耐高溫液壓雙向減震器的製作方法

2023-08-10 15:13:01

專利名稱：耐高溫液壓雙向減震器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種耐高溫液壓雙向減震器，主要由內軸組件、活塞組件、外筒組件、工作腔室內部的液體彈簧和阻尼腔室等組成。它能同時減緩或消除鑽柱縱向和周向震動，保持正常的鑽壓和扭矩，從而減少鑽頭、鑽具及地面設備的震動破壞，可實現提高鑽速和降低鑽井成本的目的。
背景技術：
在石油鑽井過程中，通常使用減震器來減緩牙輪鑽頭鑽進過程中產生的衝擊和振動，由於液壓雙向減震器能夠同時減緩或消除鑽具的縱向和周向振動，且減震元件採用的是一種合成液壓油一娃油，無疲勞極限的限制，因此這種減震器獲得廣泛的使用。中國專利 200920099647. 9公開了一種液壓雙向減震器，包括上接頭、花鍵筒、芯軸及提升環，所述上接頭和花鍵筒於連接處設有鎖球防脫結構，鎖球防脫結構由分別設在花鍵筒和上接頭內、 外壁上且相對應的半圓形環槽及鎖定球組成，花鍵筒筒壁上設有與半圓形環槽相連通的填充孔，填充孔內螺接有絲堵，鎖定球通過填充孔填充在相對的兩半圓形環槽內。它具有徑向承載能力強、連接可靠的優點。隨著鑽井技術不斷發展和日臻成熟，深井和超深井越來越多，原來的老井也面臨著二次開採。但目前使用的減震器處於減震狀態時，液壓腔壓力很大，密封結構對工具的使用壽命影響很大。另一方面，隨鑽井的深度增加，井底溫度上升，平均的地層溫度梯度是 300C /1000m，有些地區的高溫井深度在3000m時溫度就達到160°C。井底的溫度升高會引起矽油體積膨脹、內能增大，導致工具彈性剛度增大，使得工具的減震效果大打折扣。同時，井底的溫度又對密封結構的密封材料產生影響。目前使用的減震器的極限使用溫度為120°C。 現有的減震器的使用就受到了限制。所以，需要提出一種耐高溫液壓雙向減震器。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種耐高溫液壓雙向減震器，主要由內軸組件、活塞組件、外筒組件、工作腔室的液體彈簧和阻尼腔室等組成。它能在鑽井作業中同時減緩或消除鑽柱縱向和周向震動，保持正常的鑽壓和扭矩。本實用新型的最高使用溫度可達180°C， 耐壓可達150Mpa，能夠滿足深井和高溫井的使用要求。本實用新型的目的是由下述技術方案實現的一種耐高溫液壓雙向減震器，包括內軸組件、活塞組件和外筒組件，所述內軸組件由芯軸、衝管體和衝管頭順序連接而成；所述芯軸上端設有上接頭；所述內軸組件中部套裝所述活塞組件，所述活塞組件由花鍵軸、鎖堵、鋼球、密封體、密封套和壓帽順序連接而成；所述活塞組件中的花鍵軸與所述內軸組件中的芯軸之間螺紋連接；所述內軸組件外側套裝所述外筒組件，所述外筒組件由密封接頭、 花鍵筒、油缸和下接頭順序連接而成；所述外筒組件中的花鍵筒與所述活塞組件中的花鍵軸之間花鍵連接；所述內軸組件、所述活塞組件和所述外筒組件之間分別設有密封組件； 所述活塞組件與所述外筒組件之間設有阻尼腔室，所述阻尼腔室內部填充耐磨液壓油；所述活塞組件下邊設有工作腔室，所述工作腔室內部填充矽油。本實用新型與現有技術相比具有如下優點1、由於本實用新型的密封組件設置J型滑環式組合密封，密封材料選用FBR或 FBR + PTFE材料，提高密封組件在高溫高壓條件下的使用壽命和密封性能。2、本實用新型設置兩個密封腔室即工作腔室和阻尼腔室；工作腔室內的液體可以吸收鑽頭和鑽柱的震動能量，同時阻尼腔室中的非壓縮液體高速流過環隙阻尼機構，產生大量磨擦熱，消耗部分震動和衝擊能量；使本實用新型在深井和高溫井中具有良好的減震效果。3、本實用新型的使用壽命達1000小時。以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是阻尼腔室的結構示意圖 (
圖1的A部放大圖)；圖3是工作腔室的結構示意圖 (
圖1的B部放大圖)。
