一種適用於氣體鑽井的橫向減震器的製作方法

2023-05-12 18:11:51

專利名稱：一種適用於氣體鑽井的橫向減震器的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是鑽井工程所用的一種適用於氣體鑽井的橫向減震器。
背景技術：
由於氣體鑽井的循環介質為氣體，氣體本身阻尼小，且當壓力變化時 氣體體積變化大，引起氣體鑽井過程中鑽柱振動加劇，隨著氣體鑽井技術 的進一步發展，鑽具疲勞斷裂事故迅速增加。鑽柱振動主要包括縱向振動、 橫向振動及扭轉振動，而這三種形式的振動往往不是獨立存在的，常常以 耦合振動形式，為減少氣體鑽井時鑽具疲勞斷裂事故，當前主要採用的方 法採用新鑽具，但隨著氣體鑽井數量的增加，若完全採用新鑽具，鑽井成 本迅速增加，因此研製適合氣體鑽井的鑽柱減震器極其必要。
目前也開發了多種減小縱向振動的減震器，但橫向減震器仍然較少， 且難以應用到氣體鑽井。例如現有技術中此類似的橫向減震器有以下專 利文獻予以批露。中國專利ZL92243440. 9 (1993年12月15日授權)描述 了一種油氣井測試作業中保護壓力計及其時種等儀器的工具，它主要由上 下接頭通過心軸聯結在一起，彈性體通過浮滑套安裝在心軸上，彈性體由 螺旋彈簧、摩擦塊及外筒構成，螺旋彈簧兩端分別安裝在滑套凹槽內及摩 擦塊凹槽內，摩擦塊下端裝入外筒的下端內，上端裝入活動擋圏內，通過 螺釘將活動擋圈與外筒上端、滑套聯結在一起。該裝置與縱向減震器配合 使用，可以防止由於射孔彈爆炸對儀器產生的損壞。該項技術雖不能直接 應用於鑽柱減小橫向振動，但為我們提供了一種設計思路，即讓徑向產生 一個可以自動伸縮的彈性扶正裝置，即可實現橫向減震。
設計氣體鑽井橫向減震器存在的主要問題是氣體鑽井易出現井壁坍 塌，減震機構應具備自動收回功能，以減小卡鑽風險；氣體鑽井井徑擴大率較大，減震機構應具備自適應井徑功能。本發明將解決以上兩個問題， 提供一種適用於氣體鑽井的橫向減震器。

發明內容
為解決氣體鑽井鑽柱橫向振動，本發明提供了 一種適用於氣體鑽井的 橫向減震器，由本體及減震機構兩部分組成，其特徵是多個減震機構呈 螺旋狀分布於本體上，其中減震機構由緊固螺釘、緊固環、輪轂、滾軸、 底座、橡膠氣囊幾部分組成。
本發明的目的在於提供一種操作方便、結構簡單、穩定性好且適用於 氣體鑽井的橫向減震器，若與縱向減震器相配合使用可以大大減少氣體鑽 井鑽具疲勞斷裂事故。本發明利用氣體鑽井過程中，鑽柱內外壓差使橡膠 氣囊變形，並推動減震機構，以氣柱為彈性元件實現吸震、減震。
本發明還採用如下技術方案
本體為一管狀結構，上、下端部有螺紋與其它鑽具相聯，本體上螺旋 分布了多個方形開口安裝減震機構，開口內部有一臺階圓弧面限定減震機 構伸出位移，整個本體內部有臺階圓弧面安裝橡膠氣囊，且本體上分布多 個螺釘孔安裝緊固螺釘。緊固環為一環狀結構，其上分布多個螺紋孔，緊 固螺釘與之相匹配，中間的緊固環主要是防止減震機構掉入本體內部，而 兩端的緊固環不僅起防掉功能，而且起密封作用，防止氣體從端部直接通 過本體開口進入環空，因此中間緊固環的螺釘孔可以少開，而端緊固環的 螺釘孔應加密，且在安裝時螺釘上應加密封膠。輪轂、滾軸、底座組成減 震伸縮機構，輪轂套於滾軸上，且輪轂兩端為圓球形，滾軸套於底座支架 上的兩圓孔中，底座兩側均為圓弧面，內側與橡膠氣囊相配，外側與輪轂 面相配且留有一定間隙。橡膠氣囊為管狀結構，材料為彈性、韌性較好的 橡膠材料，它是實現自動伸縮的主要元件，且其上與本體螺釘孔相應位置分布有多個螺釘孔。
本橫向減震器如下優點
1、 利用氣體鑽井時鑽柱內、外內外壓差可實現減振裝置自動伸縮；
2、 利用氣體作為彈性元件，且有非常有效的吸震、減震作用。
3、 結構簡單、操作方便，穩定性好，使用過程中性能發揮穩定。


