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可泄壓式鉆柱減震器的制造方法

文檔序號(hào):10549853閱讀:585來源:國知局
可泄壓式鉆柱減震器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可泄壓式鉆柱減震器,包括減震單元泄壓?jiǎn)卧箟簡(jiǎn)卧ǎ焊滋祝渫S設(shè)置在連接筒內(nèi)壁,形成第一密封面;泄壓活塞,其外周上部、下部分別沿徑向凹陷形成第一凹槽、中部向內(nèi)凹陷形成第二凹槽,一個(gè)第一密封件環(huán)設(shè)在一個(gè)第一凹槽中;排管位于減震活塞和泄壓活塞之間的部分沿徑向開設(shè)有至少一個(gè)第一泄壓孔,連接筒和缸套位于第一泄壓孔以下的部分沿徑向開設(shè)有至少一個(gè)第二泄壓孔,第二泄壓孔的直徑小于第二凹槽的軸向長度。本發(fā)明能夠在鉆柱震動(dòng)沖擊力大于減震力極限時(shí)通過泄壓?jiǎn)卧箟?,在鉆柱震動(dòng)沖擊力小于減震力極限時(shí)通過減震單元減震,有效吸收鉆井過程中鉆頭和鉆柱產(chǎn)生的有害震動(dòng)。
【專利說明】
可泄壓式鉆柱減震器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及鉆井工程領(lǐng)域。更具體地說,本發(fā)明涉及一種可泄壓式鉆柱減震器。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆進(jìn)過程中,井筒內(nèi)的鉆柱運(yùn)動(dòng)以及鉆頭與地層的相互作用產(chǎn)生了無用的甚至有害的震動(dòng),這部分震動(dòng)的能量來源以使地面的頂驅(qū)、轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)部件輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來,二是鉆井液的壓力能轉(zhuǎn)化而來,而隨著井下動(dòng)力鉆柱的出現(xiàn),鉆井液引起的震動(dòng)成為主要因素,對(duì)于減少震動(dòng)的措施,吸震是目前應(yīng)用最廣泛的一種方式,它將有害的震動(dòng)吸收以后以柔和的方式釋放出來,不會(huì)造成能量的損失,但是這種方式吸震的能力有限,二是可以采用泄壓這種更為有效的方式,但是泄壓會(huì)造成能量的損失,因此將兩者結(jié)合,對(duì)于振動(dòng)比較小直接吸收、比較大泄壓的方式。
[0003]目前,國內(nèi)外的減震器型號(hào)和廠家眾多,大致可以分為三類:一種是液壓彈簧式減震器,一種是空氣機(jī)械式減震器,另一種是全液壓式減震器。上述所有的減震器都能夠吸收或減緩鉆進(jìn)過程中鉆柱的縱向震動(dòng)和沖擊載荷,從而維持正常的鉆壓,保護(hù)鉆具和地面設(shè)備,降低鉆井成本,提高鉆井效率。但是,他們都還存在一個(gè)缺點(diǎn):當(dāng)鉆柱震動(dòng)沖擊力大于減震器阻尼結(jié)構(gòu)所能吸收的減震力極限時(shí),被減震單元吸收一部分后剩余的沖擊力仍將作用于鉆具及鉆頭上,此時(shí)減震器不能將鉆柱剛性震動(dòng)完全轉(zhuǎn)化為柔性震動(dòng),其明顯表現(xiàn)出“失效”或者“部分失效”,導(dǎo)致鉆具及鉆頭的疲勞破壞,最終帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。目前解決這一問題的辦法:提高減震器阻尼系數(shù),但是提高阻尼系數(shù)勢(shì)必帶來了新的問題,當(dāng)阻尼系數(shù)過大時(shí),減震器近似于一根剛性鉆柱,其減震效果大打折扣,仍然達(dá)不到將剛性震動(dòng)轉(zhuǎn)化為柔性震動(dòng)的目的。因此,目前亟需一種能夠在鉆柱振動(dòng)沖擊力大的情況下能夠泄壓避免損壞鉆柱鉆頭的減震器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題,并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種可泄壓式鉆柱減震器,其能夠在鉆柱震動(dòng)沖擊力大于減震力極限時(shí)通過泄壓?jiǎn)卧箟?,在鉆柱震動(dòng)沖擊力小于減震力極限時(shí)通過減震單元減震,有效吸收鉆井過程中鉆頭和鉆柱產(chǎn)生的有害震動(dòng)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn),提供了一種可泄壓式鉆柱減震器,其上端通過花鍵心軸、下端通過下接頭分別與鉆柱連接,所述鉆柱減震器包括位于上部的減震單元和位于下部的泄壓?jiǎn)卧?,所述泄壓?jiǎn)卧O(shè)置在由減震活塞、排管、連接筒與下接頭形成的環(huán)形泄壓空間中,所述泄壓?jiǎn)卧?
