【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油钻采井下工具，特别是涉及一种双向衡力防制动随钻减震器及工作方法。
技术介绍
1、在油气田钻井作业中，随着井深和井身结构的变化，通过地面钻机施加给钻头的载荷很难平稳传递到位，经常因钻具摩阻的不确定性导致钻头上的工作载荷忽大忽小。当工作载荷小于正常载荷时，钻时慢，效率低，也会加速钻头磨损。而突然增高的载荷则会引起钻头制动和钻柱弹跳震动。因此，采用防制动减震技术将会大幅提高钻井效率。
2、减震器利用工具内部的减震元件吸收或减小钻井过程中钻头的冲击负荷、钻柱的震动负荷以及旋转破岩时的扭转负荷，从而保护钻头和钻具，达到降低钻井成本，提高钻井工作效率的目的。常用的减震器包括机械式减震器和液压式减震器。钻柱所产生的的震动是纵向和扭转的复合震动，使用双向减震器可以减少或者消除钻头旋转引起的震动，可以在很大程度上消除震动源，因此，具有轴向和扭转双重减震作用的双向减震器往往具有更好的减震效果。
3、液压式减震器采用硅油作为液体弹簧，其刚度取决于硅油的容积和充满的程度，然而液压式减震器对密封要求极高，密封件磨损导致漏油和井温变化对硅油影响十分敏感，其可靠性不如机械式减震器。机械式的双向减震器核心为一对大螺旋螺纹副，其对螺纹副加工精度有极高要求，并且该结构普遍采用多头螺纹副，造价昂贵。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种双向衡力防制动随钻减震器及工作方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案具体如下：
3、一种双向衡力防
4、所述平衡外筒的内孔的上部装有平衡活塞，下部设有调整螺母和阻尼弹簧，并预留有调整螺母和阻尼弹簧的运行空间；所述平衡外筒下部的母扣端与蓄能外筒的公扣端连接；所述蓄能外筒内装有蓄能弹簧和第二推力滑动器，所述蓄能外筒的母扣端连接在动力外筒上；密封芯轴穿过蓄能弹簧和阻尼弹簧插入在平衡活塞中；
5、所述动力外筒中部的内壁面上设有第二多线螺旋齿，动力芯轴的上部穿过动力外筒连接在密封芯轴内孔的下部螺纹上，所述动力芯轴中部的外壁面上设有第一多线螺旋齿，所述第一多线螺旋齿和动力外筒的第二多线螺旋齿相互啮合。
6、其中，所述动力总成包括动力外筒和动力芯轴；位于所述第一多线螺旋齿下方的动力芯轴外壁面上设有滑动面，位于第二多线螺旋齿下方的动力外筒的内壁面上设有摩擦环，位于摩擦环下方的动力外筒内壁面上设有用于保持动力外筒和动力芯轴相互密封的密封组件，所述动力芯轴通过滑动面与摩擦环之间配合调整以保持与动力外筒同轴。
7、其中，所述动力芯轴的直螺纹端穿过动力外筒后与密封芯轴内孔的下部螺纹连接，密封芯轴下端的密封芯轴端面和动力外筒上端的动力外筒端面相抵，约束动力芯轴的移动位置。
8、其中，所述动力外筒的内壁面上设有第一台肩，所述动力芯轴上设有第二台肩，所述第二台肩位于第一多线螺旋齿的上方，第一台肩位于第二台肩上方，第一台肩和第二台肩相互配合限定双向衡力防制动随钻减震器的工作行程。
9、其中，所述蓄能总成包括蓄能外筒及蓄能弹簧；所述密封芯轴的下部外壁面上设有第三台肩，所述第二推力滑动器套设在密封芯轴上，并抵靠到第三台肩上；所述蓄能外筒的内壁面上设有第四台肩；所述第二推力滑动器的上方设有蓄能弹簧，所述蓄能弹簧的上端抵靠第四台肩。
10、其中，所述阻尼总成包括平衡外筒和套设在密封芯轴上的阻尼弹簧，所述阻尼弹簧的下端抵靠在蓄能外筒的第一公扣端面上。
11、其中，通过所述调整螺母和密封芯轴外壁面上的螺纹配合进而调整推动第一推力滑动器压紧阻尼弹簧，所述调整螺母可通过止推螺钉限位锁定。
12、其中，所述密封芯轴上的密封面穿过平衡活塞的内孔，所述平衡活塞的上端抵靠在上部接头的第二公扣端面上。
13、其中，所述平衡活塞的外壁面上设有第一密封圈，内壁面上设有第二密封圈，动力外筒的摩擦环下方的内壁面上设有用于保持动力外筒和动力芯轴相互密封的密封组件，所述第一密封圈、第二密封圈和密封组件之间的密闭空腔中加注有液压油。
14、本专利技术所述的双向衡力防制动随钻减震器的工作方法，具体为：来自钻机的动态钻压和扭矩载荷，通过动力芯轴上的第一多线螺旋齿传递至下部钻具；在正常设定的工作载荷时，动力外筒受钻机扭力旋转，带动动力芯轴将扭矩传递至下部钻头同步旋转；
15、所述双向衡力防制动随钻减震器的动力总成受钻头变化工作扭矩增大或制动时，动力芯轴扭矩增大，与动力外筒产生旋转角度位移，此旋转位移使动力芯轴上的第一多线螺旋齿旋入动力外筒，产生轴向缩短，压缩蓄能弹簧，吸收保存过载扭矩，钻头离开地层或降低与地层的接触力，制动扭矩降低，保持平衡钻进；
16、所述双向衡力防制动随钻减震器受钻柱进给力不足导致钻头扭矩减小时，蓄能弹簧释放轴向推力，推动动力芯轴伸出，保持钻头与地层足够的接触力；
