专利名称：耐高温液压双向减震器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种耐高温液压双向减震器，主要由内轴组件、活塞组件、外筒组件、工作腔室内部的液体弹簧和阻尼腔室等组成。它能同时减缓或消除钻柱纵向和周向震动，保持正常的钻压和扭矩，从而减少钻头、钻具及地面设备的震动破坏，可实现提高钻速和降低钻井成本的目的。
背景技术：
在石油钻井过程中，通常使用减震器来减缓牙轮钻头钻进过程中产生的冲击和振动，由于液压双向减震器能够同时减缓或消除钻具的纵向和周向振动，且减震元件采用的是一种合成液压油一娃油，无疲劳极限的限制，因此这种减震器获得广泛的使用。中国专利 200920099647. 9公开了一种液压双向减震器，包括上接头、花键筒、芯轴及提升环，所述上接头和花键筒于连接处设有锁球防脱结构，锁球防脱结构由分别设在花键筒和上接头内、 外壁上且相对应的半圆形环槽及锁定球组成，花键筒筒壁上设有与半圆形环槽相连通的填充孔，填充孔内螺接有丝堵，锁定球通过填充孔填充在相对的两半圆形环槽内。它具有径向承载能力强、连接可靠的优点。随着钻井技术不断发展和日臻成熟，深井和超深井越来越多，原来的老井也面临着二次开采。但目前使用的减震器处于减震状态时，液压腔压力很大，密封结构对工具的使用寿命影响很大。另一方面，随钻井的深度增加，井底温度上升，平均的地层温度梯度是 300C /1000m，有些地区的高温井深度在3000m时温度就达到160°C。井底的温度升高会引起硅油体积膨胀、内能增大，导致工具弹性刚度增大，使得工具的减震效果大打折扣。同时，井底的温度又对密封结构的密封材料产生影响。目前使用的减震器的极限使用温度为120°C。 现有的减震器的使用就受到了限制。所以，需要提出一种耐高温液压双向减震器。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种耐高温液压双向减震器，主要由内轴组件、活塞组件、外筒组件、工作腔室的液体弹簧和阻尼腔室等组成。它能在钻井作业中同时减缓或消除钻柱纵向和周向震动，保持正常的钻压和扭矩。本实用新型的最高使用温度可达180°C， 耐压可达150Mpa，能够满足深井和高温井的使用要求。本实用新型的目的是由下述技术方案实现的一种耐高温液压双向减震器，包括内轴组件、活塞组件和外筒组件，所述内轴组件由芯轴、冲管体和冲管头顺序连接而成；所述芯轴上端设有上接头；所述内轴组件中部套装所述活塞组件，所述活塞组件由花键轴、锁堵、钢球、密封体、密封套和压帽顺序连接而成；所述活塞组件中的花键轴与所述内轴组件中的芯轴之间螺纹连接；所述内轴组件外侧套装所述外筒组件，所述外筒组件由密封接头、 花键筒、油缸和下接头顺序连接而成；所述外筒组件中的花键筒与所述活塞组件中的花键轴之间花键连接；所述内轴组件、所述活塞组件和所述外筒组件之间分别设有密封组件； 所述活塞组件与所述外筒组件之间设有阻尼腔室，所述阻尼腔室内部填充耐磨液压油；所述活塞组件下边设有工作腔室，所述工作腔室内部填充硅油。本实用新型与现有技术相比具有如下优点1、由于本实用新型的密封组件设置J型滑环式组合密封，密封材料选用FBR或 FBR + PTFE材料，提高密封组件在高温高压条件下的使用寿命和密封性能。2、本实用新型设置两个密封腔室即工作腔室和阻尼腔室；工作腔室内的液体可以吸收钻头和钻柱的震动能量，同时阻尼腔室中的非压缩液体高速流过环隙阻尼机构，产生大量磨擦热，消耗部分震动和冲击能量；使本实用新型在深井和高温井中具有良好的减震效果。3、本实用新型的使用寿命达1000小时。以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是阻尼腔室的结构示意图 (
图1的A部放大图)；图3是工作腔室的结构示意图 (
图1的B部放大图)。
具体实施方式
参见