[0007]缸套,其同軸設(shè)置在所述連接筒內(nèi)壁,所述缸套的下部向內(nèi)延伸出一環(huán)形柱狀凸臺(tái),形成第一密封面;
[0008]泄壓活塞,其同軸設(shè)置在所述排管外周下端部、且與所述下接頭間隔一定距離,所述泄壓活塞的外周上部、下部分別沿徑向凹陷形成一環(huán)形柱狀第一凹槽、中部向內(nèi)凹陷形成一環(huán)形柱狀第二凹槽,一個(gè)第一密封件環(huán)設(shè)在一個(gè)所述第一凹槽中;
[0009]所述排管位于所述減震活塞和所述泄壓活塞之間的部分沿徑向開設(shè)有至少一個(gè)第一泄壓孔,所述連接筒和所述缸套位于所述第一泄壓孔以下的部分沿徑向開設(shè)有至少一個(gè)第二泄壓孔,所述第二泄壓孔的直徑小于所述第二凹槽的軸向長度;
[0010]其中,所述泄壓活塞與所述第一密封件的尺寸設(shè)置為:所述鉆柱減震器未泄壓時(shí),所述泄壓活塞的外周與所述第一密封面形成縫隙,所述第一密封件與所述第一密封面接觸并密封,所述第二泄壓孔與所述第二凹槽連通。
[0011]優(yōu)選的是,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述第一泄壓孔和所述第二泄壓孔的大小一致、數(shù)量相等、且沿徑向的分布一一對(duì)應(yīng),數(shù)量均為2?10個(gè)。
[0012]優(yōu)選的是,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述花鍵心軸的上部與花鍵套筒滑動(dòng)連接、下部與所述排管固定連接,所述花鍵心軸、所述排管以及所述下接頭的內(nèi)部連通,形成供鉆井液流動(dòng)的路徑,所述連接筒的上下部分別與所述花鍵套筒、所述下接頭固定連接,所述減震活塞套設(shè)在所述排管與所述缸套之間,與所述花鍵心軸、所述花鍵套筒、所述連接筒、所述缸套以及所述排管同軸設(shè)置、并形成一密封的環(huán)形減震空間,以容置所述減震單
J L ο
[0013]優(yōu)選的是,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述缸套與所述連接筒通過過盈配合固定連接,所述排管與所述泄壓活塞螺紋連接,所述花鍵心軸的上部通過滑動(dòng)密封圈與所述花鍵套筒滑動(dòng)連接、所述花鍵心軸的下部與所述排管螺紋連接,所述連接筒的上下部分別與所述花鍵套筒、所述下接頭螺紋連接。
[0014]優(yōu)選的是,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述減震單元包括至少一個(gè)碟簧和充滿所述減震空間的硅油,所述碟簧同軸套設(shè)在所述花鍵心軸外周,所述花鍵心軸包括一體成型的第一部分和第二部分,所述第一部分的直徑大于所述第二部分的直徑,所述第一部分與所述第二部分的連接處形成一限制所述碟簧向上運(yùn)動(dòng)的止擋部,所述排管的上端部形成一限制所述碟簧向下運(yùn)動(dòng)的止擋部。
[0015]優(yōu)選的是,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述缸套的上部向內(nèi)延伸出一環(huán)形柱狀凸臺(tái),形成第二密封面,所述第二密封面的軸向長度大于所述減震活塞的軸向長度,形成密封的環(huán)形減震空間。
[0016]優(yōu)選的是,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述減震活塞的外周上部、下部分別沿徑向凹陷形成一環(huán)形柱狀第三凹槽,內(nèi)壁上部、下部分別沿徑向凹陷形成一環(huán)形柱狀第四凹槽,一個(gè)第二密封件環(huán)設(shè)在一個(gè)所述第二凹槽中,一個(gè)第三密封件環(huán)設(shè)在一個(gè)所述第三凹槽中,所述減震活塞外周與所述第二密封面形成縫隙、內(nèi)壁與所述排管的外周形成縫隙,所述第二密封件與所述第二密封面接觸并密封,所述第三密封件與所述排管的外周接觸并密封。
