一种阻尼平衡抑震钻井工具制造技术

本发明专利技术公开了一种阻尼平衡抑震钻井工具，包括上接头、上螺旋弹簧、外筒、径向波形弹簧、阻尼刚体、芯管、下螺旋弹簧、下接头。上接头和下接头螺纹连接在外筒的上下两端，芯管安装于上接头下端内侧和下接头上端内侧，上接头、芯管和下接头沿中心轴方向设置有一定直径的通孔；由高密度钨合金制成的阻尼刚体，上下两端分别安装在上螺旋弹簧、下螺旋弹簧之间，径向上通过多组径向波形弹簧固定于外筒内侧。工具安装于钻柱中，依靠阻尼刚体惯性产生的阻力起到减震作用，不消耗水力功率；当钻柱发生震动时，即时产生与震动方向相反的阻力，有效抑制钻柱震动。

【技术实现步骤摘要】
一种阻尼平衡抑震钻井工具
本专利技术涉及本专利技术属于油气钻井
，特别是涉及一种阻尼平衡抑震钻井工具。
技术介绍
钻井作业中，由于钻头与岩石、钻柱与井壁之间的相互作用，钻具受力变形而产生复杂振动，主要表现为扭转振动、轴向振动和横向振动，导致粘卡-释放、跳钻和钻头偏转等系列问题。钻具振动不仅影响机械钻速，缩短钻具、测量仪器使用寿命，还是井下事故复杂发生的重要原因。现场普遍采取调整钻井工程参数(如减小转速、增加钻压等)的措施来减小钻具震动，取得一定效果，但同时降低了机械钻速，增加了钻井周期，严重影响了勘探开发效益。此外，在条件允许下，采用减震工具减弱钻具振动也是一种重要手段，但是当前减震工具普遍采用液压减震，不仅消耗水力功率，使用数量受到限制，而且减震力有限，难以取得满意效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种阻尼平衡抑震钻井工具，工具结构独特，性能可靠，钻柱发生震动时，即时产生与震动方向相反的阻力，有效抑制钻柱震动，提高机械钻速、延长钻具使用寿命，降低钻井作业风险。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种阻尼平衡抑震钻井工具，包括上接头、上螺旋弹簧、外筒、径向波形弹簧、阻尼刚体、芯管、下螺旋弹簧、下接头，上接头上端内侧为锥形螺纹，锥形螺纹下端根部设置圆锥形槽孔，槽孔下部为通孔，上接头下端外侧为锥形螺纹，上接头下端安装上螺旋弹簧，上接头下端内侧在通孔上设置一定深度凹槽；下接头上端外侧设置锥形螺纹，内部设有通孔，上端内侧在通孔上设置有一定深度的凹槽，下部外侧设置锥形螺纹；外筒上下两端带有内锥形螺纹，分别连接在上接头下端锥形螺纹和下接头上端外侧锥形螺纹上；芯管为具备一定尺寸内径的圆筒结构，安装于上接头下端内侧凹槽和下接头上端内侧凹槽之间；上螺旋弹簧为在轴向上可进行一定压缩与伸长的弹簧，上螺旋弹簧下端连接阻尼刚体；阻尼刚体为圆筒结构，上端通过上螺旋弹簧和上接头连接，下端通过下螺旋弹簧和下接头相连，阻尼刚体外部由上至下安装多组径向波形弹簧，径向波形弹簧另一端固定于外筒内侧；径向波形弹簧由波浪形弹簧钢材料制作，既能在径向上能够产生一定压缩与伸长，又可以在周向上产生一定扭转；下螺旋弹簧为在轴向上可进行一定压缩与伸长的弹簧，下螺旋弹簧上端和阻尼刚体相连，下螺旋弹簧下端固定于下接头之上。所述阻尼刚体为密度在17g/cm3以上的高密度钨合金制成。本专利技术的有益效果是：工具结构独特，性能可靠，钻柱发生震动时，即时产生与震动方向相反的阻力，有效抑制钻柱震动，提高机械钻速、延长钻具使用寿命，降低钻井作业风险。附图说明图1是本专利技术阻尼平衡抑震钻井工具的结构示意图。图2是径向波形弹簧示意图。图中：1-上接头；2-上螺旋弹簧；3-外筒；4-径向波形弹簧；5-阻尼刚体；6-芯管；7-下螺旋弹簧；8-下接头；9、10-“O”形密封圈。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1、2所示，本专利技术的阻尼平衡抑震钻井工具，包括上接头1、上螺旋弹簧2、外筒3、径向波形弹簧4、阻尼刚体5、芯管6、下螺旋弹簧7、下接头8，上接头1上端内侧为锥形螺纹，锥形螺纹下端根部设置圆锥形槽孔，槽孔下部为通孔，上接头下端外侧为锥形螺纹，上接头下端安装上螺旋弹簧2，上接头下端内侧在通孔上设置一定深度凹槽；下接头8上端外侧设置锥形螺纹，内部设有通孔，上端内侧在通孔上设置有一定深度的凹槽，下部外侧设置锥形螺纹；外筒3上下两端带有内锥形螺纹，分别连接在上接头下端锥形螺纹和下接头上端外侧锥形螺纹上；芯管6为具备一定尺寸内径的圆筒结构，安装于上接头下端内侧凹槽和下接头上端内侧凹槽之间；上螺旋弹簧2为在轴向上可进行一定压缩与伸长的弹簧，上螺旋弹簧下端连接阻尼刚体5；阻尼刚体5为圆筒结构，上端通过上螺旋弹簧2和上接头1连接，下端通过下螺旋弹簧7和下接头8相连，阻尼刚体外部由上至下安装多组径向波形弹簧4，径向波形弹簧4另一端固定于外筒内侧；径向波形弹簧4由波浪形弹簧钢材料制作，既能在径向上能够产生一定压缩与伸长，又可以在周向上产生一定扭转；下螺旋弹簧7为在轴向上可进行一定压缩与伸长的弹簧，下螺旋弹簧上端和阻尼刚体5相连，下螺旋弹簧下端固定于下接头8之上。