一种具有多级减震功能的钻具减震器和减震方法技术

本发明专利技术公开了一种具有多级减震功能的钻具减震器和减震方法，包括上接头和下接头；上接头和下接头的连接部位设置有油缸外筒和油缸内筒；油缸内筒的一端连接下接头，油缸内筒的另一端连接内筒延伸件，内筒延伸件设置在上接头的内壁上；油缸外筒的一端连接上接头，油缸内筒的另一端连接外筒延伸件，外筒延伸件设置在下接头的内壁上；油缸外筒和油缸内筒之间从上至下依次设置有压板、限位管、预紧螺帽、弹簧、阻尼流道和下油缸；压板和限位管之间的环空形成上油缸，弹簧的一端固定在油缸内筒上，弹簧的另一端与预紧螺帽固定连接；上油缸的液压油通过阻泥流道下行到下油缸；上油缸内的液压油悬浮有耐压气球。压油悬浮有耐压气球。压油悬浮有耐压气球。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多级减震功能的钻具减震器和减震方法


[0001]本专利技术属于减震机械构件领域，具体属于一种具有多级减震功能的钻具减震器和减震方法。

技术介绍

[0002]当钻柱在井下服役时，由于井底钻头切削岩石的不均匀性，钻柱往往要承受拉伸、压缩、扭转等波动载荷，尤其是钻头切削岩石的不均匀性导致的震动载荷，是导致钻柱疲劳损伤，尤其是螺纹连接疲劳损伤的重要原因。因此，为了减少冲击、震动载荷对钻柱的损伤，在钻柱组合中往往需要加入减震器，以吸收钻柱的震动能量，减少震动载荷对钻柱的伤害，减少失效事故的发生。常规的减震方式有机械式减震，如通过弹簧的可压缩性减震，也有通过液体的可压缩性和流动阻尼来减震，还有通过可压缩的气体来减震，等等，这些减震结构往往只有一级减震功能。气体式减震虽然灵敏，但对气缸的密封性要求特别高，密封件易损坏，使用寿命短；以弹簧为代表的机械式减震，对弹簧材料要求高，弹簧易自身疲劳损坏而断裂，寿命较短；而液体式减震由于液体的压缩性差，减震机构回位的灵敏度低，尤其是低载荷下的高频震动减震效果欠佳。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种具有多级减震功能的钻具减震器和减震方法，以克服现有技术中气体减震、液体减震以及机械减震结构存在的不足。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种具有多级减震功能的钻具减震器，包括上接头和下接头；
[0006]所述上接头和下接头之间通过螺纹进行连接，所述上接头和下接头的连接部位设置有油缸外筒和油缸内筒；
[0007]所述油缸内筒的一端连接下接头，油缸内筒的另一端连接内筒延伸件，内筒延伸件设置在上接头的内壁上；
[0008]所述油缸外筒的一端连接上接头，油缸内筒的另一端连接外筒延伸件，外筒延伸件设置在下接头的内壁上；
[0009]油缸外筒和油缸内筒之间从上至下依次设置有压板、限位管、预紧螺帽、弹簧、阻尼流道和下油缸；
[0010]压板和限位管之间的环空形成上油缸，弹簧的一端固定在油缸内筒上，弹簧的另一端与预紧螺帽固定连接；上油缸的液压油通过阻泥流道下行到下油缸；
[0011]所述上油缸内的液压油悬浮有耐压气球。
[0012]优选的，所述耐压气球的密度与液压油的密度范围为1.07～1.09mg/mm3。
[0013]优选的，所述耐压气球的壳体材料为耐油性高强度纤维层和橡胶层复合而成。
[0014]优选的，所述耐压气球在下油缸的内部放置一个或多个。
[0015]优选的，所述限位管的轴向长度小于下油缸的轴向长度。
[0016]优选的，所述弹簧为螺旋型弹簧，弹簧套于油缸内筒上。
[0017]优选的，所述限位管接触预紧螺帽时下接头承受的压力值大于等于预紧螺帽对弹簧施加的设定预压力值。
[0018]优选的，所述内筒延伸件内表面放置有密封件，进行上油缸的密封。
[0019]优选的，所述外筒延伸件内表面放置密封件，进行下油缸的密封和限位。
[0020]一种具有多级减震功能的钻具减震器的减震方法，包括以下过程，
[0021]下接头在受压时，下接头带动预紧螺帽挤压上油缸中的液压油，耐压气球受压体积减少，下接头上行，此时以耐压气球压缩减震，形成一级减震；
[0022]下接头受压加大时，耐压气球体积进一步减少，下接头上行，限位管与预紧螺帽接触，弹簧将被压缩，此时，减震方式由气球压缩减震自然过渡到弹簧压缩减震，形成二级减震；
[0023]下接头受压载荷继续加大时，弹簧进一步压缩，上油缸的液压油通过阻泥流道下行到下油缸，下接头上行，此时，以液压阻尼和弹簧减震为主，形成三级减震；