[0017]優(yōu)選的是,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述減震活塞和所述泄壓活塞均為金屬材質(zhì),所述第一密封件、所述第二密封件以及所述第三密封件為環(huán)形橡膠制密封圈。
[0018]本發(fā)明至少包括以下有益效果:
[0019]第一、本發(fā)明能夠有效吸收鉆井過程中鉆頭和鉆柱產(chǎn)生的有害震動(dòng),且當(dāng)鉆具震動(dòng)沖擊力過大時(shí),能夠通過泄壓以達(dá)到進(jìn)一步減少鉆柱震動(dòng)沖擊力的目的,能夠減輕震動(dòng)沖擊力對(duì)地面設(shè)備、鉆頭及鉆具的損害,提高鉆頭及鉆具的使用壽命,降低鉆井成本,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工和裝配方便的優(yōu)點(diǎn);
[0020]第二、本發(fā)明在鉆柱軸向震動(dòng)幅度過大、震動(dòng)沖擊力大于減震器減震單元所能吸收的減震力極限時(shí),排管上的第一泄壓孔、缸套和連接筒上的第二泄壓孔連通,泄壓口打開,鉆柱內(nèi)的鉆井液進(jìn)入井壁環(huán)空,鉆井液壓力降低,鉆柱的震動(dòng)沖擊力降低到減震器減震單元所能吸收的減震力范圍之內(nèi),避免鉆柱長時(shí)間的剛性震動(dòng),從而減輕震動(dòng)對(duì)鉆頭及其它鉆具的損害,提高其使用壽命;第一泄壓孔和第二泄壓孔的尺寸規(guī)格和數(shù)量和布置使得鉆井液可迅速導(dǎo)出,降低鉆井液壓力;
[0021]第三、鉆井作業(yè)時(shí),鉆柱的最前端與鉆頭連接,通過鉆頭的旋轉(zhuǎn)和沖擊作用磨碎巖石,巖石破碎過程會(huì)有震動(dòng),鉆井液通過地面的栗組由中心流道注入地下,然后把破碎的巖石由環(huán)空帶至地面,將減震單元設(shè)置在減震空間內(nèi),鉆柱震動(dòng)沖擊力在減震單元所能吸收的減震力極限以內(nèi)時(shí),花鍵套筒、連接筒、缸套和下接頭相對(duì)于花鍵心軸、排管、泄壓活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng),吸收或減小鉆井過程中鉆頭的沖擊負(fù)荷、鉆柱的震動(dòng)負(fù)荷,以達(dá)到減震效果,從而保護(hù)鉆頭和鉆具,達(dá)到降低鉆井成本,提高鉆井工作效率;可拆卸連接便于安裝和更換零部件;
[0022]第四、碟簧與硅油形成減震單元,由于碟簧與排管的限制,套筒和連接筒的滑動(dòng)距離有限,通過碟簧吸收鉆柱一定幅度的軸向震動(dòng),將剛性震動(dòng)轉(zhuǎn)變成柔性震動(dòng);震動(dòng)沖擊之前,中心流道的鉆井液壓力與減震空間的壓力相同,震動(dòng)沖擊下,中心流道的鉆井液壓力增大,減震空間的壓力不變,減震活塞向上運(yùn)動(dòng),震動(dòng)消失后,中心流道的鉆井液壓力降低至平衡狀態(tài),第二密封件、第三密封件、第二密封面的設(shè)置,使得減震活塞在排管和連接筒的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中,減震活塞不脫離第二密封面,保證減震空間與泄壓空間不連通,保證密封;
[0023]第五、選用金屬材質(zhì)制作減震活塞和泄壓活塞,當(dāng)減震活塞、泄壓活塞上下頻繁移動(dòng),較大剛性能保證其始終與缸套之間的間隙,而在高壓時(shí),橡膠制第一密封件、第二密封件、第三密封件變形填充縫隙,實(shí)現(xiàn)密封。
