[發(fā)明專利]一種井下雙向減震器

在審

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• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112282669A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔春巖;朱容軍;劉春林;李雙雙;張均富;趙國堯
• 申請（專利權(quán)）人: 西華大學(xué)
• 主分類號: E21B17/07
• 分類號: E21B17/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種鉆井工程中用于吸收鉆柱振動，減小鉆柱沖擊負(fù)荷用的井下雙向減震器。它解決井下鉆柱承受軸向和旋轉(zhuǎn)沖擊載荷產(chǎn)生震動的問題。其技術(shù)方案是：外筒體上端和上部鉆柱絲扣連接，輸出軸下端和下部鉆柱絲扣連接；支撐座外圓下部設(shè)置一圈凸起臺階，碟簧安裝在支撐座外圓；內(nèi)磁瓦周向均勻布置在輸出軸外圓中部，外磁瓦周向均勻布置在外筒體內(nèi)腔中部，端蓋上端和外筒體下端絲扣連接。本發(fā)明裝在底部鉆具組合中，可適用于含礫石、軟硬交錯(cuò)等地層差異大的地層，可吸收鉆柱的軸向沖擊載荷和旋轉(zhuǎn)沖擊載荷，能有效消除上部鉆柱各向震動造成鉆頭井底工作失穩(wěn)，有效保護(hù)和大大延長PDC鉆頭壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉆井工程中用于吸收鉆柱振動，減小鉆柱沖擊負(fù)荷用的井下雙向減震器。

背景技術(shù)

減震器是鉆井作業(yè)中所需的井下工具之一。它利用工具內(nèi)部的減震元件吸收或減小鉆井過程中鉆頭的沖擊負(fù)荷、鉆柱的震動負(fù)荷以及旋轉(zhuǎn)破巖時(shí)的扭轉(zhuǎn)負(fù)荷，從而保護(hù)鉆頭和鉆具，達(dá)到降低鉆井成本，提高鉆井工作效率的目的。常用的減震器包括機(jī)械式減震器和液壓式減震器。鉆柱所產(chǎn)生的的震動是縱向和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合震動，使用雙向減震器可以減少或者消除鉆頭旋轉(zhuǎn)引起的震動，可以在很大程度上消除震動源，因此，具有軸向和扭轉(zhuǎn)雙重減震作用的雙向減震器往往具有更好的減震效果。

液壓式減震器采用硅油作為液體彈簧，其剛度取決于硅油的容積和充滿的程度，然而液壓式減震器對密封要求極高，密封件磨損導(dǎo)致漏油和井溫變化對硅油影響十分敏感，其可靠性不如機(jī)械式減震器。機(jī)械式的雙向減震器核心為一對大螺旋螺紋副，其對螺紋副加工精度有極高要求，并且該結(jié)構(gòu)普遍采用多頭螺紋副，造價(jià)昂貴。

針對上述技術(shù)背景，本發(fā)明特提供一種井下雙向減震器，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，克服現(xiàn)有雙向減震器的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：為了解決井下鉆柱承受軸向和旋轉(zhuǎn)沖擊載荷產(chǎn)生震動的問題，特提供一種井下雙向減震器。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種井下雙向減震器，是由外筒體、支撐座、碟簧、內(nèi)磁瓦、外磁瓦、輸出軸和端蓋構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)特征是：外筒體上端和上部鉆柱絲扣連接，輸出軸下端和下部鉆柱絲扣連接；支撐座外圓下部設(shè)置一圈凸起臺階，碟簧安裝在支撐座外圓，碟簧被支撐座外圓下部凸起臺階壓緊；支撐座下端和輸出軸上端絲扣連接；內(nèi)磁瓦具有強(qiáng)磁性，若干個(gè)內(nèi)磁瓦周向均勻布置在輸出軸外圓中部，內(nèi)磁瓦的N極和S極順次連接在一起構(gòu)成圓環(huán)，內(nèi)磁瓦在軸向上布置有若干組，內(nèi)磁瓦和輸出軸用高溫膠粘結(jié)；外磁瓦具有強(qiáng)磁性，若干個(gè)外磁瓦周向均勻布置在外筒體內(nèi)腔中部，外磁瓦的N極和S極順次連接在一起構(gòu)成圓環(huán)，外磁瓦在軸向上布置有若干組，外磁瓦和外筒體用高溫膠粘結(jié)；外磁瓦和內(nèi)磁瓦的數(shù)量一一對應(yīng)，外磁瓦和內(nèi)磁瓦之間存在間隙；安裝完成后，外磁瓦和正對位置處的內(nèi)磁瓦極性相反，呈相互吸引的狀態(tài)；外磁瓦和正對位置處相鄰的內(nèi)磁瓦極性相同，呈相互排斥的狀態(tài)；端蓋上端和外筒體下端絲扣連接。

所述外筒體上端內(nèi)腔與所述支撐座外圓之間設(shè)置有密封裝置；所述端蓋下端內(nèi)腔與所述輸出軸外圓之間設(shè)置有密封裝置。

本發(fā)明可吸收鉆柱的軸向沖擊載荷和旋轉(zhuǎn)沖擊載荷；外筒體的旋轉(zhuǎn)扭矩利用外磁瓦和內(nèi)磁瓦之間的磁力吸引和排斥作用，傳遞給輸出軸；當(dāng)下部鉆柱受到旋轉(zhuǎn)沖擊時(shí)，輸出軸和外筒體的周向相對位置可自適應(yīng)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，克服旋轉(zhuǎn)沖擊載荷對上部鉆柱的影響；當(dāng)下部鉆柱受到軸向沖擊載荷時(shí)，外磁瓦和內(nèi)磁瓦之間的磁力吸引和排斥作用，以及碟簧壓力作用，允許輸出軸和外筒體的軸向位置產(chǎn)生自適應(yīng)偏移，克服軸向沖擊載荷對上部鉆柱的影響。

本發(fā)明的有益效果是：（1）采用磁力傳遞扭矩和鉆壓，在承受軸向和旋轉(zhuǎn)沖擊載荷時(shí)，不損傷鉆柱，減震吸收效果好；（2）結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)井下復(fù)雜工況；（3）具備同時(shí)吸收軸向震動和周向震動的能力。本發(fā)明裝在底部鉆具組合中，可適用于含礫石、軟硬交錯(cuò)等地層差異大的地層，能有效消除上部鉆柱各向震動造成鉆頭井底工作失穩(wěn)，有效保護(hù)和大大延長PDC鉆頭壽命。

附圖說明