图1、图2、图3，本实用新型的耐高温液压双向减震器，包括内轴组件、活塞组件和外筒组件；所述内轴组件由芯轴1、冲管体M和冲管头25顺序连接而成；所述芯轴上端设有上接头；所述内轴组件中部套装所述活塞组件，所述活塞组件由花键轴11、锁堵13、 钢球14、密封体15、密封套21和压帽22顺序连接而成；所述活塞组件中的花键轴与所述内轴组件中的芯轴之间螺纹连接；所述内轴组件外侧套装所述外筒组件，所述外筒组件由密封接头7、花键筒12、油缸23和下接头35顺序连接而成；所述外筒组件的花键筒与所述活塞组件的花键轴之间花键连接；所述内轴组件、所述活塞组件和所述外筒组件之间分别设有密封组件；所述活塞组件与所述外筒组件之间设有阻尼腔室65，所述阻尼腔室内部填充耐磨液压油；所述活塞组件下边设有工作腔室66，所述工作腔室内部填充硅油。参见
图1，在本实施例中，所述内轴组件整体成筒形，中心是输水孔道，可向钻头输送钻井液。内轴组件由芯轴1、冲管体M和冲管头25顺序连接而成；所述芯轴上端设有上接头；所述上接头中心设有螺纹孔，用于与钻杆柱的螺纹连接。为了能承受足够的拉、压负荷，所述上接头与芯轴一体加工而成。所述冲管体为一薄壁圆筒，所述芯轴下部设有内螺纹，所述冲管体上端设有外螺纹，所述芯轴与冲管体螺纹连接。所述芯轴与所述冲管体的结合处设有挡圈和0形密封圈。参见图3，所述冲管体M下端设有外螺纹，所述冲管头25上端设有内螺纹，所述冲管体与所述冲管头螺纹连接。所述冲管体与所述冲管头的结合处设有挡圈和0形密封圈。参见
图1、图2，在本实施例中，所述内轴组件中部套装所述活塞组件，所述活塞组件由花键轴11、锁堵13、钢球14、密封体15、密封套21和压帽22顺序连接而成；所述活塞组件中的花键轴11与所述内轴组件中的芯轴1之间通过九头大导程左旋螺纹连接。参见
图1、图2，在本实施例中，所述内轴组件外侧套装所述外筒组件，所述外筒组件由密封接头、花键筒、油缸和下接头顺序螺纹连接而成；所述外筒组件中的密封接头、花
4键筒、油缸和下接头通过梯形螺纹或特种锥度螺纹连接。所述密封接头7、花键筒12、油缸 23和下接头35的结合处分别设有挡圈和0形密封圈。所述外筒组件中的花键筒上设有内花键，所述活塞组件中的花键轴上设有外花键，所述外筒组件中的花键筒12与所述活塞组件中的花键轴11之间花键连接。参见图2、图3，在本实施例中，所述内轴组件、所述活塞组件和所述外筒组件之间分别设有密封组件；所述密封组件设有四个所述密封接头7与所述芯轴1之间设有密封组件201，密封组件201由刮子体、挡圈、轴用J形滑环式组合密封、隔环、0形密封圈、轴用防尘圈组成。有关J形滑环式组合密封的结构属于现有技术的范畴，也可以参见中国专利 02201840. 9中公开的内容。本实施例中的J形滑环式组合密封选用FBR (耐高温、耐烧蚀阻燃材料)+特殊填料PTFE (聚四氟乙烯)的材料。所述冲管头25与所述下接头35之间设有密封组件202，密封组件202由刮子体、挡圈、轴用J形滑环式组合密封、隔环、0形密封圈、轴用防尘圈组成。所述密封组件201和所述密封组件202为内轴组件和外筒组件之间的密封组件。所述密封体15与所述油缸23之间设有密封组件203，所述密封组件203由隔套、隔环、孔用J形滑环式组合密封、0形密封圈、挡圈组成。所述密封组件203为活塞组件和外筒组件之间的密封组件。所述密封套21与所述冲管体M之间设有密封组件204，所述密封组件204由隔环、隔套、0形密封圈、挡圈、轴用J形滑环式组合密封组成。所述密封组件204为内轴组件和活塞组件之间的密封组件。四个密封组件将本实用新型的内部分隔成两个密封腔室，密封组件202和密封组件204之间是工作腔室66，工作腔室内部填充硅油。密封组件201和密封组件203之间是阻尼腔室65，阻尼腔室内部填充L-HM32耐磨液压油。位于阻尼腔室的中部，由花键轴上的花键与花键筒上的花键形成阻尼腔室的环隙阻尼机构。环隙阻尼机构的上边是副阻尼腔室651，环隙阻尼机构的下边是主阻尼腔室。上述四个密封组件中均设有隔环，隔环上有储油槽，储油槽内填充润滑油。参见
