[实用新型]一种机械式多向减振器

说明书

技术领域

本实用新型涉及油气井工程与地质勘探钻井技术领域。

背景技术

现有的液压双向减振器工作原理，主要是利用液压缸内注入的201-100甲基硅油作为液体弹簧，吸收钻进过程中钻柱轴向振动冲击负荷。另外，还通过活塞内孔梯形螺旋与心轴连接，使钻柱的扭转振动冲击负荷转换成活塞的轴向分力，变换为液压缸内压，从而保持稳定的钻头工作扭矩。(详见《钻井工程技术手册》第530～532页-中国石化出版社，2005年2月第一版，2006年1月第二次印刷。)多年来，液压双向减振器在油气田钻井工程中，尤其当钻进硬地层、砾石层、软硬夹层及其它复杂地层时，为减缓钻柱的轴向振动和扭转振动产生的冲击负荷、提高钻头的工作效率、避免井下事故，发挥了一定作用。

申请人认为，从理论到国内外的应用实践都充分证明：使用钻柱减振器的真正意义在于消除或减缓钻柱旋转钻进过程中产生的振动和冲击动能、改变钻柱的固有频率。也就是说，对钻柱减振器的基本性能要求，是能够把尽可能多的具有破坏性的振动冲击能量转换为热能而及时消散掉；使钻柱的固有频率远离激振频率，避免发生谐振。

但是，《钻井工程技术手册》中介绍的液压双向减振器却都忽视了钻柱减振器的阻尼作用和正确改变钻柱固有频率的关键作用。因此，应用现场的生产和测试证明，他们生产的工具在消除或减缓钻柱振动冲击负荷峰值及避免钻柱谐振方面，效果并不明显。

另外，申请人还认为，有的液压双向减振器由于密封件设计不合理、橡胶件的耐温性能差以及密封部位制造精度太低或高压条件下液压缸变形等原因导致减振器失效，不能满足深井、超深井高温高压和复杂地质条件下钻进的要求。201-100甲基硅油作为现有液压双向减振器的液体弹簧使用，由于其粘度很低，在高温(150℃以上)、高压(30MPa～70MPa)条件下旋转钻进时很易泄漏，而硅油稍有泄漏就会导致工具失效。甚至有时因油塞或其它密封部位渗漏，在长途运输过程中硅油不断漏失，待工具运到钻井现场时已无法使用。尤其是目前我国硅油市场对各生产厂家硅油的体积压缩率尚无技术指标要求，各生产厂家均无进行硅油体积压缩率的测试手段，于是大多生产厂家是购进固体原料勾兑成不同粘度的硅油产品，均无产品体积压缩率的性能指标介绍。减振器生产厂属盲目购进这种硅油当液体弹簧使用，其减振器在井下的刚度性能及减振效果也无人能说清楚。

另外，由于对液压双向减振器的制造精度的要求较高，钢材的价格不断上涨，硅油的市场价格也比较昂贵，致使液压双向减振器的总体成本居高不下。

再则，减振器组装完毕进行地面试验时，在上述的压力条件下，试验人员在高压“容器”和高压管路周围操作，有造成人身伤害的不安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种机械式多向减振器，使其成本低、安全性好、使用寿命长。

本实用新型的目的是这样实现的：一种机械式多向减振器，包括上接头，上接头的下端螺纹连接心轴，心轴外套置刮泥环座，刮泥环座的下端与扶正筒螺纹连接，扶正筒的下端外螺纹连接花键筒，花键筒的下端内螺纹连接导筒，导筒的下端内螺纹连接下接头；下接头内套置导杆，导杆包括从上至下的大外径段和小外径段，大外径段与心轴的下端螺纹连接；心轴与花键筒、导筒之间从上至下设有提升环、活塞和止推轴承，活塞包括活塞体和活塞接头，活塞体上设有扭矩转换机构，活塞体的下端螺纹连接活塞接头，心轴与扶正筒、花键筒、活塞体之间设有阻尼机构，在所述大外径段的两端分别设有上弹性体和下弹性体，上弹性体设置在心轴与导筒之间，下弹性体设置在小外径段与导筒之间。

本实用新型通过以上设计，将周向减振弹性体与轴向减振弹性体分离。分别由不同刚度、不同组合方式和具有不同固有频率的金属弹性元件构成，使其能在钻柱的弹性波传递过程中起到隔离器的作用。因此，钻柱中连接该减振器就能够改变钻柱的固有频率，避免钻进过程中因振源激振而产生的钻柱谐振现象。由于上、下弹性体采用的材质的改变，使减振器的制造成本大幅度降低，而整体使用寿命比现有的钻柱减振器提高3-5倍。

本实用新型的扭转振动冲击减振是采用环隙阻尼与复合组合碟簧的互补结构。这种阻尼减振结构与橡胶和硅油结构相比较，既不存在老化问题，也不可能因密封泄漏而失效。

本实用新型的另一有益效果，即无论扭转刚度与固有频率，还是轴向刚度与固有频率，都可以分别根据各自的阻尼系统和碟簧的厚度及组合方式进行调整，满足每口井工程设计的需要。

所述小外径段与导筒之间设有调节环，调节环设置在下弹性体的上方。调节环对下弹性体的压力腔的油压起调节作用，使之不受井下温度的影响。