[0024]各级减震之间通过下接头承受的压缩载荷的大小自动匹配，进行无波动的多级减震。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0026]本专利技术的一种具有多级减震功能的钻具减震器，通过设置上油缸和耐压气球进行压缩减震，形成一级减震。通过设置预紧螺帽和弹簧压缩减震，形成二级减震。通过设置阻泥流道下行到下油缸，以液压阻尼和弹簧减震为主，形成三级减震。本专利技术的钻具减震器对外部震动反应灵敏，可根据外部震动能量的大小，即时反应，自动启动多级减震方式，充分利用于气体减震，液体减震和机械减震(弹簧)的优点，同时合理规避了各种减震方式的缺点，提高了减震效果，同时增加了减震结构的使用寿命。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的一种具有多级减震功能的钻具减震器示意图；
[0028]附图中：1为上接头；2为下接头；3为油缸外筒；4为油缸内筒；5为上油缸；6为下油缸；7为弹簧；8为耐压气球；9为限位管；10为预紧螺帽；11为阻尼流道；12为内筒延伸件；13为外筒延伸件；14为压板；15为密封件；16为液压油。
具体实施方式
[0029]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0030]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，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的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0031]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0032]本专利技术的一种具有多级减震功能的钻具减震器，包括上接头1和下接头2；上接头1和下接头2之间通过螺纹进行连接，上接头1和下接头2的连接部位设置有油缸外筒3和油缸内筒4。
[0033]油缸内筒4的一端连接下接头2，油缸内筒4的另一端连接内筒延伸件12，内筒延伸件12设置在上接头1的内壁上；油缸外筒3的一端连接上接头1，油缸内筒4的另一端连接外筒延伸件13，外筒延伸件13设置在下接头2的内壁上。
[0034]油缸外筒3和油缸内筒4之间从上至下依次设置有压板14、限位管9、预紧螺帽10、弹簧7、阻尼流道11和下油缸6；压板14和限位管9之间的环空形成上油缸5，弹簧7的一端固定在油缸内筒4上，弹簧7的另一端与预紧螺帽10固定连接；上油缸5的液压油16通过阻泥流道11下行到下油缸6；上油缸5内的液压油16悬浮有耐压气球8。
[0035]本专利技术一种具有多级减震功能的钻具减震器的减震方法，包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多级减震功能的钻具减震器，其特征在于，包括上接头(1)和下接头(2)；所述上接头(1)和下接头(2)之间通过螺纹进行连接，所述上接头(1)和下接头(2)的连接部位设置有油缸外筒(3)和油缸内筒(4)；所述油缸内筒(4)的一端连接下接头(2)，油缸内筒(4)的另一端连接内筒延伸件(12)，内筒延伸件(12)设置在上接头(1)的内壁上；所述油缸外筒(3)的一端连接上接头(1)，油缸内筒(4)的另一端连接外筒延伸件(13)，外筒延伸件(13)设置在下接头(2)的内壁上；所述油缸外筒(3)和油缸内筒(4)之间从上至下依次设置有压板(14)、限位管(9)、预紧螺帽(10)、弹簧(7)、阻尼流道(11)和下油缸(6)；所述压板(14)和限位管(9)之间的环空形成上油缸(5)，弹簧(7)的一端固定在油缸内筒(4)上，弹簧(7)的另一端与预紧螺帽(10)固定连接；上油缸(5)的液压油(16)通过阻泥流道(11)下行到下油缸(6)；所述上油缸(5)内的液压油(16)悬浮有耐压气球(8)。2.根据权利要求1所述的一种具有多级减震功能的钻具减震器，其特征在于，所述耐压气球(8)的密度与液压油(16)的密度范围为1.07～1.09mg/mm3。3.根据权利要求1所述的一种具有多级减震功能的钻具减震器，其特征在于，所述耐压气球(8)的壳体材料为耐油性高强度纤维层和橡胶层复合而成。4.根据权利要求1所述的一种具有多级减震功能的钻具减震器，其特征在于，所述耐压气球(8)在下油缸(6)的内部放置一个或多个。5.根据权利要求1所述的一种具有多级减震功能的钻具减震器，其特征在于，所述限位管(9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永刚，尹成先，李露春，田波，祝国川，
申请(专利权)人：中国石油集团工程材料研究院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：