2)的外壁用粘接劑和外筒(1)的內(nèi)壁粘接一起，中間橡膠筒(2)的內(nèi)壁用粘接劑和內(nèi)筒(3)的外壁粘接一起。外筒(1)與內(nèi)筒(3)沒有直接連接關(guān)系，是通過分別與中間橡膠筒(2)相粘接而間接連接一起的。當(dāng)減震器的一端受到外力負(fù)荷時，必須通過中間橡膠筒(2)才能將外力負(fù)荷傳遞到另一端。安全螺帽(4)安裝在內(nèi)筒(3)的上部頂端，正常工作時不起任何作用，是防止意外事故而設(shè)計的。
三層筒減震器的工作原理三層筒減震器中間一段的三層重疊部分，是一個典型的橡膠剪切彈簧結(jié)構(gòu)，所以它的工作原理就是橡膠剪切彈簧的工作原理。當(dāng)鉆頭發(fā)生跳動時，三層筒減震器的縱向負(fù)荷發(fā)生變化，縱向負(fù)荷變化促使中間橡膠筒(2)產(chǎn)生剪切變形，把跳動的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟凶冃文芰?，從而達(dá)到消除或減輕跳鉆所產(chǎn)生的損害的效果。在實用中減震器下部與鉆頭相連接，上部與總重量數(shù)十噸甚至達(dá)百噸以上的鉆具相連接，即減震器的內(nèi)筒(3)與鉆頭相連接，外筒(1)與鉆具相連接。當(dāng)鉆頭由井底低凹的低點向凸出的高點垂直向上運動時，鉆頭推動內(nèi)筒(3)向上運動，內(nèi)筒(3)外壁帶動與它相粘接的中間橡膠筒(2)內(nèi)壁一側(cè)向上運動。中間橡膠筒(2)內(nèi)部產(chǎn)生剪切彈性變形將向上運動的能量吸收，橡膠筒(2)外壁一側(cè)不向上運動，與中間橡膠筒(2)外壁相粘接的外筒(1)也不向上運動，與減震器外筒(1)相連接的鉆具也就不向上運動。當(dāng)鉆頭由跳動的高點向下降落時，中間橡膠筒(2)恢復(fù)剪切彈性變形前的狀態(tài)，外筒(1)不向下運動，與外筒(1)相連的鉆具也不向下運動。這樣以來，雖然鉆頭在不平坦的井底垂直上下跳動，但是重量數(shù)十噸或百噸以上的鉆具并不上下跳動，減震的目的就達(dá)到了。安全螺帽(4)是為防備意外事故而設(shè)計的，正常工作時不起任何作用，當(dāng)鉆井工程遇到卡鉆頭事故時，向上提拉的負(fù)荷增大，安全螺帽(4)和內(nèi)筒(3)一起向下運動并坐落在外筒(1)內(nèi)部的臺階上，防止過大的提拉力將中間橡膠筒(2)的粘接部位拉脫開，使減震器具有較大的抗提拉強(qiáng)度。
三層筒鉆井減震器結(jié)構(gòu)中不含有液壓缸和硅油，所以不可能在井下工作中發(fā)生因硅油泄漏而失掉減震功能的缺陷，工作穩(wěn)定性強(qiáng)。三層筒鉆井減震器結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)筒(3)和外筒(1)的壁厚都超過現(xiàn)有液壓油減震器的壁厚，其抗拉力強(qiáng)度大于現(xiàn)有鉆井所用的鉆桿的抗拉強(qiáng)度，更大于現(xiàn)有液壓減震器的抗拉強(qiáng)度。三層筒鉆井減震器結(jié)構(gòu)中的三層筒重疊部分有足夠的長度，并且用粘接劑粘接一起，其抗液力壓強(qiáng)的強(qiáng)度大于現(xiàn)有液壓油減震器的抗液力壓強(qiáng)強(qiáng)度。由于結(jié)構(gòu)簡單，主要有四個元件組成，其制造成本較低。綜合上面所述，本發(fā)明提出的發(fā)明目的均已達(dá)到，即提供一種新型鉆井減震器使其工作性能穩(wěn)定，強(qiáng)度大，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。


