一种机械式钻柱粘滑振动监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机械式钻柱粘滑振动监测装置及方法，包括上接头、上接头连接块、螺旋轴、螺旋套筒、中筒体、下筒体、泄压孔外壳、下接头连接块、下接头；上接头、上接头连接块、螺旋轴、中筒体、下筒体依次从上到下螺纹连接，螺旋套筒、泄压孔外壳、下接头连接块、下接头依次从上到下依次螺纹连接；下筒体的下端位于下接头连接块内；所述碟簧两端分别固定在碟簧耐磨调整套环上；所述的碟簧耐磨调整套环固定在下接头连接块上；中筒体与泄压孔外壳之间具有空腔，中筒体上设有与空腔相通的通道，泄压孔外壳上设有位于空腔下方的水眼。本发明专利技术可以在井下发生粘滑振动时进行降压的操作，作为信号及时反馈给井口的工作人员以迅速开展相关工作，防止下部连接的钻柱及钻头出现损坏。防止下部连接的钻柱及钻头出现损坏。防止下部连接的钻柱及钻头出现损坏。

【技术实现步骤摘要】
一种机械式钻柱粘滑振动监测装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种机械式钻柱粘滑振动监测装置及方法，属于钻井工具


技术介绍

[0002]随着石油工业的发展，油气勘探开发范畴逐步由浅地层向深地层迈进深井、超深井油气开发比例逐渐加大，已成为目前油气开发趋势。在深井及超深井中，由于钻柱的长径比更大，刚度更小，在地层的阻碍作用下更容易产生粘滑振动。钻柱的粘滑振动是指在钻进过程中，转盘接受井口的能量输入并将其由钻柱传至井底，而钻头却因无法克服地层阻力而保持粘滞状态，待钻柱积蓄的能量足以打破粘滞状态后，钻头便在巨大的驱动力下高速运转。钻柱的粘滑振动表现为钻头粘滞与滑脱不断地交替循环，钻头在滑脱阶段的速度及加速度通常都较高，容易造成下部钻柱和钻头的损坏，进一步影响钻井效率与开发成本。
[0003]然而，粘滑振动的现象在钻井过程中很难捕捉到。若能及时观测到井下发生粘滑振动，则能迅速开展相关工作，防止粘滑振动进一步加剧。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中的问题，本专利技术提供一种机械式钻柱粘滑振动监测装置及方法，用来避免钻柱及钻头由于粘滑振动受到过大扭矩而损坏的情况出现。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种机械式钻柱粘滑振动监测装置，包括上接头、上接头连接块、螺旋轴、螺旋套筒、中筒体、下筒体、泄压孔外壳、下接头连接块、下接头；
[0006]所述上接头、上接头连接块、螺旋轴、中筒体、下筒体依次从上到下螺纹连接，所述螺旋套筒、泄压孔外壳、下接头连接块、下接头依次从上到下依次螺纹连接，所述下筒体下端上依次从上到下套设有碟簧耐磨调整套环、碟簧；
[0007]所述螺旋轴螺旋配合安装在螺旋套筒内，所述泄压孔外壳套住螺旋套筒下端、中筒体、下筒体、碟簧耐磨调整套环、碟簧；所述下筒体的下端位于下接头连接块内，所述碟簧两端分别固定在碟簧耐磨调整套环上；所述的碟簧耐磨调整套环固定在下接头连接块上；所述中筒体与泄压孔外壳之间具有空腔，所述中筒体上设有与空腔相通的通道，所述泄压孔外壳上设有位于空腔下方的水眼。
[0008]进一步的技术方案是，所述上接头连接块底部设有减震缓冲环。
[0009]进一步的技术方案是，所述螺旋轴与螺旋套筒之间均设有密封圈Ⅰ。
[0010]进一步的技术方案是，所述下筒体与泄压孔外壳之间设有密封圈Ⅰ。
[0011]进一步的技术方案是，所述下筒体与下接头连接块之间设有密封圈Ⅱ[0012]一种机械式钻柱粘滑振动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013]步骤S1、通过调整碟簧耐磨调整套环对碟簧进行监测扭矩的预设；
[0014]步骤S2、将一种机械式钻柱粘滑振动监测装置连接在靠近钻头的钻柱上，并深入井下进行作业；
[0015]步骤S3、正常钻进时，下接头受到的扭矩在不断发生改变，螺旋轴会带动中筒体、下筒体不断进行上下移动，挤压碟簧耐磨调整套环、碟簧，配合所形成的空腔也会随着中筒体而进行上下移动；此时，钻井液流入机械式钻柱粘滑振动监测装置，一部分钻井液在下接头处流出，另一部分钻井液在中筒体处经过预设的通道流入由中筒体、下筒体和泄压孔外壳配合形成的空腔内；
[0016]步骤S4、当井下发生粘滑振动时，下接头受到的扭矩瞬间增大，螺旋轴会带动中筒体、下筒体迅速向下移动，挤压碟簧耐磨调整套环和碟簧，配合所形成的空腔也会随着中筒体、下筒体而向下移动；当扭矩增大至超过初始预设的监测扭矩时，空腔与泄压孔外壳上的水眼连通，部分钻井液从水眼流出，进行降压的操作；
[0017]步骤S5、当井口的工作人员观测到降压的信号时，及时进行相关作业；
[0018]步骤S6、待粘滑振动消失后，下接头受到的扭矩减小，碟簧由于压缩会产生较大的弹力，使得螺旋轴、中筒体、下筒体向上移动；
[0019]步骤S7、当扭矩降低至初始预设的监测扭矩时，空腔与泄压孔外壳上的水眼分离，钻井液压力逐渐恢复，降压信号消失。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术可以在井下发生粘滑振动时进行降压的操作，作为信号及时反馈给井口的工作人员以迅速开展相关工作，防止钻柱及钻头由于粘滑振动而出现损坏；
[0022](2)本专利技术可以通过调节碟簧耐磨调整套环来预设监测扭矩的大小，扭矩调节范围广泛；
[0023](3)本专利技术能够在粘滑振动消失后实现自动复位。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的结构示意图；
[0025]图2为螺旋轴的结构示意图；
[0026]图3为螺旋套筒的剖面图；
