用于气体钻井的钻柱横向减震器.pdf

一种用于气体钻井的钻柱横向减震器，涉及气体钻井钻柱横向减震装置的设计制造技术领域，采用流体数值模拟技术，设计了一种能减小钻柱横向振动，又能使岩屑顺利通过的钻柱横向减震器，包括减震器本体和减震棱套，在减震器本体上设置有限位圈和斜键槽，减震棱套上设置有减震棱；本发明解决了没有钻井液的阻尼减振作用，导致钻柱横向振幅大，振动频率高的问题，本发明流道空间近似于环空，具有较好的岩屑流通性，可有效减小钻柱的横向振动，延长下部钻具使用的寿命。

1.  一种用于气体钻井的钻柱横向减震器，由短接和减震套构成，其特征是：所述短接包括一个减震器本体，在减震器本体两端设置有限位圈和斜键槽，限位圈之间的长度大于减震棱套的长度；所述减震套是腰鼓型结构，在减震棱套上设置有减震棱，减震棱套两端内圆上设置有斜凸键。

2.  根据权利要求1所述的用于气体钻井的钻柱横向减震器，其特征是：所述减震棱套3套装在减震器本体1上的限位圈2以内。

3.  根据权利要求1所述的用于气体钻井的钻柱横向减震器，其特征是：所述斜键槽设置在减震器本体上的限位圈以内。

4.  根据权利要求1所述的用于气体钻井的钻柱横向减震器，其特征是：所述斜键槽的形状与斜凸键的形状是相配合的。

用于气体钻井的钻柱横向减震器
技术领域：
一种用于气体钻井的钻柱横向减震器，用于将气体作为循环介质时的油气钻井，涉及气体钻井钻柱横向减震装置的设计制造技术领域。
背景技术：
在钻井作业过程中，常规的钻井作业都需要采用钻井泥浆作为钻井的循环介质，钻井液可以在钻井过程中起到冷却钻具的作用，更重要的是可以将钻头碾碎的钻屑带出地面，起到清洁井筒的作用，而且，井筒中的钻井液在钻井的过程中还能起到对钻具的扶持作用，减少钻具的震动；但是，常规采用钻井液作为钻井介质的技术在钻井机械钻速上有较大的局限性，不能大幅度的提高钻井速度，特别是在一些坚硬的地层，机械钻速十分缓慢，因此，难以满足经济发展对能源需求的速度；目前，由于气体获取方便，具有比重小的特点，可以大幅度提高钻井的机械钻速，因此，国外已经大量的使用气体作为钻井过程的介质，国内也在大量的推广使用气体作为钻井介质，这种钻井方法比常规钻井液的钻井方法可以提高4倍以上的钻井速度，因此大幅度的提高了钻井的机械钻速；但是，使用气体作为钻井介质时，由于井筒内缺少钻井液的阻尼减振作用，因此，导致钻柱横向振动的振幅很大，振动频率很高，与泥浆钻井相比，由于钻柱横向的振幅大，频率高，因此这是导致钻柱联接螺纹疲劳断裂，和其他类型钻柱损坏的主要因素之一。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足，在钻柱运动学的基础上，采用流体数值模拟技术，设计了一种即能减小钻柱横向振动，又能使岩屑顺利通过，还能兼顾稳定器效能的用于气体钻井的钻柱横向减震器。
本发明是这样实现的：本发明由一个短接和减震套构成，其特征是：所述短接包括一个减震器本体1和减震棱套3，在减震器本体1的两端设置有限位圈2和斜键槽6，两端限位圈2之间的长度大于减震棱套3的长度；所述减震棱套3是空心的斜弓形腰鼓状结构，减震棱套3上设置有减震棱4，在减震棱套3两端内圆上设置有斜凸键5；
所述减震棱套3套装在减震器本体1上的限位圈2以内；
所述斜键槽6设置在减震器本体1上的限位圈2以内；
