專利名稱：氣體鉆井鉆柱用抗疲勞短節(jié)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氣體鉆井鉆柱用抗疲勞短節(jié)，屬于石油行業(yè)鉆井工程技術領域。
背景技術：
在鉆井工程中，由于地質構造復雜，鉆頭的工作特性決定了其在鉆井過程中會產生強烈的縱向振動、扭轉振動以及橫向振動。這些振動給鉆柱組合以及地面設備帶來了安全隱患，并且因振動引起的鉆具疲勞破壞，使工具壽命大大降低，鉆井作業(yè)成本大大提高。鉆柱用抗疲勞短節(jié)就是為解決此問題專門設計的井下工具。它利用工具內部的減震元件吸收或減緩鉆井過程中鉆頭的沖擊載荷、鉆柱的震動載荷，從而達到保護鉆頭和鉆具，提高機械鉆速，降低鉆井成本，提高鉆井工作效率的目的。 目前油田鉆井過程中普遍使用的是彈簧式減震器和液壓式減震器，彈簧減震器是依靠彈簧元件的變形吸收鉆具的振動能量；液壓式減震器依靠可壓縮硅油腔體的彈性變形來吸收振動能量。鉆井中，特別是氣體鉆井過程中鉆具損壞主要是由于下部鉆具振動產生交變應力，在低應力水平下鉆具將產生疲勞失效，而并非靜強度破壞。減震器效果的好壞與剛度范圍有關，就目前技術，彈簧式減震器和液壓式減震器的剛度范圍有限，且剛度最大值不一定滿足一些境況需要，不能很好地起到減震的作用，暴露了常規(guī)減震器在應用于空氣鉆井時的不足。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種氣體鉆井鉆柱用抗疲勞短節(jié)氣，它能吸收鉆井過程中鉆頭和鉆柱的有害震動，有效保護鉆頭和鉆柱，提聞鉆進速度，解決現有技術存在的減振性能差、使用壽命短以及制造成本高的問題。本實用新型的具體技術內容如下花鍵心軸花鍵連接帶注油孔的花鍵外筒，花鍵聯接副的鍵齒頂端與鍵槽底端間形成阻尼流道。均設有密封裝置的花鍵外筒和下外筒通過螺紋連接，花鍵心軸上部腔槽與花鍵外筒間形成油壓腔，花鍵心軸下部腔槽與下外筒間形成碟簧油壓腔，碟簧油壓腔內設有內、外頂環(huán)、碟簧組和帶阻尼孔的隔環(huán)，油壓腔與碟簧油壓腔通過阻尼流道連通。花鍵心軸底端連接上提承載帽，花鍵心軸頂端為與上部鉆具相連的上接頭，下外筒底端為與下部鉆具相連的下接頭。本實用新型抗疲勞短節(jié)以碟簧機械減震為主，以可壓縮性硅油的體積彈性變形減震以及硅油流過阻尼縫隙的阻尼減震為輔，通過短節(jié)內部的碟簧組和硅油的可壓縮以及硅油流過縫隙的阻尼作用來吸收鉆頭破巖時產生的振動或消耗部分振動能量，以達到保護鉆頭和鉆具的目的。本實用新型減振幅度大，剛度范圍大，結構簡單，容易制造，可拆分，易于維護，有利于保護鉆頭和鉆具，降低鉆井成本，提高鉆井工作效率。
圖I為氣體鉆井鉆柱用抗疲勞短節(jié)結構示意圖。圖2為氣體鉆井鉆柱用抗疲勞短節(jié)花鍵心軸2剖視圖。圖3為氣體鉆井鉆柱用抗疲勞短節(jié)隔環(huán)11示意圖。
具體實施方式
實施例參照圖I至3對本實用新型的實施例進一步說明該氣體鉆井鉆柱用抗疲勞短節(jié)主要包括花鍵心軸2、O形圈密封圈3、油壓腔5、花鍵外筒6、阻尼流道7、內頂環(huán)8、外頂環(huán)9、碟簧組10、隔環(huán)11、碟簧油壓腔12、上提承載帽13和下外筒14。花鍵心軸2花鍵連接帶注油孔4的花鍵外筒6，花鍵聯接副的鍵齒頂端與鍵槽底端間形成阻尼流道7。