附圖1是三層筒鉆井減震器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
按以下順序?qū)嵤?參閱附圖-1)，1)將內(nèi)筒(3)、外筒(1)、安全螺帽(4)按圖紙將三元件加工成型，材料為35CrMo，或其它可以制造鉆井工具的鋼材。2)將內(nèi)筒(3)、外筒(1)、清洗干凈。3)將內(nèi)筒(3)、外筒(1)相互重疊部位涂刷粘接劑，內(nèi)筒(3)涂刷外側(cè)，外筒(1)涂內(nèi)側(cè)。粘接劑是橡膠工業(yè)所用的熱硫化粘接劑。4)將內(nèi)筒(3)、外筒(1)、安全螺帽(4)按圖紙組裝一起。5)向內(nèi)桶(3)與外筒(1)重疊部位的空間里注入橡膠，橡膠為耐油耐高溫橡膠。6)注入橡膠后放置在硫化釜中進(jìn)行加熱硫化使中間橡膠筒(2)成型并且和內(nèi)筒(3)、外筒(1)粘接一起。硫化完成后制造工藝就全部結(jié)束。
權(quán)利要求1.三層筒鉆井減震器有四個主要元件外筒(1)、中間橡膠筒(2)、內(nèi)筒(3)及安全螺帽(4)，其特征在于減震器中間是一段三層筒重疊結(jié)構(gòu)，即外筒(1)、中間橡膠筒(2)、內(nèi)筒(3)互相重合，中間橡膠筒(2)的外壁與外筒(1)的內(nèi)壁用粘接劑粘接在一起，中間橡膠筒(2)的內(nèi)壁與內(nèi)筒(3)的外壁用粘接劑粘接在一起，外筒(1)在上端有一部分突出于三層重疊部分之外，突出部分有符合API(美國石油學(xué)會)標(biāo)準(zhǔn)的接頭扣可與鉆具相連接，內(nèi)筒(3)在下端有一部分突出于三層重疊部分之外，突出部分有符合API標(biāo)準(zhǔn)的接頭扣可與鉆頭相連接，外筒(1)與內(nèi)筒(3)沒有直接連接關(guān)系，當(dāng)它的一端受到外力負(fù)荷時，通過中間橡膠筒(2)剪切應(yīng)力變化傳遞到另一端。
專利摘要三層筒鉆井減震器，屬于石油機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，是一種用于消除或減輕鉆頭縱向跳動時對于石油鉆井工程及鉆井工具損害的一種新型減震器。三層筒減震器有四個主要元件(參閱摘要附圖－1)外筒(1)、中間橡膠筒(2)、內(nèi)筒(3)及安全螺帽(4)。它的形狀是一個圓形鋼鐵長筒，中間部分外筒(1)、中間橡膠筒(2)、內(nèi)筒(3)相互重疊并用粘接劑粘接在一起，外筒(1)在上端有一部分突出三層重疊部分之外，突出部分有符合API(美國石油學(xué)會)標(biāo)準(zhǔn)的接頭扣可與鉆具相連，內(nèi)筒(3)在下端有一部分突出于三層重疊部分之外，突出部分有符合API標(biāo)準(zhǔn)的接頭扣可與鉆頭相連，外筒(1)與內(nèi)筒(3)沒有直接連接關(guān)系，當(dāng)它的一端受到外力負(fù)荷時，通過中間橡膠筒(2)剪切應(yīng)力變化傳遞到另一端。
文檔編號E21B17/07GK2594445SQ0225910
公開日2003年12月24日 申請日期2002年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月8日
發(fā)明者周萬江 申請人:周萬江