一种油田钻井用主动减震器 【技术领域】
本发明属于油田钻井领域一种减震器，特别是一种油田钻井用主动减震器。
背景技术
减震器通过吸收钻头跳动能量并转换成其它形式的能量来消除钻头跳动对钻井杆柱的损害，钻具破坏能引发工程事故，严重的使油井报费。目前的井下减震装置一般为补偿钻具长度的伸缩类阻尼减震器，如弹簧式被动减震，或者为液压式被动减震。弹簧式减震容易导致弹簧疲劳失效，最终载荷还是加在钻铤上。如2006年3月29日公开的中国专利CN2767638Y就公开了一种这样的减震器，其很容易造成弹簧的疲劳失效。液压式被动减震装置对其自身的活塞密封性能要求比较高，在高井下围压下(深井)，活塞要克服围压工作，极大地增加了活塞密封负荷，造成液压油易泄漏，液压油泄漏后，就丧失减震功能，工作性能不稳定，并因内部活塞无阻尼伸缩的冲击，引发重大的钻具安全隐患。若在中途更换已丧失减震功能的减震器，需要将数十吨或者上百吨的钻具从井底提上来，工作量大严重影响工作效率和增加钻井成本。所以，此类在钻具长度上伸缩补偿的减震工具井下安全系数低，有很大的工程风险。
【发明内容】
为了解决背景技术在存在的问题，本发明提供了一种油田钻井用主动减震器，本发明的减震为主动减震，依靠转子摆块旋转的陀螺效应，即发生源产生多少震动载荷，此减震装置在能力范围内产生多大的抵抗力抵抗震动，工作性能稳定可靠、减震效果好，并本减震器外筒是固定的无伸缩活动部件，其上下连接与普通钻杆扣一样的连接，所以是本安型钻具，工程安全系数很高与普通钻铤相同。
本发明的技术方案是：本发明的油田钻井用主动减震器固定安装于钻铤内，其包括动力源、磁耦合机构和减震节；所述磁耦合机构上端与动力源相连接，下端连接减震节；所述减震节包括减震轴、铰接在减震轴上的偶数个在减震轴的轴向上间隔设置的摆重块；所述磁耦合机构将动力源的旋转运动传递给减震轴从而带动摆重块旋转；摆重块在其自身惯性和向心力的作用下产生与震动方向相反的加速度从而进行减震。即依靠转子摆块旋转的陀螺效应减震；上述磁耦合机构包括外磁桶、耦合轴、隔离套；耦合轴置于外磁桶内，外磁桶与耦合轴之间设置隔离套，外磁桶与耦合轴外壁分别固定安装有多个异极磁铁块。
所述摆重块为半环形金属摆重块，其开口方向在减震轴的周向上依次间隔90度角；所述半环形金属摆重块的数量为4个；
所述减震节的数量为2‑6节，相邻两个减震节之间的旋转运动通过相邻两个减震轴的固定连接而进行传递。
所述减震节的数量为2或3节；所述减震轴(8)的横截面为正方形。
本发明的有益效果是：
1、本发明的减震器外筒无相对伸缩运动，是固定外筒，所以工程安全上等同普通钻杆，这对钻井工程尤为重要。
2、本发明的减震器结构简单，操作方便，稳定性和密封性好，使用过程中性能发挥稳定，依靠转子摆块旋转的陀螺效应当钻铤作突然震动时产生一个方向的加速度a1通过螺栓传递到减震轴上，高速旋转的摆动块由于惯性作用，产生一个相反方向的加速度a2通过减震轴传到钻铤上来平衡a1，以达到减震效果；
3、将以往的被动减震改为主动减震，通过控制动力源的转速、摆重块的数量以及减震轴的节数可以改变转子摆块的陀螺力矩的大小以适应不同范围的抵抗震动，工作性能稳定可靠、减震效果好；
4、装置中部件之间采用螺栓或螺纹连接，方便装置的拆卸。
【附图说明】
图1为是本发明的结构示意图。
图中1‑动力源，2‑钻铤，3‑外磁桶，4‑隔离套，5‑耦合轴，6‑磁铁块，7‑轴承上端盖，8‑减震轴，9‑摆重块，10‑第一轴承，11‑连接套，12‑第二轴承，13‑密封下端盖，14‑轴承套。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步说明：
参见图1，一种油田钻井用减震器，该减震器固定安装在钻铤2内，如通过螺栓固定在钻铤2内。所述减震器包括动力源1、磁耦合机构和减震节。所述动力源1如为电机、涡轮机等。所述磁耦合机构与动力源1相连接，磁耦合机构包括外磁桶3、耦合轴5、隔离套4，耦合轴5置于外磁桶3内，外磁桶3与耦合轴5之间设置隔离套4，外磁桶3与耦合轴5外壁分别固定安装有多个异极磁铁块6。当动力源1带动外磁筒3旋转时，由于磁铁块的磁力耦合作用使耦合轴5旋转。隔离套4下端与轴承上端盖7螺纹连接。
所述减震节包括减震轴8、摆重块9、第一轴承10和第二轴承12。减震轴8的上端和下端分别设有第一轴承10和第二轴承12，耦合轴5下端通过键与减震轴8连接，耦合轴5可带动减震轴8旋转，所述减震轴8的横截面优选为正方形。第一轴承10设有轴承上端盖7，第二轴承设有轴承套14，轴承套14下部安装有密封下端盖13，轴承上端盖7和轴承套14之间通过螺纹连接有连接套11。轴承套14与钻铤2用钻铤外壁的螺栓连接。减震轴8中部通过销钉轴向间隔铰接有偶数个半环形的金属摆重块9，半环形的金属摆重块9的开口方向在减震轴8的周向上依次间隔90度角，以减震轴8的横截面为正方形并且其上设置4个摆重块9为例，第一个摆重块的开口方向朝左，那么第二个摆重块的开口方向就朝后，第三个摆重块的开口方向朝右、第四个摆重块的开口方向就朝前。更多个摆重块的时候也是按照如此规律进行排列设置。。摆重块的具体数量和设置可以根据工况具体设计，一般为四个，上下相邻两个摆重块在纵向上互补碰撞。
本发明的减震器可具有多个减震节，相邻两个减震节可通过相邻减震轴上的花键等方式连接，根据工况载荷的大小可以自由加减减震节，一般为2‑6节，优选2或3节。轴承套14与钻铤2壁螺栓连接，当钻铤2无震动时，高速旋转的动力源1通过磁耦合机构的耦合轴5带动减震轴旋转，减震轴8上的摆重块9在离心力的作用下在轴向上张开一定角度；当钻铤2作突然震动时，通过螺栓可将此震动传递到减震器上从而再次传递到减震轴8上，从而在摆重块9上产生一个与震动方向相同的加速度(或称为震动力)a1，同时摆重块9由于惯性和向心力的作用，又会产生一个相反方向的加速度(或称为惯性力)a2并通过减震轴传到钻铤上来平衡a1，以达到减震效果。即依靠转子摆块旋转的陀螺效应减震。
减震轴8的上端安装的第一轴承10，包括一个四点球轴承和一个滚柱轴承，其可以减小震动对每个轴承造成损害，减震轴8的下端安装的第二轴承12是滚柱轴承。减震轴8的上端的第一轴承上安装有轴承端盖7，轴承端盖7与隔离套4螺纹连接。