[0024]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn),部分還將通過對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明所述的鉆柱減震器結(jié)構(gòu)示意圖;
[0026]圖2為減震單元和泄壓?jiǎn)卧p震時(shí)的局部放大圖;
[0027]圖3為排管相對(duì)于連接筒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)減震單元和泄壓?jiǎn)卧箟簳r(shí)的局部放大圖;
[0028]圖4為排管相對(duì)于連接筒向上運(yùn)動(dòng)時(shí)減震單元和泄壓?jiǎn)卧箟簳r(shí)的局部放大圖;
[0029]圖5為所述的缸套的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明,以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解,本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0032]需要說明的是,下述實(shí)施方案中所述實(shí)驗(yàn)方法,如無特殊說明,均為常規(guī)方法,所述試劑和材料,如無特殊說明,均可從商業(yè)途徑獲得;在本發(fā)明的描述中,術(shù)語“橫向”、“縱向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述,并不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0033]如圖1、3、4、5所示,本發(fā)明提供一種可泄壓式鉆柱減震器,其上端通過花鍵心軸1、下端通過下接頭12分別與鉆柱連接,所述鉆柱減震器包括位于上部的減震單元和位于下部的泄壓?jiǎn)卧?,所述泄壓?jiǎn)卧O(shè)置在由減震活塞7、排管5、連接筒3與下接頭12形成的環(huán)形泄壓空間中,所述泄壓?jiǎn)卧?
[0034]缸套6,其同軸設(shè)置在所述連接筒3內(nèi)壁,所述缸套6的下部向內(nèi)延伸出一環(huán)形柱狀凸臺(tái),形成第一密封面;
[0035]泄壓活塞10,其同軸設(shè)置在所述排管5外周下端部、且與所述下接頭12間隔一定距離,所述泄壓活塞10的外周上部、下部分別沿徑向凹陷形成一環(huán)形柱狀第一凹槽、中部向內(nèi)凹陷形成一環(huán)形柱狀第二凹槽,一個(gè)第一密封件11環(huán)設(shè)在一個(gè)所述第一凹槽中;
[0036]所述排管5位于所述減震活塞7和所述泄壓活塞10之間的部分沿徑向開設(shè)有至少一個(gè)第一泄壓孔,所述連接筒3和所述缸套6位于所述第一泄壓孔以下的部分沿徑向開設(shè)有至少一個(gè)第二泄壓孔,所述第二泄壓孔的直徑小于所述第二凹槽的軸向長度;
[0037]其中,所述泄壓活塞10與所述第一密封件11的尺寸設(shè)置為:所述鉆柱減震器未泄壓時(shí),所述泄壓活塞10的外周與所述第一密封面形成縫隙,所述第一密封件11與所述第一密封面接觸并密封,所述第二泄壓孔與所述第二凹槽連通。