[0027]图4为中筒体的剖面图；
[0028]图5为下筒体的剖面图。
[0029]图中所示：1
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上接头，2
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上接头连接块，3
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减震缓冲环，4
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密封圈Ⅰ，5
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螺旋轴，6
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螺旋套筒，7
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中筒体，8
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下筒体，9
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水眼，10
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碟簧耐磨调整套环，11
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泄压孔外壳，12
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碟簧，13
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密封圈Ⅱ，14
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下接头连接块，15
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下接头。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
[0031]如图1～5所示，本专利技术的一种机械式钻柱粘滑振动监测装置，包括上接头1、上接头连接块2、螺旋轴5、螺旋套筒6、中筒体7、下筒体8、泄压孔外壳11、下接头连接块14、下接头15；
[0032]所述上接头1、上接头连接块2、螺旋轴5、中筒体7、下筒体8依次从上到下螺纹连
接，所述螺旋套筒6、泄压孔外壳11、下接头连接块14、下接头15依次从上到下依次螺纹连接，所述下筒体8下端上依次从上到下套设有碟簧耐磨调整套环10、碟簧12；
[0033]所述螺旋轴5螺旋配合安装在螺旋套筒6内，所述泄压孔外壳11套住螺旋套筒6下端、中筒体7、下筒体8、碟簧耐磨调整套环10、碟簧12；所述下筒体8的下端位于下接头连接块14内，所述下碟簧耐磨调整套环压在所述下接头连接块14的上端面上；所述中筒体7、下筒体8与泄压孔外壳11之间具有空腔，所述中筒体7上设有与空腔相通的通道，所述泄压孔外壳11上设有位于空腔下方的水眼9；所述上接头连接块2底部设有减震缓冲环3。
[0034]本实施例的工作原理为：当正常钻进时，螺旋轴5、中筒体7、下筒体8随着扭矩大小的变化而进行上下移动，此时空腔与水眼9分离，钻井液仅从下接头15处流出；当井下发生粘滑振动时，下接头15停止旋转，螺旋轴5、中筒体7、下筒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械式钻柱粘滑振动监测装置，其特征在于，包括上接头(1)、上接头连接块(2)、螺旋轴(5)、螺旋套筒(6)、中筒体(7)、下筒体(8)、泄压孔外壳(11)、下接头连接块(14)、下接头(15)；所述上接头(1)、上接头连接块(2)、螺旋轴(5)、中筒体(7)、下筒体(8)依次从上到下螺纹连接，所述螺旋套筒(6)、泄压孔外壳(11)、下接头连接块(14)、下接头(15)依次从上到下依次螺纹连接，所述下筒体(8)下端上依次从上到下套设有碟簧耐磨调整套环(10)和碟簧(12)；所述螺旋轴(5)螺旋配合安装在螺旋套筒(6)内，所述泄压孔外壳(11)套住螺旋套筒(6)下端、中筒体(7)、下筒体(8)、碟簧耐磨调整套环(10)、碟簧(12)；所述下筒体(8)的下端位于下接头连接块(14)内，所述碟簧(12)两端分别固定在碟簧耐磨调整套环(10)上，所述的碟簧耐磨调整套环(10)固定在下接头连接块(14)上，所述中筒体(7)与泄压孔外壳(11)之间具有空腔，所述中筒体(7)上设有与空腔相通的通道，所述泄压孔外壳(11)上设有位于空腔下方的水眼(9)。2.根据权利要求1所述的一种机械式钻柱粘滑振动监测装置，其特征在于，所述上接头连接块(2)底部设有减震缓冲环(3)。3.根据权利要求1所述的一种机械式钻柱粘滑振动监测装置，其特征在于，所述螺旋轴(5)与螺旋套筒(6)之间均设有密封圈Ⅰ(4)。4.根据权利要求1所述的一种机械式钻柱粘滑振动监测装置，其特征在于，所述下筒体(8)与泄压孔外壳(11)之间设有密封圈Ⅰ(4)。5.根据权利要求1所述的一种机械式钻柱粘滑振动监测装置，其特征在于，所述下筒体(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维，王维旭，严俊涛，李斌，宋科雄，黄伟，陈马林，肖良平，颜杨，
申请(专利权)人：重庆页岩气勘探开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：