專利名稱：耐高溫液壓雙向減震器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種耐高溫液壓雙向減震器，主要由內(nèi)軸組件、活塞組件、外筒組件、工作腔室內(nèi)部的液體彈簧和阻尼腔室等組成。它能同時(shí)減緩或消除鉆柱縱向和周向震動(dòng)，保持正常的鉆壓和扭矩，從而減少鉆頭、鉆具及地面設(shè)備的震動(dòng)破壞，可實(shí)現(xiàn)提高鉆速和降低鉆井成本的目的。
背景技術(shù)：
在石油鉆井過(guò)程中，通常使用減震器來(lái)減緩牙輪鉆頭鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)，由于液壓雙向減震器能夠同時(shí)減緩或消除鉆具的縱向和周向振動(dòng)，且減震元件采用的是一種合成液壓油一娃油，無(wú)疲勞極限的限制，因此這種減震器獲得廣泛的使用。中國(guó)專利 200920099647. 9公開(kāi)了一種液壓雙向減震器，包括上接頭、花鍵筒、芯軸及提升環(huán)，所述上接頭和花鍵筒于連接處設(shè)有鎖球防脫結(jié)構(gòu)，鎖球防脫結(jié)構(gòu)由分別設(shè)在花鍵筒和上接頭內(nèi)、 外壁上且相對(duì)應(yīng)的半圓形環(huán)槽及鎖定球組成，花鍵筒筒壁上設(shè)有與半圓形環(huán)槽相連通的填充孔，填充孔內(nèi)螺接有絲堵，鎖定球通過(guò)填充孔填充在相對(duì)的兩半圓形環(huán)槽內(nèi)。它具有徑向承載能力強(qiáng)、連接可靠的優(yōu)點(diǎn)。隨著鉆井技術(shù)不斷發(fā)展和日臻成熟，深井和超深井越來(lái)越多，原來(lái)的老井也面臨著二次開(kāi)采。但目前使用的減震器處于減震狀態(tài)時(shí)，液壓腔壓力很大，密封結(jié)構(gòu)對(duì)工具的使用壽命影響很大。另一方面，隨鉆井的深度增加，井底溫度上升，平均的地層溫度梯度是 300C /1000m，有些地區(qū)的高溫井深度在3000m時(shí)溫度就達(dá)到160°C。井底的溫度升高會(huì)引起硅油體積膨脹、內(nèi)能增大，導(dǎo)致工具彈性剛度增大，使得工具的減震效果大打折扣。同時(shí)，井底的溫度又對(duì)密封結(jié)構(gòu)的密封材料產(chǎn)生影響。目前使用的減震器的極限使用溫度為120°C。 現(xiàn)有的減震器的使用就受到了限制。所以，需要提出一種耐高溫液壓雙向減震器。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種耐高溫液壓雙向減震器，主要由內(nèi)軸組件、活塞組件、外筒組件、工作腔室的液體彈簧和阻尼腔室等組成。它能在鉆井作業(yè)中同時(shí)減緩或消除鉆柱縱向和周向震動(dòng)，保持正常的鉆壓和扭矩。本實(shí)用新型的最高使用溫度可達(dá)180°C， 耐壓可達(dá)150Mpa，能夠滿足深井和高溫井的使用要求。本實(shí)用新型的目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種耐高溫液壓雙向減震器，包括內(nèi)軸組件、活塞組件和外筒組件，所述內(nèi)軸組件由芯軸、沖管體和沖管頭順序連接而成；所述芯軸上端設(shè)有上接頭；所述內(nèi)軸組件中部套裝所述活塞組件，所述活塞組件由花鍵軸、鎖堵、鋼球、密封體、密封套和壓帽順序連接而成；所述活塞組件中的花鍵軸與所述內(nèi)軸組件中的芯軸之間螺紋連接；所述內(nèi)軸組件外側(cè)套裝所述外筒組件，所述外筒組件由密封接頭、 花鍵筒、油缸和下接頭順序連接而成；所述外筒組件中的花鍵筒與所述活塞組件中的花鍵軸之間花鍵連接；所述內(nèi)軸組件、所述活塞組件和所述外筒組件之間分別設(shè)有密封組件； 所述活塞組件與所述外筒組件之間設(shè)有阻尼腔室，所述阻尼腔室內(nèi)部填充耐磨液壓油；所述活塞組件下邊設(shè)有工作腔室，所述工作腔室內(nèi)部填充硅油。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于本實(shí)用新型的密封組件設(shè)置J型滑環(huán)式組合密封，密封材料選用FBR或 FBR + PTFE材料，提高密封組件在高溫高壓條件下的使用壽命和密封性能。2、本實(shí)用新型設(shè)置兩個(gè)密封腔室即工作腔室和阻尼腔室；工作腔室內(nèi)的液體可以吸收鉆頭和鉆柱的震動(dòng)能量，同時(shí)阻尼腔室中的非壓縮液體高速流過(guò)環(huán)隙阻尼機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生大量磨擦熱，消耗部分震動(dòng)和沖擊能量；使本實(shí)用新型在深井和高溫井中具有良好的減震效果。3、本實(shí)用新型的使用壽命達(dá)1000小時(shí)。以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是阻尼腔室的結(jié)構(gòu)示意圖 (
