[發(fā)明專利]鉆柱減震器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880112266.8
• 申請(qǐng)日: 2008-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN101827996A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬庫斯·哈騰;斯蒂芬·威瑞德;克里斯托弗·克魯斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長年TM公司
• 主分類號(hào): E21B17/07
• 分類號(hào): E21B17/07
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及可用于鉆掘地層的鉆地工具。更具體地，本發(fā)明涉及用于 吸收在鉆掘作業(yè)期間施加至鉆柱的力或載荷的減震器。

背景技術(shù)

在各種類型的鉆地鉆掘作業(yè)中，鉆掘機(jī)械驅(qū)動(dòng)鉆頭或其他鉆地工具進(jìn)入地 層，以穿入并且移除部分地層。例如，鉆地工具被固定在鉆柱的一端，鉆柱包 括多個(gè)首尾耦接的管狀構(gòu)件和設(shè)備部件。而鉆柱的另一端被固定至位于地表的 鉆掘機(jī)械(例如，鉆機(jī)頭、旋轉(zhuǎn)頭、雙頭系統(tǒng))。鉆頭被定位成使得位于該鉆頭 上的切削部件鄰近待鉆掘的地層。于是，鉆掘機(jī)械可對(duì)鉆頭向下施力，同時(shí)也 使得鉆柱和鉆頭旋轉(zhuǎn)，以穿入并且移除部分地層。

取決于鉆掘作業(yè)的類型和被鉆掘的材料，鉆掘作業(yè)可能需要使用縱向向下 的力和旋轉(zhuǎn)力(轉(zhuǎn)矩)。此外，在鉆掘期間，鉆孔和被穿材料的情況可能改變， 導(dǎo)致沿著鉆柱向上傳至鉆掘機(jī)械的應(yīng)力和力的波動(dòng)。這些波動(dòng)的應(yīng)力可能包括 會(huì)呈現(xiàn)各種問題的振動(dòng)和震動(dòng)沖擊。例如，震動(dòng)沖擊可導(dǎo)致鉆頭跳動(dòng)，這相應(yīng) 會(huì)造成鉆頭切入地層變慢或不平衡。此外，振動(dòng)和震動(dòng)沖擊會(huì)造成機(jī)械磨損并 且最終導(dǎo)致鉆掘系統(tǒng)的各部分出現(xiàn)故障。這些問題中的每個(gè)問題以及其他問題 會(huì)增加鉆掘作業(yè)的時(shí)間和成本。

為減少由于振動(dòng)和震動(dòng)沖擊導(dǎo)致的潛在問題，可使用減震器來抑制和吸收 在鉆掘作業(yè)期間產(chǎn)生的振動(dòng)和震動(dòng)沖擊。例如，減震器可以是被設(shè)計(jì)成緩減或 抑制震動(dòng)沖擊并耗散動(dòng)能的機(jī)械裝置。減震器可包括連接在鉆掘機(jī)械與鉆柱之 間的抑制裝置。該抑制裝置能夠有助于使得鉆掘作業(yè)期間產(chǎn)生的振動(dòng)和震動(dòng)沖 擊更少地傳遞到鉆機(jī)頭或鉆掘系統(tǒng)的其他部分。這樣的抑制裝置可包括某類彈 性材料，該彈性材料吸收振動(dòng)和震動(dòng)沖擊，并且耗散與鉆掘作業(yè)相關(guān)的不期望 的動(dòng)能。

存在一類傳統(tǒng)減震器，包括兩個(gè)平行板，這兩個(gè)平行板之間設(shè)有橡膠盤。 主動(dòng)板直接或間接地固定到鉆掘系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，從動(dòng)板固定到鉆柱。這兩 個(gè)板通常通過一組緊固件(例如，螺栓)連接在一起。當(dāng)縱向震動(dòng)沖擊沿著鉆 柱向上傳遞時(shí)，這兩個(gè)水平板一起受力，從而壓縮橡膠盤。橡膠盤的壓縮至少 部分地吸收縱向震動(dòng)沖擊并且使能量耗散為熱量。