[0038]在上述技術(shù)方案中,當(dāng)鉆柱存在較小的軸向震動(dòng)時(shí),花鍵套筒2、連接筒3、泄壓活塞10、排管5、缸套6不停的做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng),減震單元將鉆柱剛性震動(dòng)吸收,減震器將剛性震動(dòng)轉(zhuǎn)化成柔性震動(dòng),從而達(dá)到減震的目的,此時(shí)軸向的震動(dòng)幅度較小,泄壓活塞10和第一密封件11隨著排管5上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),泄壓活塞10的密封面和缸套6的密封面始終貼合,減震器中心流道和井壁環(huán)空被隔離。當(dāng)鉆柱軸向震動(dòng)沖擊力較大時(shí),花鍵套筒2、連接筒3、泄壓活塞10、缸套6、排管5不停的做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致減震單元只吸收了一部分的震動(dòng)后就已經(jīng)失效,減震器可以視為一根剛性鉆柱,剩余一部分震動(dòng)將直接作用于鉆具及鉆頭上,給鉆具和鉆頭的使用壽命帶來危害,為了防止此類狀況發(fā)生,將泄壓活塞10和排管5通過螺紋連接在一起,當(dāng)鉆柱震動(dòng)幅度較大還未足以致減震單元失效時(shí),泄壓活塞10的密封面和缸套6的密封面錯(cuò)開或者部分錯(cuò)開,兩密封面貼合的長度變短不足以起到密封作用,一個(gè)來回泄壓兩次,當(dāng)泄壓活塞10和排管5相對(duì)于連接筒3向下運(yùn)動(dòng)超過一定的幅度后,如圖3所示,位于下部的第一密封件11與第一密封面錯(cuò)位、位于上部的第一密封件11與第一密封面接觸并密封,鉆井液由泄壓活塞10與第一密封面的縫隙流至第二凹槽流至第二泄壓孔至導(dǎo)出,泄壓活塞10密封失效,減震器中心流道的第一泄壓孔、缸套6、連接筒3的第二泄壓孔連通,減震器內(nèi)鉆井液進(jìn)入井壁環(huán)空,起到泄壓作用,從而降低鉆柱軸向震動(dòng)幅度;當(dāng)泄壓活塞10和排管5相對(duì)于連接筒3向上運(yùn)動(dòng)超過一定的幅度后,如圖4所示,位于上部的第一密封件11與第一密封面錯(cuò)位、位于下部的第一密封件11與第一密封面接觸并密封,鉆井液由泄壓活塞10與第一密封面的縫隙流至第二凹槽流至第二泄壓孔至導(dǎo)出,泄壓活塞10密封失效,減震器中心流道的第一泄壓孔、排管5、缸套6泄壓孔、連接筒3的第二泄壓孔連通,減震器內(nèi)泥漿進(jìn)入井壁環(huán)空,起到泄壓作用,通過減震器的泄壓作用,降低鉆柱軸向震動(dòng)幅度,將震動(dòng)力減小到減震單元能夠吸收的減力范圍之內(nèi),從而起到泄壓減震的目的。能夠有效吸收鉆井過程中鉆頭和鉆柱產(chǎn)生的有害震動(dòng),且當(dāng)鉆具震動(dòng)沖擊力過大時(shí),能夠通過泄壓以達(dá)到進(jìn)一步減少鉆柱震動(dòng)沖擊力的目的,能夠減輕震動(dòng)沖擊力對(duì)地面設(shè)備、鉆頭及鉆具的損害,提高鉆頭及鉆具的使用壽命,降低鉆井成本,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工和裝配方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0039]在另一種技術(shù)方案中,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述第一泄壓孔和所述第二泄壓孔的大小一致、數(shù)量相等、且沿徑向的分布一一對(duì)應(yīng),數(shù)量均為2?10個(gè)。第一泄壓孔和第二泄壓孔的尺寸規(guī)格和數(shù)量使得鉆井液可迅速導(dǎo)出,降低鉆井液壓力。
