[实用新型]周向减震工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气钻井的配套装置领域，特别涉及一种周向减震工具。

背景技术

在钻井过程中，钻柱的振动主要包括：横向振动、纵向振动和扭向振动，以及上述三种振动的耦合振动。当钻遇硬度较高的地层时，钻具容易产生周向振动，损坏PDC(Polycrystalline Diamond Compact bit聚晶金刚石复合片)钻头的切削齿，影响钻头的使用效果，降低钻头寿命。

一般的，正常钻进过程中，PDC钻头在钻压的作用下不断吃入岩石，依靠钻柱提供的扭力不断旋转剪切破碎岩石。当地层岩石硬度高或钻头切入地层过深，钻头切削片处的扭矩不足以破岩时，钻头会暂时停止转动，而此时地表钻盘还在持续转动，此时上、下部钻杆出现不同转速。由于钻杆具有刚性，钻杆开始积聚扭矩能量。当钻杆积聚的扭矩能量大于钻头破岩能量时，钻头破碎岩石，此时钻柱上的扭矩能量突然释放，钻头会高速旋转。当钻柱的旋转速度降到静态摩阻起作用的临界值以下时停止旋转，上述这种持续周期约1～40s(秒)的“卡－滑”现象就是粘滑振动现象。由于上述粘滑振动过程也是一个能量积累和释放的过程，粘滑振动过程中扭矩的波动很大，这不仅会严重影响钻井效率，也威胁着钻井安全。例如，当实际的扭矩过大，甚至超过设备所能承受的扭矩极限时，会致使钻井无法进行。为了保证钻井能够持续稳定地进行，有必要提出一种周向减震工具，以消除上述周向的粘滑振动。

现有的周向减震工具通常由碟簧和多头螺纹副组合形成。该工具在使用时，由于多头螺纹副长时间使用时容易发生自锁导致工具失效，严重影响现场应用效果。

因此，有必要提出一种新的周向减震工具，以减轻钻具周向的粘滑振动，实现保护钻具和辅助提高钻头破岩效率的功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种周向减震工具，以减轻钻具周向的粘滑振动，实现保护钻具，辅助提高钻头破岩效率的功能。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种周向减震工具，包括：

电力供应系统以及与所述电力供应系统电性连接的振动监控系统和周向减震执行系统；

所述振动监控系统包括振动测量传感器和监控处理单元；

所述周向减震执行系统包括第一壳体以及设置在所述第一壳体内的往复运动机构，该机构包括往返冲击锤和套设在所述往返冲击锤外的往返运动缸；

所述往返冲击锤与所述往返运动缸之间形成有相隔离的往返腔体，所述往返冲击锤上设置有进液通孔，所述进液通孔能与所述往返腔体相连通形成进液通道；

所述往返运动缸上设置有第一排液口，所述第一壳体设置有能与所述第一排液口相连通的第二排液口，所述往返腔体能依次与所述第一排液口、第二排液口相连通形成出液通道；

当所述监控处理单元根据所述振动测量传感器获取的振动信号控制所述电力供应系统向所述周向减震执行系统供电时，所述进液通道、出液通道与所述往复运动机构相连通，所述往返冲击锤、往返运动缸能作周向往返转动；

用于连接钻头的钻头接头，所述钻头接头上端的内侧与所述往返冲击缸相连接，其外侧通过传力机构与所述第一壳体相连接。

在优选的实施方式中，所述传力机构为花键与键槽的配合机构。

在优选的实施方式中，所述第一排液口的个数为偶数个，

所述第一壳体呈中空的圆柱体，其内壁上形成有连通所述第一排液口的环形排液槽。

在优选的实施方式中，所述周向减震执行系统还包括：

用于控制所述往返冲击锤上设置有进液通孔启闭的第一电磁密封块；

用于控制所述第一排液口启闭的第二电磁密封块；

与所述第一电磁密封块相配合的第一纵向压簧；

与所述第二电磁密封块相配合的第二纵向压簧；

所述第一电磁密封块、第二电磁密封块分别与所述监控处理单元电性连接；

所述进液通孔和所述第一排液口的个数相同且均为偶数个，所述第一电磁密封块交替控制一半所述进液通孔开启，另一半关闭；所述第二电磁密封块交替控制一半所述第一排液口开启，另一半关闭。

在优选的实施方式中，所述往返运动缸为变直径的中空圆柱体，其上部直径尺寸大于下部；其上部内孔截面由四段圆弧和四个直线段形成两个对称的扇形空间，所述往返运动缸下部内径小于或等于所述四段圆弧中直径较小的圆弧的直径；

所述往返冲击锤为中空的筒体，其下部外侧轮廓由四段圆弧和四个直线段形成两个对称的扇形凸起，