盡管該類型的減震器能夠抑制大多數(shù)施加到鉆柱的縱向震動(dòng)沖擊，但其不 能響應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)力和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)。特別地，當(dāng)旋轉(zhuǎn)力從鉆機(jī)頭向鉆柱傳遞時(shí)，所述旋 轉(zhuǎn)力能夠傳遞通過減震器。當(dāng)旋轉(zhuǎn)力施加在主動(dòng)板上時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)力會(huì)被傳遞 至將所述板固定在一起的緊固件，甚至被傳遞至橡膠盤。因此，剪力會(huì)被施加 在緊固件和橡膠盤上，這會(huì)造成橡膠盤損壞。例如，由于螺栓所造成的摩擦， 橡膠盤會(huì)頻繁地產(chǎn)生長孔，這會(huì)導(dǎo)致機(jī)械故障。

其他傳統(tǒng)的減震器可存在相同的問題或其它問題。例如，氣動(dòng)和液壓減震 器笨重，要求額外的設(shè)備和系統(tǒng)以正常工作，并且昂貴。應(yīng)注意到，與上述傳 統(tǒng)減震器相關(guān)的問題可導(dǎo)致一些不期望的結(jié)果。例如，傳統(tǒng)減震器往往會(huì)在相 對(duì)短的時(shí)間內(nèi)磨損，特別是當(dāng)受到大的扭力時(shí)更是如此。傳統(tǒng)減震器較短的工 作壽命會(huì)致使需要頻繁的維修或更換，因此會(huì)增加鉆掘成本。

相應(yīng)地，在傳統(tǒng)減震器中存在多個(gè)可設(shè)法解決的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例克服用于吸收鉆掘作業(yè)期間產(chǎn)生的縱向力的系統(tǒng)、方法和 裝置的領(lǐng)域中的一個(gè)或多個(gè)問題。例如，本發(fā)明的實(shí)施例包括能夠吸收振動(dòng)和 震動(dòng)沖擊而不導(dǎo)致過早磨損或故障的鉆柱減震器。特別地，本發(fā)明的實(shí)施例包 括減震器，該減震器被設(shè)置成直接在大致圓柱形殼體的端之間傳遞旋轉(zhuǎn)力并且 減少施加在位于圓柱形殼體內(nèi)的震動(dòng)吸收系統(tǒng)上的壓力。

例如，根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的用于在鉆掘作業(yè)期間減少鉆柱中的 振動(dòng)和震動(dòng)的裝置包括圓柱形殼體，該圓柱形殼體包括由徑向聯(lián)鎖接頭耦接在 一起的第一端和第二端，該聯(lián)鎖接頭通過所述第一端和所述第二端的對(duì)接表面 形成。該裝置還包括布置在所述圓柱形殼體內(nèi)的震動(dòng)吸收組件，用于吸收和耗 散震動(dòng)沖擊。

此外，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的鉆柱減震器包括：第一殼體構(gòu)件，用于 被耦接至旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器；第二殼體構(gòu)件，用于被耦接至鉆柱；以沿縱向被布置在 所述第一殼體構(gòu)件與所述第二殼體構(gòu)件之間的震動(dòng)吸收組件；以及多個(gè)從所述 第二殼體構(gòu)件延伸通過所述震動(dòng)吸收組件并且進(jìn)入所述第一殼體構(gòu)件的緊固 件。鉆柱減震器也包括多個(gè)徑向聯(lián)鎖構(gòu)件，所述徑向聯(lián)鎖構(gòu)件通過所述第一殼 體構(gòu)件和所述第二殼體構(gòu)件的對(duì)接表面形成，所述徑向聯(lián)鎖構(gòu)件用于將轉(zhuǎn)矩從 所述第一殼體構(gòu)件直接傳遞至所述第二殼體構(gòu)件并且減少所述多個(gè)緊固件受到 的應(yīng)力。