[0040]在另一種技術(shù)方案中,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述花鍵心軸I的上部與花鍵套筒2滑動(dòng)連接、下部與所述排管5固定連接,所述花鍵心軸1、所述排管5以及所述下接頭12的內(nèi)部連通,形成供鉆井液流動(dòng)的路徑,所述連接筒3的上下部分別與所述花鍵套筒2、所述下接頭12固定連接,所述減震活塞7套設(shè)在所述排管5與所述缸套6之間,與所述花鍵心軸1、所述花鍵套筒2、所述連接筒3、所述缸套6以及所述排管5同軸設(shè)置、并形成一密封的環(huán)形減震空間,以容置所述減震單元。鉆井作業(yè)時(shí),鉆柱的最前端與鉆頭連接,通過鉆頭的旋轉(zhuǎn)和沖擊作用磨碎巖石,巖石破碎過程會(huì)有震動(dòng),鉆井液通過地面的栗組由中心流道注入地下,然后把破碎的巖石由環(huán)空帶至地面,將減震單元設(shè)置在減震空間內(nèi),鉆柱震動(dòng)沖擊力在減震單元所能吸收的減震力極限以內(nèi)時(shí),花鍵套筒2、連接筒3、缸套6和下接頭12相對(duì)于花鍵心軸1、排管5、泄壓活塞10做往復(fù)運(yùn)動(dòng),吸收或減小鉆井過程中鉆頭的沖擊負(fù)荷、鉆柱的震動(dòng)負(fù)荷,以達(dá)到減震效果,從而保護(hù)鉆頭和鉆具,達(dá)到降低鉆井成本,提高鉆井工作效率。
[0041]在另一種技術(shù)方案中,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述缸套6與所述連接筒3通過過盈配合固定連接,所述排管5與所述泄壓活塞10螺紋連接,所述花鍵心軸I的上部通過滑動(dòng)密封圈與所述花鍵套筒2滑動(dòng)連接、所述花鍵心軸I的下部與所述排管5螺紋連接,所述連接筒3的上下部分別與所述花鍵套筒2、所述下接頭12螺紋連接。可拆卸連接便于安裝和更換零部件。
[0042]在另一種技術(shù)方案中,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述減震單元包括至少一個(gè)碟簧4和充滿所述減震空間的硅油,所述碟簧4同軸套設(shè)在所述花鍵心軸I外周,所述花鍵心軸I包括一體成型的第一部分和第二部分,所述第一部分的直徑大于所述第二部分的直徑,所述第一部分與所述第二部分的連接處形成一限制所述碟簧4向上運(yùn)動(dòng)的止擋部,所述排管5的上端部形成一限制所述碟簧4向下運(yùn)動(dòng)的止擋部。在上述技術(shù)方案中,當(dāng)鉆柱存在較小的軸向震動(dòng)時(shí),花鍵套筒2、連接筒3、缸套6不停的做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng),碟簧4與硅油形成減震單元,由于碟簧4與排管5的限制,套筒和連接筒3的滑動(dòng)距離有限,導(dǎo)致碟簧4不停地被壓縮和恢復(fù),碟簧4和硅油組成的減震單元將鉆柱剛性震動(dòng)吸收,減震器將剛性震動(dòng)轉(zhuǎn)化成柔性震動(dòng),從而達(dá)到減震的目的,此時(shí)軸向的震動(dòng)幅度較小,泄壓活塞10和第一密封件11隨著排管5上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),泄壓活塞10的密封面和缸套6的密封面始終貼合,如圖2所示,減震器中心流道和井壁環(huán)空被隔離。
[0043]在另一種技術(shù)方案中,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述缸套6的上部向內(nèi)延伸出一環(huán)形柱狀凸臺(tái),形成第二密封面,所述第二密封面的軸向長度大于所述減震活塞7的軸向長度,形成密封的環(huán)形減震空間。第二密封面的設(shè)置,使得減震活塞7在排管5和連接筒3的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中,減震活塞7在軸向長度上不脫離第二密封面,保證減震空間與泄壓空間不連通,保證密封。
