[發明專利]油氣鉆井鉆具用減振器

有效

• 申請號: 201010559162.0
• 申請日: 2010-11-25
• 公開（公告）號: CN102031938A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 肖國益;練章華;蔣祖軍;孟英峰;王世澤;林鐵軍;朱化蜀;李皋;王希勇;朱禮平;張玉勝;林永茂;張生軍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司
• 主分類號: E21B17/07
• 分類號: E21B17/07
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所 51106
• 代理人: 王興雯;賀元

技術領域

本發明涉及油氣鉆井工程用的設備防護裝置，具體是一種鉆井鉆具用減振器，它特別適合用于氣體鉆井鉆具。

背景技術

油氣井鉆井工程中用鉆頭去破碎堅硬的底層，鉆進中鉆頭在井底工作不平穩使鉆柱產生明顯縱向振動，即跳鉆現象。跳鉆引起鉆具共震，這對鉆頭、鉆桿及地面設備都產生相當大的破壞作用，對井壁的穩定也產生巨大的影響，是一重大的安全隱患。

目前，有幾種用于石油鉆井工程的鉆具減振器，普遍使用的是機械彈簧式減振器和液壓式減振器，其剛度分別由彈簧剛度和硅油腔容積變化率決定，減振剛度和減振幅度范圍值有限，而且其最大剛度值和幅度也不能滿足一些井況的需要。這些減振器最初開發的目的主要是用于泥漿鉆井，由于泥漿鉆井的鉆壓較大，而氣體鉆井的鉆壓較小，泥漿鉆井用的減振器在用于氣體鉆井時作用微乎其微，甚至無作用。況且這些鉆具減振器在使用中還存在許多的問題，例如：減振性能差、易產生跳鉆現象、使用壽命短、制造成本高、結構復雜等。

氣體鉆井鉆具損壞主要是由于下部鉆具振動產生交變應力，在低應力水平下鉆具將產生疲勞失效，而并非靜強度破壞。為此，急需研發一種氣體鉆井鉆具用減振器，使其抗疲勞，提高氣體鉆井鉆具的使用壽命。

中國專利文獻公開了一種“機械式多向減振器”（?公開號:?CN101608535，公開日:?2009.12.23），它雖然集阻尼、減振、隔振于一體，使鉆頭、鉆具及地面設備避免振動破壞，減緩了鉆柱疲勞失效。扭轉振動沖擊減振是采用環隙阻尼與復合組合碟簧的互補結構實現，但其結構較為復雜、不便維護，且其技術方案也不同于本發明。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種以液體、阻尼和氣體減振于一體的油氣鉆井鉆具用減振器，它防止了鉆具疲勞失效，提高了鉆井的機械鉆速及鉆具使用壽命。

本發明是采用以下技術方案實現其目的：

一種油氣鉆井鉆具用減振器，包括芯軸，所述芯軸上設有花鍵和固定活塞，在花鍵上設有與其構成軸向移動副的花鍵外筒，花鍵與花鍵外筒之間軸向構成若干個阻尼流道；所述花鍵外筒下端連接下外筒，上端依次連接上外筒、上密封接頭和上接頭，在芯軸的外圓周上花鍵外筒與上外筒、上密封接頭和下外筒、固定活塞分別構成上、下兩個環形空腔，這兩個空腔經阻尼流道相通；所述花鍵外筒和上密封接頭上分別徑向設有注油嘴和注氣嘴，該注油嘴與阻尼流道相通，注氣嘴經注氣環空流道與上環形空腔相通；所述上環形空腔內設有活動活塞；與下外筒和上密封接頭結合處的芯軸上分別設有密封裝置；所述上密封接頭頂部的芯軸上連接有防掉螺母。

所述阻尼流道設在花鍵外筒的鍵槽底部，橫截面呈半圓狀。

所述阻尼流道的數量與花鍵外筒的鍵槽數量一致，任一阻尼流道與注油嘴相通。

所述活動活塞的初始位置在上環形空腔靠底的三分之一處。

所述下外筒、花鍵外筒、上外筒、上密封接頭和上接頭的連接處分別設有密封圈。

所述注油嘴內設有高壓密封裝置。

所述注油嘴設置在花鍵外筒的下部。

所述注氣嘴內設有高壓氣密封裝置。

所述注氣嘴設置在上密封接頭的下部。

所述連接為螺紋連接。

本發明的有益效果是：上述結構利用活塞工作原理以液體、阻尼和氣體減振于一體。硅油一級減振，多余的吸振能量通過活動活塞迅速瀉到氣缸，由氣體壓縮進行二級減振，減振幅度大。它防止了連接在其下部的鉆具疲勞失效，提高了鉆井的機械鉆速及鉆具使用壽命，減少井下事故，降低了安全隱患。特別適合用于氣體鉆井鉆具，也適合用于欠平衡鉆井和泥漿鉆井。具有減振性好、使用壽命長、制造成本低、結構簡單、易損件少和維護方便等特點。

附圖說明

圖1是本發明的一種結構示意圖。

圖2是圖1局部A的放大圖。

圖3是圖1局部B的放大圖。

圖4是圖1的C-C剖視放大圖。

圖中代號含義：1—芯軸；2—芯軸下密封裝置；3—固定活塞；4—下外筒；5—下油缸；6—花鍵外筒下密封圈；7—花鍵；8—阻尼流道；9—注油嘴；10—花鍵外筒；11—上外筒；12—花鍵外筒上密封圈；13—上油缸；14—活動活塞；15—氣缸；16—上密封接頭下外密封圈；17—注氣環空流道；18—注氣嘴；19—上密封接頭；20—上密封接頭密封總成；21—上密封接頭上外密封圈；22—防掉螺母；23—上接頭。

具體實施方式