所述斜键槽6的形状与斜凸键5的形状是相配合的；
限位圈2之间的长度大于减震棱套3的长度，该距离为减震棱套行程，限位圈2通过螺纹与本体联接；
在正常状态下，减震棱套3成弓形腰鼓状，在钻井过程中，由于气体钻井时井筒中没有钻井液的减震作用，导致钻柱振动，将本发明串联在钻柱中指定位置，当减震棱4承受压力时，减震棱4便会向内屈曲，贴向本体，由于两道限位圈2之间的长度大于减震棱套3的长度，所以减震棱套3在收到压力时可以向两头移动，当减震棱套3的两端到达限位圈2时，限位圈2限制其移动行程，使减震棱4缩径吸收钻柱横向振动的能量，从而减小钻柱横向振动；在上提钻具的过程中，减震棱4可在限定的范围内向下延展，使减震棱套3的直径缩小，因此，不会造成井下复杂情况；设置在减震棱套3内的斜凸键5与本体1上的斜键槽6相匹，可以起到传递扭矩的作用，使减震棱套3随着钻具的转动而转动，因此，可以消除钻柱的偏心，减小钻柱的磨损，还可以修正井壁，有利于钻井后期作业。
本发明的优点和有益效果是：减震棱设计成弓形腰鼓状结构，除两端的支撑部分外，减震棱不与本体接触，流道空间近似于环空，因此高速移动的岩屑流不会被阻挡，具有较好的岩屑流通性；将大大减小钻柱的横向振动，延长下部钻具使用寿命；设计的斜凸键5与斜键槽6相匹，可以传递扭矩，使减震棱套3随钻具转动而转动，具有减小钻柱的磨损和修正井壁的重要作用。
附图说明：
图1是本发明的主视结构示意图。
图2是放大的本发明减震棱套的结构示意图。
图3是本发明未套装减震棱套时本体的结构示意图。
图4是本发明图2的右视图。
具体实施方式：
下面结合附图给出本发明的实施例：本适用新型由一个短接构成，短接包括减震器本体1和减震棱套3，在减震器本体1上设置有两道限位圈2和斜键槽6，限位圈2通过螺纹与减震器本体1联接，两道限位圈2之间的长度大于减震棱套3的长度，该距离为减震棱套行程，减震棱套3套装在减震器本体1两道限位圈2以内；为了减震的目的，在减震棱套3上设置有互成90°排列组成的减震棱4，在减震棱套3两端内圆上设置有斜凸键5，设置的斜键槽6的形状与斜凸键5的形状是相配合的，装配时，斜凸键5配入斜键槽6中；为了达到收缩减震的目的，减震棱套3是空心的斜弓形腰鼓状结构；
本发明工作原理如下：本发明由四个具有弹性的减震棱4组成一个减震棱套3，在正常状态下，减震棱套3成斜弓形腰鼓状，具有弹性的减震棱4为弹簧钢制成，并事先设定了弹性屈曲门限压力值；在钻井过程中，由于气体钻井井筒中无钻井液的减震作用，导致钻柱振动严重，将本发明根据钻具组合的需要串联在钻柱中指定位置，当减震棱4承受门限压力值压力时，减震棱4便会向内屈曲，贴向本体，由于两端限位圈2之间的长度大于减震棱套3的长度，所以减震棱套3可以向两头移动，当减震棱套3的两端到达限位圈2时，限位圈2限制其移动行程，从而达到减震棱4缩径的目的，减震棱4的弹性缩径可以吸收钻柱横向振动的能量，从而减小钻柱横向的振动；当上提钻具使减震棱4上承受的力达到设定的门限压力时，减震棱4可在限定的范围内向下延展，使减震棱套3的直径缩小，因此，不会造成因为减震器带来的井下复杂情况；本发明减震棱套3内的斜凸键5与本体上的斜键槽6相匹，可以起到传递扭矩的作用，当钻具转动时，套装在本体1上的减震棱套3也随着转动，因此，不但可以消除钻柱的偏心，减小钻柱的磨损，还可以修正井壁，有利于钻井后期作业。