[发明专利]一种钻柱多级减震装置

说明书

本发明公开了一种钻柱多级减震装置，钻柱连接杆与减震筒一固定连接，减震筒一与减震筒二之间设置有空气机械式减震器，所述的减震筒二内设置有所述的弹性减震筒，减震筒二与所述的减震筒三连接，且减震筒三内设置有液压弹簧式减震器，花键轴设置在所述的减震筒一、减震筒二和减震筒三内，花键轴的外端设置有花键。本发明通过设置空气机械式减震器和液压弹簧式减震器相结合的形式，并辅助以采用连接销连接的弹性减震筒和弹性减震杆，实现了多级减震的效果，可以很好的满足深井甚至超深井的钻探要求，有效的提高了钻柱的使用寿命，降低钻柱的振动，此外，本发明还设置了减震弹簧，进一步提高了其减震效果。

技术领域

本发明涉及一种钻柱多级减震装置，属于钻井设备技术领域。

背景技术

钻柱是钻头以上、水龙头以下的钢管柱的总称。钻柱主要包含方钻杆，钻杆，钻铤等钻井用具。在实际深井的钻井过程当中，井下环境非常恶劣，导致钻柱的受力情况十分复杂，钻柱总是承受着压力、拉力、弯曲、扭力等载荷。在这些载荷的作用下，钻柱在向下钻进的过程中经常会伴随着不稳定的振动状态。钻柱振动形式主要有以下三种：纵向振动、横向振动、扭转振动。而对直井而言，钻柱疲劳破坏主要是由钻柱纵向振动引起的。钻柱纵向振动是沿轴线方向进行的。它的振动形态就像是在弹簧下端悬挂着重物在上下振动。钻柱的纵向振动是直井钻井中钻柱振动最严重的一种振动形式。

钻柱的纵向振动会使加在钻头上的钻压不均匀，钻头因为钻柱的剧烈振动而跳离井底，冲击力就会使钻头加速磨损，这样钻头的使用寿命将变短，也导致了钻头的总进尺和机械钻速大幅度下降。当钻柱振动过于激烈时，会引起钻机和井架的剧烈振动，因而对地面设备也有一定的破化性。钻柱剧烈振动的同时也会导致钻柱与钻柱之间的连接接头发生破损，通常是钻铤断裂与钻杆断裂。钻头所产生的纵向振动频率与钻柱自身纵向振动频率接近时，钻柱将会发生纵向共振。当钻柱纵向剧烈共振时，钻柱所受的力会非常大，钻柱的振动振幅也会很大，这就导致了钻柱的断裂或粘扣现象的发生。

所以为了降低钻井成本，提高钻井效率以及发展钻井技术，需要设计钻柱减震装置，目前的钻柱减震装置一般采用一级减震结构，比如采用单一的液压弹簧式减震器、空气机械式减震器和全液压式减震器，这些减震器在一定程度上降低了钻柱的冲击载荷，但是，在4500-6000m范围内的深井以及6000-9000m超深井钻探中，这种单一的减震器已经难以满足减震需要，钻柱仍然容易出现断裂或粘扣现象，因此，需设计一种新型的多级减震装置，以便满足深井钻探的需要。

发明内容

本发明针对现有的技术问题，提供一种钻柱多级减震装置，目的是满足深井钻探的需要，拟解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钻柱多级减震装置，其包括钻柱连接杆、减震筒一、空气机械式减震器、弹性减震筒、减震筒二、花键轴、液压弹簧式减震器、减震筒三和花键，其特征在于，所述的钻柱连接杆与所述的减震筒一固定连接，所述的减震筒一与所述的减震筒二之间设置有所述的空气机械式减震器，所述的减震筒二内设置有所述的弹性减震筒，所述的减震筒二与所述的减震筒三连接，且所述的减震筒三内设置有液压弹簧式减震器，所述的花键轴设置在所述的减震筒一、减震筒二和减震筒三内，所述的花键轴的外端设置有花键。

进一步，作为优选，所述减震筒一远离所述的钻柱连接杆的一端为阶梯孔，且减震筒一内定位设置有连接块，所述的花键轴的远离花键端设置有定位凸起，所述的定位凸起与所述的连接块之间设置有空气机械式减震器，所述的减震筒二套设在所述的减震筒一内，且减震筒一与减震筒二之间可伸缩设置，所述的花键轴上位于减震筒二内的位置还固定设置有螺母，所述的螺母靠近花键的端设置有弹性减震筒，所述的弹性减震筒套设在弹性减震杆上，所述的弹性减震杆套设在连接筒上，且所述的连接筒套设在所述的花键轴上，所述的花键轴的径向上设置有销孔，所述的销孔内设置有连接销，所述的连接销穿设在所述的连接筒与花键轴上，以便将连接筒固定于所述的花键轴上，所述的花键轴上位于减震筒三内的位置设置有凸起，所述的凸起上定位设置有液压弹簧式减震器，减震筒二与减震筒三之间可伸缩设置。