均設有O形圈密封圈3的花鍵外筒6與下外筒14通過螺紋連接，花鍵心軸2上部腔槽與花鍵外筒6間形成油壓腔5，花鍵心軸2下部腔槽與下外筒14間形成碟簧油壓腔12，碟簧油壓腔12內設有內、外頂環(huán)8和9、碟簧組10和三個有8個阻尼孔16的隔環(huán)11，油壓腔5與碟簧油壓腔12通過阻尼流道7連通。花鍵心軸2底端連接上提承載帽13，花鍵心軸2頂端為與上部鉆具相連的上接頭1，下外筒14底端為與下部鉆具相連的下接頭15。將花鍵外筒6與花鍵心軸2通過花鍵聯接副相聯接，再在花鍵心軸2下部腔槽內裝入內隔環(huán)8、外隔環(huán)9、碟簧組10和隔環(huán)11，碟簧組10被隔環(huán)11分成上、中、下剛度不同的三部分，這樣可使短節(jié)的剛度范圍擴大。然后旋上上提承載帽13，最后將下外筒14與花鍵外筒6相聯接。鉆壓通過花鍵心軸2、內頂環(huán)8、外頂環(huán)9、碟簧組10和隔環(huán)11傳遞到下外筒14，經下接頭15傳遞給下方鉆頭。扭矩通過花鍵聯接副從花鍵心軸2傳遞給花鍵筒體6及下外筒14，最后經下接頭15傳遞給下方鉆頭。本短節(jié)采用的是聯合減震方式，即以碟簧組10的機械減震為主，以二甲基硅油的壓縮減震、上下兩油壓腔容積變化時硅油流過碟簧間縫隙的減震、硅油流過隔環(huán)11和阻尼流道7所的阻尼減震為輔，因此，剛度范圍較大，減震效果好，吸收震動能力強，特別適用于空氣欠平衡的鉆井。
權利要求1.一種氣體鉆井鉆柱用抗疲勞短節(jié)，主要包括花鍵心軸(2)、密封裝置(3)、油壓腔(5)、花鍵外筒(6)、內頂環(huán)(8)、外頂環(huán)(9)、碟簧組(10)、隔環(huán)(11)、碟簧油壓腔(12)、上提承載帽(13)和下外筒(14)，其特征在于 花鍵心軸(2)花鍵連接帶注油孔(4)的花鍵外筒￠)，花鍵聯接副的鍵齒頂端與鍵槽底端間形成阻尼流道(7)； 均設有密封裝置⑶的花鍵外筒(6)和下外筒(14)通過螺紋連接，花鍵心軸(2)上部 腔槽與花鍵外筒￠)間形成油壓腔(5)，花鍵心軸(2)下部腔槽與下外筒(14)間形成碟簧油壓腔(12)，碟簧油壓腔(12)內設有內、外頂環(huán)(8和9)、碟簧組(10)和帶阻尼孔(16)的隔環(huán)(11)，油壓腔(5)與碟簧油壓腔(12)通過阻尼流道(7)連通； 花鍵心軸(2)底端連接上提承載帽(13)，花鍵心軸(2)頂端為與上部鉆具相連的上接頭(1)，下外筒(14)底端為與下部鉆具相連的下接頭(15)。
專利摘要本實用新型公開了一種氣體鉆井鉆柱用抗疲勞短節(jié)，是為解決現有技術存在的減振性能差、使用壽命短及制造成本高的問題而設計的，主要包括花鍵連接的花鍵心軸和花鍵外筒、由花鍵心軸和花鍵外筒連接而形成的上、下油腔、碟簧組和隔環(huán)等。該短節(jié)以碟簧機械減震為主，以可壓縮性硅油的體積彈性變形減震以及硅油流過阻尼縫隙的阻尼減震為輔，減振幅度大，剛度范圍大，特別適用于空氣欠平衡的鉆井，結構簡單，容易制造，可拆分，易于維護，有利于保護鉆頭和鉆具，降低鉆井成本，提高鉆井工作效率。
文檔編號E21B7/18GK202380977SQ20112047596
公開日2012年8月15日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權日2011年11月25日
發(fā)明者劉永剛, 吳欣袁, 宋生印, 練章華 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣集團公司管材研究所