专利名称：用于气体钻井的钻柱横向减震器的制作方法
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 夕卜，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。
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。
具体实施例方式下面结合附图给出
具体实施例方式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。
权利要求
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。
全文摘要
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。
文档编号E21B17/07GK101845941SQ20101014289
公开日2010年9月29日 申请日期2010年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者刘云, 李刚, 王林, 肖洲, 蒋斌, 许期聪, 邓虎, 黄述春 申请人:中国石油天然气集团公司;中国石油集团川庆钻探工程有限公司