图1、图2，在本实施例中，所述内轴组件中的芯轴上设有减磨机构，所述减磨机构位于所述外筒组件中的密封接头7的下端。所述减磨机构由开槽垫圈8、减磨片9、半圆挡圈10组成。所述半圆挡圈安装在芯轴1的卡圈槽内，所述减磨机构通过半圆挡圈沿芯轴的轴向限位。在本实施例中，由芯轴、活塞组件、阻尼腔室的环隙阻尼机构和工作腔室内部的硅油(也可以称作为液体弹簧)等部分构成纵向减震机构。它的工作原理主要是利用工作腔室内部的液体弹簧在压力作用下产生弹性变形来吸收或释放钻头和钻柱震动能量。当液体弹簧在压缩或膨胀过程中，内轴组件相对外筒组件做纵向移动。同时，主阻尼腔室内的非压缩液体的液流高速流过环隙阻尼机构进入副阻尼腔室(或者副阻尼腔室内的非压缩液体的液流高速流过环隙阻尼机构进入主阻尼腔室)，并产生大量磨擦热，消耗掉部份震动和冲击能量。因此，纵向减震机构能吸收或减缓钻具的纵向震动和冲击能量。为了消除或减缓钻柱工作时的周向震动及冲击载荷，设计了活塞换向机构，它是由花键筒通过矩形花键副与活塞组件联接，活塞组件内孔通过梯形螺旋副与芯轴联接，这样一组机构就会使扭转震动及冲击载荷在瞬间内转换为工作腔室的纵向分力，从而保持较恒定的扭矩。为了进一步提高本实用新型的减震效果，所述耐高温液压双向减震器的弹性刚度是35kN/cm。本实用新型的最高使用温度可达180°C，耐压可达150Mpa。
权利要求1.一种耐高温液压双向减震器，其特征在于包括内轴组件、活塞组件和外筒组件，所述内轴组件由芯轴(1)、冲管体(24)和冲管头(25)顺序连接而成；所述芯轴上端设有上接头；所述内轴组件中部套装所述活塞组件，所述活塞组件由花键轴(11)、锁堵(13)、钢球 (14)、密封体(15)、密封套(21)和压帽(22)顺序连接而成；所述活塞组件中的花键轴与所述内轴组件中的芯轴之间螺纹连接；所述内轴组件外侧套装所述外筒组件，所述外筒组件由密封接头(7)、花键筒(12)、油缸(23)和下接头(35)顺序连接而成；所述外筒组件中的花键筒与所述活塞组件中的花键轴之间花键连接；所述内轴组件、所述活塞组件和所述外筒组件之间分别设有密封组件；所述活塞组件与所述外筒组件之间设有阻尼腔室(65)，所述阻尼腔室内部填充耐磨液压油；所述活塞组件下边设有工作腔室(66)，所述工作腔室内部填充硅油。
2.根据权利要求1所述的耐高温液压双向减震器，其特征在于所述内轴组件中的芯轴上设有减磨机构，所述减磨机构由开槽垫圈、减磨片、半圆挡圈组成。
3.根据权利要求2所述的耐高温液压双向减震器，其特征在于所述活塞组件中的花键轴与所述内轴组件中的芯轴之间通过九头大导程左旋螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的耐高温液压双向减震器，其特征在于所述外筒组件中的密封接头、花键筒、油缸和下接头通过梯形螺纹连接。
专利摘要本实用新型涉及一种耐高温液压双向减震器，包括内轴组件、活塞组件和外筒组件，内轴组件由芯轴、冲管体和冲管头顺序连接而成；内轴组件中部套装活塞组件，活塞组件由花键轴、锁堵、钢球、密封体、密封套和压帽顺序连接而成；花键轴与芯轴之间螺纹连接；内轴组件外侧套装外筒组件，外筒组件由密封接头、花键筒、油缸和下接头顺序连接而成；花键筒与花键轴之间花键连接；内轴组件、活塞组件和外筒组件之间分别设有密封组件；活塞组件与外筒组件之间设有阻尼腔室，阻尼腔室内部填充耐磨液压油；活塞组件下边设有工作腔室，工作腔室内部填充硅油。本实用新型的使用温度可达180℃，耐压可达150Mpa。
文档编号E21B17/07GK201963216SQ201120035720
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月10日 优先权日2011年2月10日
发明者付敏清, 吴方卓, 李世敏, 李方伟, 白平 申请人:天合石油集团汇丰石油装备股份有限公司