[其他]自动送钻液力减震器

说明书

本发明是一种用于石油钻井的井下工具。

目前国内外有一种液力减震器能减缓钻具震动，保护钻头。如《石油钻采机械》1983、№1，第10页《压差式钻具减震器》中所述的液力减震器10，主要是由一长外筒和多级活塞组成，每级活塞与外筒（液缸）组成一个与钻柱内钻井液隔绝的低压腔，低压腔通过阻尼孔与钻柱外井壁环形空间相通。各级活塞行程极短，仅能在钻头、钻具轴向震动时被动地作上、下往复运动，这种运动压迫和抽吸钻柱内的钻井液，通过液体的弹性吸收及钻头喷嘴和阻尼孔的机械能——压能——动能＋热能的转换而减弱震动能。减震器上部的钻具和其下部的钻头是通过减震器内的花键副联结、传递扭矩的，花键轴仅能传递轴向震动，而不能使钻头主动推进足够长的行程而实现自动送钻。该减震器仅用于钻具减震而无其它功能。工作时减震器上部的钻柱基本是和钻头同步送进的，也就是说司钻始终不离刹把。这样，人工送钻不均匀，钻压也不太稳定。虽然钻头寿命有所增加，但机械钻速无明显提高。

本发明的目的在于在原液力减震器减震功能的基础上，发展自动送钻功能，更进一步平稳钻压，提高机械钻速，并临时用于解卡。

本发明主要是由数级相叠加的，具有大于0.4米行程的活塞头（10）、活塞杆（11）、液缸（12）机构及行程大于0.4米的伸缩杆（1）、伸缩液缸（7）组成。活塞头（10）和活塞杆（11）统称为活塞。各液缸（12）之间用螺距3～8牙／吋，锥度1：4～1：32非标准钻杆扣联接并密封。活塞杆（11）中空，可通泥浆。为了便于打捞，各活塞杆之间通过螺纹、销钉或螺栓联接成一体。原来的活塞分别做成活塞头（10）、活塞杆（11）两个另件，节省材料并便于更换易损件活塞头（10）。活塞头与液缸（12）、活塞杆与液缸均通过Y型或其它型式的橡胶密封件（4）、（8）密封，三者之间形成的空腔（14）为低压腔。伸缩杆（1）上也装有一个活塞头（10），伸缩杆与伸缩液缸（7）以花键或八方、六方相配，既将上部钻柱的扭矩传给钻头，又保证钻头相对上部可轴向运动一段行程。伸缩杆（1）可相对伸缩液缸（7）滑动的行程应选在0.4～2米之间，也可更长，对于8 1/2 吋的井眼用的自动送钻液力减震器，一般选0.7～1.5米。用于海上时，考虑到波浪起伏升沉作用，行程可选1米～2.5米。活塞相对液缸的行程和伸缩杆行程通常应是基本相等的。低压腔（14）与井壁形空通过阻尼螺钉（3）上的阻尼孔相通。每级液缸（12）上阻尼孔总面积约为该级活塞头（10）有效作用面积的1～2％。本发明的液缸（12）与活塞头（10）和活塞杆（11）组成一个独立的安装单元，有利用液缸内部的强化处理及安装维修。液缸（12）上公扣设计在液缸（12）与活塞杆（11）配合处的外径上，此处液缸（12）孔径最小，保证了管壁强度。活塞头（10）内孔与活塞杆（11）之间为7～11级动配合，配合面装O型密封圈（17）密封。活塞头（10）通过螺帽（5）或卡簧固定在活塞杆（11）。伸缩杆（1）外表面、伸缩液缸（7）内表面、液缸（12）内表面、活塞杆（11）外表面淬火，并镀高强度铬，耐磨、防蚀。伸缩液缸（7）朝井壁环空开口处装一内孔与伸缩杆表面形状吻合的刮泥圈（2），防止砂粒、岩屑进入。高压腔（15）和低压腔通过装在活塞杆上或活塞头上的合金冲洗喷嘴上极小的孔连通，可使一小部分泥浆流过，冲洗低压腔（14）内的泥沙，保护液缸（12）和活塞杆（11）及活塞头（10），冲洗喷嘴紧配合镶入活塞杆（11）或活塞头（10）。阻尼螺钉（9）的孔上盖有不锈钢网或其它网状物，阻止岩屑进入低压腔。伸缩杆（1）和另一端的液缸（12）上的接头（13）分别通过API标准钻杆扣与钻头及上部钻柱相连。必要时也可将本工具倒过来使用，也不会影响其功能。用于不同井径的自动送钻液力减震器，液缸（12）的外径是不同的，该外径应与靠近钻头的钻铤直径大致相等。如8 1/2 吋井眼可取168～85mm，液缸（12）壁厚应大于13mm。活塞的级数主要根据钻压、井径、泵容量等确定。推荐：6吋井眼，取4～5级；8 1/2 吋，取3～4级；9 5/8 吋～12 1/4 吋，取2～3级。