9、10为“O”形密封圈。所述阻尼刚体5为密度在17g/cm3以上的高密度钨合金制成。本专利技术的工作原理为：高密度金属制成的阻尼刚体，上下两端分别安装在上螺旋弹簧、下螺旋弹簧之间，径向上通过多组径向波形弹簧固定于外筒内侧。当钻柱发生轴向振动，上接头(或下接头)压缩上螺旋弹簧(或下螺旋弹簧)，工具本体和阻尼刚体运动不同步，且阻尼刚体质量大、惯性大，弹簧进一步压缩所受阻力增大，这样就抵消平衡外部震动；当钻柱发生扭转振动，工具外筒带动径向波形弹簧扭转，由于阻尼刚体质量大、惯性大，震动发生后，工具外筒扭转通过径向弹簧，受到阻尼刚体的反作用力，震动得到抑制；当钻柱发生横向振动，工具外筒带动震动发生侧径向波形弹簧压缩，此时阻尼刚体还未来得及发生横向移动，震动发生后，工具外筒震动发生侧受到阻尼刚体的反作用力，震动得到抑制。当钻柱发生轴向振动，以向下振动为例：上接头、外筒、芯管、下接头向下移动，而阻尼刚体通过螺纹和以上部分连接，且其惯性大，还来不及向下运动，这样阻尼刚体与工具本体运动不同步。此时，上螺旋弹簧受到压缩而产生向上阻力，这样就抵消了部分震动。当钻柱发生扭转振动，外筒带动径向波形弹簧扭转，由于阻尼刚体质量大、惯性大，震动发生后，阻尼缸体在外筒内侧周向上形成反扭力，震动得到抑制。当钻柱发生横向振动，外筒带动震动发生侧径向波形弹簧压缩，此时阻尼刚体还来不及发生横向移动，震动发生后，外筒震动发生侧受到阻尼刚体的反作用力，震动得到抑制。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻尼平衡抑震钻井工具，其特征在于，包括上接头(1)、上螺旋弹簧(2)、外筒(3)、径向波形弹簧(4)、阻尼刚体(5)、芯管(6)、下螺旋弹簧(7)、下接头(8)，/n上接头(1)上端内侧为锥形螺纹，锥形螺纹下端根部设置圆锥形槽孔，槽孔下部为通孔，上接头下端外侧为锥形螺纹，上接头下端安装上螺旋弹簧(2)，上接头下端内侧在通孔上设置一定深度凹槽；/n下接头(8)上端外侧设置锥形螺纹，内部设有通孔，上端内侧在通孔上设置有一定深度的凹槽，下部外侧设置锥形螺纹；/n外筒(3)上下两端带有内锥形螺纹，分别连接在上接头下端锥形螺纹和下接头上端外侧锥形螺纹上；/n芯管(6)为具备一定尺寸内径的圆筒结构，安装于上接头下端内侧凹槽和下接头上端内侧凹槽之间；/n上螺旋弹簧(2)为在轴向上可进行一定压缩与伸长的弹簧，上螺旋弹簧下端连接阻尼刚体(5)；/n阻尼刚体(5)为圆筒结构，上端通过上螺旋弹簧(2)和上接头(1)连接，下端通过下螺旋弹簧(7)和下接头(8)相连，阻尼刚体外部由上至下安装多组径向波形弹簧(4)，径向波形弹簧(4)另一端固定于外筒内侧；/n径向波形弹簧(4)由波浪形弹簧钢材料制作，既能在径向上能够产生一定压缩与伸长，又可以在周向上产生一定扭转；/n下螺旋弹簧(7)为在轴向上可进行一定压缩与伸长的弹簧，下螺旋弹簧上端和阻尼刚体(5)相连，下螺旋弹簧下端固定于下接头(8)之上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种阻尼平衡抑震钻井工具，其特征在于，包括上接头(1)、上螺旋弹簧(2)、外筒(3)、径向波形弹簧(4)、阻尼刚体(5)、芯管(6)、下螺旋弹簧(7)、下接头(8)，
上接头(1)上端内侧为锥形螺纹，锥形螺纹下端根部设置圆锥形槽孔，槽孔下部为通孔，上接头下端外侧为锥形螺纹，上接头下端安装上螺旋弹簧(2)，上接头下端内侧在通孔上设置一定深度凹槽；
下接头(8)上端外侧设置锥形螺纹，内部设有通孔，上端内侧在通孔上设置有一定深度的凹槽，下部外侧设置锥形螺纹；
外筒(3)上下两端带有内锥形螺纹，分别连接在上接头下端锥形螺纹和下接头上端外侧锥形螺纹上；
芯管(6)为具备一定尺寸内径的圆筒结构，安装于上接头下端内侧凹槽和下接头上端内侧凹槽之间；
上螺旋弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳鹤，郑锋，张洪虎，王建龙，周宝义，王海斌，尚薇，刘方义，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12