圖l本發明專利結構示意圖

1.本體 2.減震機械
圖2減震機構局部詳圖
1.本體 3.緊固螺釘4.緊固環 5.輪轂 6.滾軸 7.底座 8.橡膠氣囊 圖3減震機構收回狀態 圖4減震機構伸出狀態
具體實施例方式
現結合圖1、圖2、圖3及圖4對本發明做進一步的描述。適用於氣體 鑽井的橫向減震器主要是利用氣體鑽井過程中，鑽柱內、外氣壓差實現減 震機構伸縮，而且以氣體作為彈性元件，實現極好的吸震、減震作用。
在使用前，首先按照圖l裝配，圖2為其局部詳細結構，為保證橡膠 氣囊8的密封性，在裝配時應在橡膠氣囊8外則塗上密封脂，在安裝緊固 螺釘3時應在其上塗上密封膠。將該工具安裝於鑽具給合中，其安裝位置 基本原則是鑽柱振動極為劇烈位置，且與縱向減震器配合使用。
在起、下鑽的過程中，由於鑽柱內氣壓小，減震器的與井壁發生撞時， 減震機構2自動收回到本體1內，如圖3所示。而緊固環4的作用可起到防止減震機構落入鑽具內部。在氣體鑽井過程中，由於井壁極易發生坍塌，
減震機構2自動收回特性可以減少卡鑽風險。
在鑽進過時，鑽柱內的氣壓大於環空中氣壓，在壓差的作用下，橡膠 氣囊8變形，並推動減震機構2上的輪轂5、滾軸6、底座7徑向伸出，且 底座7底部的臺肩與本體1開口處的臺肩可以限制減震機構2的伸出量。 當鑽柱發生橫向振動時，減震機構2與井壁發生碰撞，在內外氣壓的作用 下，減震機構2將部分衝擊力傳遞給氣柱，這樣就利用了氣體作為彈性元 件進行吸震、減震。通常情況下，鑽柱是旋轉的，因此該減震機構2設計 了輪轂5、滾軸6，當鑽柱旋轉時，輪轂5可以旋轉，大大減小井壁對減震 機構2的摩損，增加減震器的使用壽命。
權利要求
1、一種適用於氣體鑽井的橫向減震器，由本體(1)及減震機構(2)兩部分組成，其特徵是多個減震機構(2)呈現螺旋轉分布於本體(1)上，其中減震機構由緊固螺釘(3)、緊固環(4)、輪轂(5)、滾軸(6)、底座(7)、橡膠氣囊(8)組成。
2、 按照權利要求1所述的一種適用於氣體鑽井的橫向減震器，其特徵 是本體(1)為一管狀結構，上、下端部有螺紋與其它鑽具相聯，本體(1) 上螺旋分布了多個方形開口安裝減震機構(2)，開口內部有一臺階圓弧面 限定減震機構(2)伸出位移，整個本體(1)內部有臺階圓弧面安裝橡膠氣 囊(8)，且本體(1)上分布多個螺釘孔安裝緊固螺釘(3)。
3、 按照權利要求1所述的一種適用於氣體鑽井的橫向減震器，其特徵 是緊固環(4)為一環狀結構，其上分布多個螺紋孔，緊固螺釘(3)與之相 匹配。
4、按照權利要求l所述的一種適用於氣體鑽井的橫向減震器，其特徵 是輪轂(5)、滾軸(6)、底座(7)組成減震伸縮機構，輪轂(5)套於滾 軸(6)上，且輪轂(5)兩端為圓球形，滾軸(6)套於底座(7)支架上的 兩圓孔中，底座(7)兩側均為圓弧面，內側與橡膠氣囊(8)相配，外側與 輪轂(5)面相配且留有一定間隙。
5、按照權利要求1所述的一種適用於氣體鑽井的橫向減震器，其特徵 是橡膠氣囊(8)為管狀結構，且其上與本體(1)螺釘孔相應位置分布有螺 釘孔。
全文摘要
本發明提供了一種適用於氣體鑽井的橫向減震器，由本體及減震機構兩部分組成，其特徵是多個減震機構呈現螺旋轉分布於本體上，其中減震機構由緊固螺釘、緊固環、輪轂、滾軸、底座、橡膠氣囊幾部分組成。本發明利用氣體鑽井時鑽柱內、外內外壓差可實現減振裝置可實現自動伸縮；利用氣體作為彈性元件，且有非常有效的吸震、減震作用；結構簡單、操作方便，穩定性好，使用過程中性能發揮穩定。本發明實現了減震機構應具備自動收回功能，以減小卡鑽風險，且根據氣體鑽井井徑擴大率較大，實現了減震機構應具備自適應井徑功能。
文檔編號E21B17/02GK101644144SQ20081013883
公開日2010年2月10日 申請日期2008年8月4日 優先權日2008年8月4日
發明者波 唐, 趙金海, 韓來聚 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鑽井工藝研究院