具體實施方式
參見
圖1、圖2、圖3，本實用新型的耐高溫液壓雙向減震器，包括內軸組件、活塞組件和外筒組件；所述內軸組件由芯軸1、衝管體M和衝管頭25順序連接而成；所述芯軸上端設有上接頭；所述內軸組件中部套裝所述活塞組件，所述活塞組件由花鍵軸11、鎖堵13、 鋼球14、密封體15、密封套21和壓帽22順序連接而成；所述活塞組件中的花鍵軸與所述內軸組件中的芯軸之間螺紋連接；所述內軸組件外側套裝所述外筒組件，所述外筒組件由密封接頭7、花鍵筒12、油缸23和下接頭35順序連接而成；所述外筒組件的花鍵筒與所述活塞組件的花鍵軸之間花鍵連接；所述內軸組件、所述活塞組件和所述外筒組件之間分別設有密封組件；所述活塞組件與所述外筒組件之間設有阻尼腔室65，所述阻尼腔室內部填充耐磨液壓油；所述活塞組件下邊設有工作腔室66，所述工作腔室內部填充矽油。參見
圖1，在本實施例中，所述內軸組件整體成筒形，中心是輸水孔道，可向鑽頭輸送鑽井液。內軸組件由芯軸1、衝管體M和衝管頭25順序連接而成；所述芯軸上端設有上接頭；所述上接頭中心設有螺紋孔，用於與鑽杆柱的螺紋連接。為了能承受足夠的拉、壓負荷，所述上接頭與芯軸一體加工而成。所述衝管體為一薄壁圓筒，所述芯軸下部設有內螺紋，所述衝管體上端設有外螺紋，所述芯軸與衝管體螺紋連接。所述芯軸與所述衝管體的結合處設有擋圈和0形密封圈。參見圖3，所述衝管體M下端設有外螺紋，所述衝管頭25上端設有內螺紋，所述衝管體與所述衝管頭螺紋連接。所述衝管體與所述衝管頭的結合處設有擋圈和0形密封圈。參見
圖1、圖2，在本實施例中，所述內軸組件中部套裝所述活塞組件，所述活塞組件由花鍵軸11、鎖堵13、鋼球14、密封體15、密封套21和壓帽22順序連接而成；所述活塞組件中的花鍵軸11與所述內軸組件中的芯軸1之間通過九頭大導程左旋螺紋連接。參見
圖1、圖2，在本實施例中，所述內軸組件外側套裝所述外筒組件，所述外筒組件由密封接頭、花鍵筒、油缸和下接頭順序螺紋連接而成；所述外筒組件中的密封接頭、花
4鍵筒、油缸和下接頭通過梯形螺紋或特種錐度螺紋連接。所述密封接頭7、花鍵筒12、油缸 23和下接頭35的結合處分別設有擋圈和0形密封圈。所述外筒組件中的花鍵筒上設有內花鍵，所述活塞組件中的花鍵軸上設有外花鍵，所述外筒組件中的花鍵筒12與所述活塞組件中的花鍵軸11之間花鍵連接。參見圖2、圖3，在本實施例中，所述內軸組件、所述活塞組件和所述外筒組件之間分別設有密封組件；所述密封組件設有四個所述密封接頭7與所述芯軸1之間設有密封組件201，密封組件201由刮子體、擋圈、軸用J形滑環式組合密封、隔環、0形密封圈、軸用防塵圈組成。有關J形滑環式組合密封的結構屬於現有技術的範疇，也可以參見中國專利 02201840. 9中公開的內容。本實施例中的J形滑環式組合密封選用FBR (耐高溫、耐燒蝕阻燃材料)+特殊填料PTFE (聚四氟乙烯)的材料。所述衝管頭25與所述下接頭35之間設有密封組件202，密封組件202由刮子體、擋圈、軸用J形滑環式組合密封、隔環、0形密封圈、軸用防塵圈組成。所述密封組件201和所述密封組件202為內軸組件和外筒組件之間的密封組件。所述密封體15與所述油缸23之間設有密封組件203，所述密封組件203由隔套、隔環、孔用J形滑環式組合密封、0形密封圈、擋圈組成。所述密封組件203為活塞組件和外筒組件之間的密封組件。所述密封套21與所述衝管體M之間設有密封組件204，所述密封組件204由隔環、隔套、0形密封圈、擋圈、軸用J形滑環式組合密封組成。所述密封組件204為內軸組件和活塞組件之間的密封組件。四個密封組件將本實用新型的內部分隔成兩個密封腔室，密封組件202和密封組件204之間是工作腔室66，工作腔室內部填充矽油。密封組件201和密封組件203之間是阻尼腔室65，阻尼腔室內部填充L-HM32耐磨液壓油。位於阻尼腔室的中部，由花鍵軸上的花鍵與花鍵筒上的花鍵形成阻尼腔室的環隙阻尼機構。環隙阻尼機構的上邊是副阻尼腔室651，環隙阻尼機構的下邊是主阻尼腔室。上述四個密封組件中均設有隔環，隔環上有儲油槽，儲油槽內填充潤滑油。參見
