[发明专利]一种轴力和扭力双向复合减震器以及减震方法

说明书

本发明公开的一种轴力和扭力双向复合减震器以及减震方法，包括减震本体，减震本体包括上筒体、中筒体与下筒体，上筒体、中筒体与下筒体内穿接有芯轴；上筒体与芯轴之间设置有轴向减震结构；中筒体与芯轴之间设置有周向减震结构；减震本体内设置有防止芯轴脱出的限位结构；上筒体、中筒体、下筒体与芯轴之间围合形成润滑油腔。本发明是一种能同时减缓或消除钻具纵向及扭转振动冲击载荷的新型井下工具,实现了维持正常钻压和稳定扭矩、减少钻具及地面设备振动损坏、提高钻进速度以及降低钻进成本；本发明双向减震机构均采用了机械式减震元件，减震效果好，适用范围广，适用于各种岩性、硬度的地层、且不受井底温度等工作环境因素的影响。

技术领域

本发明涉及钻井减震工具技术领域，尤其涉及一种轴力和扭力双向复合减震器以及减震方法。

背景技术

随着深井、超深井的开采，在深度地层，地质构造越来越复杂，岩石硬度高，软硬混杂，造成井下钻进过程中扭转、纵向和横向冲击振动及憋跳钻严重，导致钻头、钻具和地面设备的振动破环，钻井周期长、钻井成本居高不下等问题越来越突出，所以需要采取钻具减震措施来消除振动的危害。

目前，经过多年的研究和应用证明，应用钻具减震器是解决钻具振动最为有效的方法，钻具减震器不仅能够调整底部钻具固有的振动和钻头的自激振荡频率提高钻头破岩效率，还能够吸收或减缓钻具振动的冲击力，从而提高钻速，降低钻井成本，提高钻井效率，在目前常用的减震器中，从原理上来讲，弹簧式减震器受井下条件的影响较小，工作频率范围较宽，其弱点是减震元件较易疲劳；气垫式减震器是在密封腔内注入一定压力的惰性气体，通过气室体积变化实现减震，特点是吸震效果好，但其致命弱点是密封结构复杂，而且注入的压力只能在地面预调，吸震范围有限；液压式减震器一种是采用可压缩硅油作为减震元件，还有一种是利用液压阻尼结构原理，其优点是使用寿命长，弱点是密封结构复杂，在使用过程汇总还要受到井温的影响。

在目前常用的减震器中，从功能结构上讲，一种是单向减震器，即具备单一功能的轴向或周向减震器，还有一种是双向减震器，即同时具备轴向和周向的双向减震器，现有的双向减震器都是在周向震级器的基础上，增加了梯形螺旋连接机构，并通过活塞换向机构，实现扭转振动和冲击载荷转换成周向振动和冲击载荷，再由周向减震机构吸收，整体结构仍然存在复杂化、减震范围小、受井下工况影响大、使用寿命短等问题，亟需进行改进。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处，提供一种轴力和扭力双向复合减震器以及减震方法，从而有效解决现有技术中存在的不足之处。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种轴力和扭力双向复合减震器，包括减震本体，所述减震本体包括由上至下依次可拆卸连接的上筒体、中筒体与下筒体，所述上筒体、中筒体与下筒体内穿接有芯轴；

所述上筒体与芯轴之间设置有轴向减震结构；

所述中筒体与芯轴之间设置有周向减震结构；

所述减震本体内设置有防止所述芯轴脱出的限位结构；

所述上筒体与下筒体上分别配合芯轴的上下两侧设置有上密封结构与下密封结构；

所述上筒体、中筒体、下筒体与芯轴之间围合形成润滑油腔，所述轴向减震结构以及周向减震结构均设置在所述润滑油腔内。

进一步，所述上筒体的顶部设置有用于和上部钻具相连接的上钻具螺纹，芯轴的底部设置有用于和下部钻具相连接的下钻具螺纹。

进一步，所述上筒体与中筒体之间以及中筒体与下筒体之间均通过锥螺纹结构进行连接。

进一步，所述轴向减震结构包括安装于上筒体与芯轴之间的轴向减震碟簧。

进一步，所述上筒体上配合轴向减震碟簧的顶部设置有承载面，所述芯轴上可拆卸的设置有承载套，减震碟簧的底部抵靠在承载套的顶部。