[0044]在另一種技術(shù)方案中,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述減震活塞7的外周上部、下部分別沿徑向凹陷形成一環(huán)形柱狀第三凹槽,內(nèi)壁上部、下部分別沿徑向凹陷形成一環(huán)形柱狀第四凹槽,一個(gè)第二密封件8環(huán)設(shè)在一個(gè)所述第二凹槽中,一個(gè)第三密封件9環(huán)設(shè)在一個(gè)所述第三凹槽中,所述減震活塞7外周與所述第二密封面形成縫隙、內(nèi)壁與所述排管5的外周形成縫隙,所述第二密封件8與所述第二密封面接觸并密封,所述第三密封件9與所述排管5的外周接觸并密封。震動(dòng)沖擊之前,中心流道的鉆井液壓力與減震空間的壓力相同,震動(dòng)沖擊下,中心流道的鉆井液壓力增大,減震空間的壓力不變,減震活塞7向上運(yùn)動(dòng),震動(dòng)消失后,中心流道的鉆井液壓力降低至平衡狀態(tài),第二密封件8、第三密封件9、第二密封面的設(shè)置,使得減震活塞7在排管5和連接筒3的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中,減震活塞7不脫離第二密封面,保證減震空間與泄壓空間不連通,保證密封。
[0045]在另一種技術(shù)方案中,所述的可泄壓式鉆柱減震器,所述減震活塞7和所述泄壓活塞10均為金屬材質(zhì),所述第一密封件11、所述第二密封件8以及所述第三密封件9為環(huán)形橡膠制密封圈。選用金屬材質(zhì)制作減震活塞7和泄壓活塞10,當(dāng)減震活塞7、泄壓活塞10上下頻繁移動(dòng),較大剛性能保證其始終與缸套6之間的間隙,而在高壓時(shí),橡膠制第一密封件11、第二密封件8、第三密封件9變形填充縫隙,實(shí)現(xiàn)密封。
[0046]這里說明的設(shè)備數(shù)量和處理規(guī)模是用來簡(jiǎn)化本發(fā)明的說明的。對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用、修改和變化對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
[0047]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上,但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用,它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域,對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言,可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改,因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下,本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的附圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可泄壓式鉆柱減震器,其上端通過花鍵心軸、下端通過下接頭分別與鉆柱連接,所述鉆柱減震器包括位于上部的減震單元和位于下部的泄壓?jiǎn)卧?,其特征在于,所述泄壓?jiǎn)卧O(shè)置在由減震活塞、排管、連接筒與下接頭形成的環(huán)形泄壓空間中,所述泄壓?jiǎn)卧? 