17、所述双向衡力防制动随钻减震器的蓄能总成中可动态调整钻头载荷，其中蓄能弹簧受动力芯轴的驱动，吸收储存过载扭矩，待钻机扭矩不足时释放并补偿给钻头，保持钻头具备恒定的工作载荷；
18、所述双向衡力防制动随钻减震器具备反向阻尼作用，以缓解蓄能弹簧释放时的冲击力；在动力芯轴受扭力向上收缩，蓄能弹簧被压缩，同时阻尼弹簧释放；动力芯轴上的扭力降低或消失时，积累在蓄能弹簧上的力突然释放，动力芯轴快速伸出；阻尼弹簧在动力芯轴伸出时压缩，越接近工作行程末端，阻尼弹簧的压缩力越大，动力芯轴的移动速度越低，保证钻头平稳接触地层。
19、同现有技术相比，本专利技术的突出效果在于：
20、本专利技术的双向衡力防制动随钻减震器可以用于钻机和钻头之间的钻柱中，调节因载荷变化导致的钻柱震动。采用该双向衡力防制动随钻减震器可以更好的调节钻机与钻头的载荷传递。
21、该双向衡力防制动随钻减震器具备静压平衡能力，平衡活塞将芯轴和外筒之间的空腔密封起来，可加入液压油，以保持长效润滑。平衡活塞可以左右移动，以平衡工具在井筒中的液柱静压，保证了密封圈两边的压力平衡，避免密封件单向承压，提高了工具使用寿命。
22、下面结合附图说明和具体实施例对本专利技术的双向衡力防制动随钻减震器及工作方法作进一步说明。
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1.一种双向衡力防制动随钻减震器，其特征在于：包括静压平衡总成、阻尼总成、蓄能总成和动力总成；所述静压平衡总成包括上部接头(1)，所述上部接头(1)的公扣端与平衡外筒(3)上部的母扣端相连；
2.根据权利要求1所述的双向衡力防制动随钻减震器，其特征在于：所述动力总成包括动力外筒(12)和动力芯轴(13)；位于所述第一多线螺旋齿(101)下方的动力芯轴(13)外壁面上设有滑动面(103)，位于第二多线螺旋齿(102)下方的动力外筒(12)的内壁面上设有摩擦环(14)，位于摩擦环(14)下方的动力外筒(12)内壁面上设有用于保持动力外筒(12)和动力芯轴(13)相互密封的密封组件(15)，所述动力芯轴(13)通过滑动面(103)与摩擦环(14)之间配合调整以保持与动力外筒(12)同轴。
3.根据权利要求1所述的双向衡力防制动随钻减震器，其特征在于：所述动力芯轴(13)的直螺纹端穿过动力外筒(12)后与密封芯轴(8)内孔的下部螺纹连接，密封芯轴(8)下端的密封芯轴端面(104)和动力外筒(12)上端的动力外筒端面(105)相抵，约束动力芯轴(13)的移动位置。<...
【技术特征摘要】
1.一种双向衡力防制动随钻减震器，其特征在于：包括静压平衡总成、阻尼总成、蓄能总成和动力总成；所述静压平衡总成包括上部接头(1)，所述上部接头(1)的公扣端与平衡外筒(3)上部的母扣端相连；
2.根据权利要求1所述的双向衡力防制动随钻减震器，其特征在于：所述动力总成包括动力外筒(12)和动力芯轴(13)；位于所述第一多线螺旋齿(101)下方的动力芯轴(13)外壁面上设有滑动面(103)，位于第二多线螺旋齿(102)下方的动力外筒(12)的内壁面上设有摩擦环(14)，位于摩擦环(14)下方的动力外筒(12)内壁面上设有用于保持动力外筒(12)和动力芯轴(13)相互密封的密封组件(15)，所述动力芯轴(13)通过滑动面(103)与摩擦环(14)之间配合调整以保持与动力外筒(12)同轴。
3.根据权利要求1所述的双向衡力防制动随钻减震器，其特征在于：所述动力芯轴(13)的直螺纹端穿过动力外筒(12)后与密封芯轴(8)内孔的下部螺纹连接，密封芯轴(8)下端的密封芯轴端面(104)和动力外筒(12)上端的动力外筒端面(105)相抵，约束动力芯轴(13)的移动位置。
4.根据权利要求1所述的双向衡力防制动随钻减震器，其特征在于：所述动力外筒(12)的内壁面上设有第一台肩(106)，所述动力芯轴(13)上设有第二台肩(107)，所述第二台肩(107)位于第一多线螺旋齿(101)的上方，第一台肩(106)位于第二台肩(107)上方，第一台肩(106)和第二台肩(107)相互配合限定双向衡力防制动随钻减震器的工作行程。
5.根据权利要求1所述的双向衡力防制动随钻减震器，其特征在于：所述蓄能总成包括蓄能外筒(9)及蓄能弹簧(10)；所述密封芯轴(8)的下部外壁面上设有第三台肩(10...
【专利技术属性】
技术研发人员：李云虎，赵亮，白爽，王水生，魏小洋，
申请(专利权)人：弗润联科北京石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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