圖1、圖2，在本實施例中，所述內軸組件中的芯軸上設有減磨機構，所述減磨機構位於所述外筒組件中的密封接頭7的下端。所述減磨機構由開槽墊圈8、減磨片9、半圓擋圈10組成。所述半圓擋圈安裝在芯軸1的卡圈槽內，所述減磨機構通過半圓擋圈沿芯軸的軸向限位。在本實施例中，由芯軸、活塞組件、阻尼腔室的環隙阻尼機構和工作腔室內部的矽油(也可以稱作為液體彈簧)等部分構成縱向減震機構。它的工作原理主要是利用工作腔室內部的液體彈簧在壓力作用下產生彈性變形來吸收或釋放鑽頭和鑽柱震動能量。當液體彈簧在壓縮或膨脹過程中，內軸組件相對外筒組件做縱向移動。同時，主阻尼腔室內的非壓縮液體的液流高速流過環隙阻尼機構進入副阻尼腔室(或者副阻尼腔室內的非壓縮液體的液流高速流過環隙阻尼機構進入主阻尼腔室)，並產生大量磨擦熱，消耗掉部份震動和衝擊能量。因此，縱向減震機構能吸收或減緩鑽具的縱向震動和衝擊能量。為了消除或減緩鑽柱工作時的周向震動及衝擊載荷，設計了活塞換向機構，它是由花鍵筒通過矩形花鍵副與活塞組件聯接，活塞組件內孔通過梯形螺旋副與芯軸聯接，這樣一組機構就會使扭轉震動及衝擊載荷在瞬間內轉換為工作腔室的縱向分力，從而保持較恆定的扭矩。為了進一步提高本實用新型的減震效果，所述耐高溫液壓雙向減震器的彈性剛度是35kN/cm。本實用新型的最高使用溫度可達180°C，耐壓可達150Mpa。
權利要求1.一種耐高溫液壓雙向減震器，其特徵在於包括內軸組件、活塞組件和外筒組件，所述內軸組件由芯軸(1)、衝管體(24)和衝管頭(25)順序連接而成；所述芯軸上端設有上接頭；所述內軸組件中部套裝所述活塞組件，所述活塞組件由花鍵軸(11)、鎖堵(13)、鋼球 (14)、密封體(15)、密封套(21)和壓帽(22)順序連接而成；所述活塞組件中的花鍵軸與所述內軸組件中的芯軸之間螺紋連接；所述內軸組件外側套裝所述外筒組件，所述外筒組件由密封接頭(7)、花鍵筒(12)、油缸(23)和下接頭(35)順序連接而成；所述外筒組件中的花鍵筒與所述活塞組件中的花鍵軸之間花鍵連接；所述內軸組件、所述活塞組件和所述外筒組件之間分別設有密封組件；所述活塞組件與所述外筒組件之間設有阻尼腔室(65)，所述阻尼腔室內部填充耐磨液壓油；所述活塞組件下邊設有工作腔室(66)，所述工作腔室內部填充矽油。
2.根據權利要求1所述的耐高溫液壓雙向減震器，其特徵在於所述內軸組件中的芯軸上設有減磨機構，所述減磨機構由開槽墊圈、減磨片、半圓擋圈組成。
3.根據權利要求2所述的耐高溫液壓雙向減震器，其特徵在於所述活塞組件中的花鍵軸與所述內軸組件中的芯軸之間通過九頭大導程左旋螺紋連接。
4.根據權利要求1所述的耐高溫液壓雙向減震器，其特徵在於所述外筒組件中的密封接頭、花鍵筒、油缸和下接頭通過梯形螺紋連接。
專利摘要本實用新型涉及一種耐高溫液壓雙向減震器，包括內軸組件、活塞組件和外筒組件，內軸組件由芯軸、衝管體和衝管頭順序連接而成；內軸組件中部套裝活塞組件，活塞組件由花鍵軸、鎖堵、鋼球、密封體、密封套和壓帽順序連接而成；花鍵軸與芯軸之間螺紋連接；內軸組件外側套裝外筒組件，外筒組件由密封接頭、花鍵筒、油缸和下接頭順序連接而成；花鍵筒與花鍵軸之間花鍵連接；內軸組件、活塞組件和外筒組件之間分別設有密封組件；活塞組件與外筒組件之間設有阻尼腔室，阻尼腔室內部填充耐磨液壓油；活塞組件下邊設有工作腔室，工作腔室內部填充矽油。本實用新型的使用溫度可達180℃，耐壓可達150Mpa。
文檔編號E21B17/07GK201963216SQ201120035720
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月10日 優先權日2011年2月10日
發明者付敏清, 吳方卓, 李世敏, 李方偉, 白平 申請人:天合石油集團滙豐石油裝備股份有限公司