缸套,其同軸設(shè)置在所述連接筒內(nèi)壁,所述缸套的下部向內(nèi)延伸出一環(huán)形柱狀凸臺(tái),形成第一密封面; 泄壓活塞,其同軸設(shè)置在所述排管外周下端部、且與所述下接頭間隔一定距離,所述泄壓活塞的外周上部、下部分別沿徑向凹陷形成一環(huán)形柱狀第一凹槽、中部向內(nèi)凹陷形成一環(huán)形柱狀第二凹槽,一個(gè)第一密封件環(huán)設(shè)在一個(gè)所述第一凹槽中; 所述排管位于所述減震活塞和所述泄壓活塞之間的部分沿徑向開設(shè)有至少一個(gè)第一泄壓孔,所述連接筒和所述缸套位于所述第一泄壓孔以下的部分沿徑向開設(shè)有至少一個(gè)第二泄壓孔,所述第二泄壓孔的直徑小于所述第二凹槽的軸向長度; 其中,所述泄壓活塞與所述第一密封件的尺寸設(shè)置為:所述鉆柱減震器未泄壓時(shí),所述泄壓活塞的外周與所述第一密封面形成縫隙,所述第一密封件與所述第一密封面接觸并密封,所述第二泄壓孔與所述第二凹槽連通。2.如權(quán)利要求1所述的可泄壓式鉆柱減震器,其特征在于,所述第一泄壓孔和所述第二泄壓孔的大小一致、數(shù)量相等、且沿徑向的分布一一對(duì)應(yīng),數(shù)量均為2?10個(gè)。3.如權(quán)利要求1所述的可泄壓式鉆柱減震器,其特征在于,所述花鍵心軸的上部與花鍵套筒滑動(dòng)連接、下部與所述排管固定連接,所述花鍵心軸、所述排管以及所述下接頭的內(nèi)部連通,形成供鉆井液流動(dòng)的路徑,所述連接筒的上下部分別與所述花鍵套筒、所述下接頭固定連接,所述減震活塞套設(shè)在所述排管與所述缸套之間,與所述花鍵心軸、所述花鍵套筒、所述連接筒、所述缸套以及所述排管同軸設(shè)置、并形成一密封的環(huán)形減震空間,以容置所述減震單元。4.如權(quán)利要求3所述的可泄壓式鉆柱減震器,其特征在于,所述缸套與所述連接筒通過過盈配合固定連接,所述排管與所述泄壓活塞螺紋連接,所述花鍵心軸的上部通過滑動(dòng)密封圈與所述花鍵套筒滑動(dòng)連接、所述花鍵心軸的下部與所述排管螺紋連接,所述連接筒的上下部分別與所述花鍵套筒、所述下接頭螺紋連接。5.如權(quán)利要求4所述的可泄壓式鉆柱減震器,其特征在于,所述減震單元包括至少一個(gè)碟簧和充滿所述減震空間的硅油,所述碟簧同軸套設(shè)在所述花鍵心軸外周,所述花鍵心軸包括一體成型的第一部分和第二部分,所述第一部分的直徑大于所述第二部分的直徑,所述第一部分與所述第二部分的連接處形成一限制所述碟簧向上運(yùn)動(dòng)的止擋部,所述排管的上端部形成一限制所述碟簧向下運(yùn)動(dòng)的止擋部。6.如權(quán)利要求5所述的可泄壓式鉆柱減震器,其特征在于,所述缸套的上部向內(nèi)延伸出一環(huán)形柱狀凸臺(tái),形成第二密封面,所述第二密封面的軸向長度大于所述減震活塞的軸向長度,形成密封的環(huán)形減震空間。7.如權(quán)利要求6所述的可泄壓式鉆柱減震器,其特征在于,所述減震活塞的外周上部、下部分別沿徑向凹陷形成一環(huán)形柱狀第三凹槽,內(nèi)壁上部、下部分別沿徑向凹陷形成一環(huán)形柱狀第四凹槽,一個(gè)第二密封件環(huán)設(shè)在一個(gè)所述第二凹槽中,一個(gè)第三密封件環(huán)設(shè)在一個(gè)所述第三凹槽中,所述減震活塞外周與所述第二密封面形成縫隙、內(nèi)壁與所述排管的外周形成縫隙,所述第二密封件與所述第二密封面接觸并密封,所述第三密封件與所述排管的外周接觸并密封。8.如權(quán)利要求7所述的可泄壓式鉆柱減震器,其特征在于,所述減震活塞和所述泄壓活塞均為金屬材質(zhì),所述第一密封件、所述第二密封件以及所述第三密封件為環(huán)形橡膠制密封圈。
【文檔編號(hào)】E21B17/07GK105909186SQ201610283338
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】任小玲, 張正祿, 錢偉強(qiáng), 余長柏, 李紅
【申請(qǐng)人】中石化石油工程機(jī)械有限公司研究院
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