圖1的A部放大圖)；圖3是工作腔室的結(jié)構(gòu)示意圖 (
圖1的B部放大圖)。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)
圖1、圖2、圖3，本實(shí)用新型的耐高溫液壓雙向減震器，包括內(nèi)軸組件、活塞組件和外筒組件；所述內(nèi)軸組件由芯軸1、沖管體M和沖管頭25順序連接而成；所述芯軸上端設(shè)有上接頭；所述內(nèi)軸組件中部套裝所述活塞組件，所述活塞組件由花鍵軸11、鎖堵13、 鋼球14、密封體15、密封套21和壓帽22順序連接而成；所述活塞組件中的花鍵軸與所述內(nèi)軸組件中的芯軸之間螺紋連接；所述內(nèi)軸組件外側(cè)套裝所述外筒組件，所述外筒組件由密封接頭7、花鍵筒12、油缸23和下接頭35順序連接而成；所述外筒組件的花鍵筒與所述活塞組件的花鍵軸之間花鍵連接；所述內(nèi)軸組件、所述活塞組件和所述外筒組件之間分別設(shè)有密封組件；所述活塞組件與所述外筒組件之間設(shè)有阻尼腔室65，所述阻尼腔室內(nèi)部填充耐磨液壓油；所述活塞組件下邊設(shè)有工作腔室66，所述工作腔室內(nèi)部填充硅油。參見(jiàn)
圖1，在本實(shí)施例中，所述內(nèi)軸組件整體成筒形，中心是輸水孔道，可向鉆頭輸送鉆井液。內(nèi)軸組件由芯軸1、沖管體M和沖管頭25順序連接而成；所述芯軸上端設(shè)有上接頭；所述上接頭中心設(shè)有螺紋孔，用于與鉆桿柱的螺紋連接。為了能承受足夠的拉、壓負(fù)荷，所述上接頭與芯軸一體加工而成。所述沖管體為一薄壁圓筒，所述芯軸下部設(shè)有內(nèi)螺紋，所述沖管體上端設(shè)有外螺紋，所述芯軸與沖管體螺紋連接。所述芯軸與所述沖管體的結(jié)合處設(shè)有擋圈和0形密封圈。參見(jiàn)圖3，所述沖管體M下端設(shè)有外螺紋，所述沖管頭25上端設(shè)有內(nèi)螺紋，所述沖管體與所述沖管頭螺紋連接。所述沖管體與所述沖管頭的結(jié)合處設(shè)有擋圈和0形密封圈。參見(jiàn)
圖1、圖2，在本實(shí)施例中，所述內(nèi)軸組件中部套裝所述活塞組件，所述活塞組件由花鍵軸11、鎖堵13、鋼球14、密封體15、密封套21和壓帽22順序連接而成；所述活塞組件中的花鍵軸11與所述內(nèi)軸組件中的芯軸1之間通過(guò)九頭大導(dǎo)程左旋螺紋連接。參見(jiàn)
圖1、圖2，在本實(shí)施例中，所述內(nèi)軸組件外側(cè)套裝所述外筒組件，所述外筒組件由密封接頭、花鍵筒、油缸和下接頭順序螺紋連接而成；所述外筒組件中的密封接頭、花
4鍵筒、油缸和下接頭通過(guò)梯形螺紋或特種錐度螺紋連接。所述密封接頭7、花鍵筒12、油缸 23和下接頭35的結(jié)合處分別設(shè)有擋圈和0形密封圈。所述外筒組件中的花鍵筒上設(shè)有內(nèi)花鍵，所述活塞組件中的花鍵軸上設(shè)有外花鍵，所述外筒組件中的花鍵筒12與所述活塞組件中的花鍵軸11之間花鍵連接。參見(jiàn)圖2、圖3，在本實(shí)施例中，所述內(nèi)軸組件、所述活塞組件和所述外筒組件之間分別設(shè)有密封組件；所述密封組件設(shè)有四個(gè)所述密封接頭7與所述芯軸1之間設(shè)有密封組件201，密封組件201由刮子體、擋圈、軸用J形滑環(huán)式組合密封、隔環(huán)、0形密封圈、軸用防塵圈組成。有關(guān)J形滑環(huán)式組合密封的結(jié)構(gòu)屬于現(xiàn)有技術(shù)的范疇，也可以參見(jiàn)中國(guó)專利 02201840. 9中公開(kāi)的內(nèi)容。本實(shí)施例中的J形滑環(huán)式組合密封選用FBR (耐高溫、耐燒蝕阻燃材料)+特殊填料PTFE (聚四氟乙烯)的材料。所述沖管頭25與所述下接頭35之間設(shè)有密封組件202，密封組件202由刮子體、擋圈、軸用J形滑環(huán)式組合密封、隔環(huán)、0形密封圈、軸用防塵圈組成。所述密封組件201和所述密封組件202為內(nèi)軸組件和外筒組件之間的密封組件。所述密封體15與所述油缸23之間設(shè)有密封組件203，所述密封組件203由隔套、隔環(huán)、孔用J形滑環(huán)式組合密封、0形密封圈、擋圈組成。所述密封組件203為活塞組件和外筒組件之間的密封組件。所述密封套21與所述沖管體M之間設(shè)有密封組件204，所述密封組件204由隔環(huán)、隔套、0形密封圈、擋圈、軸用J形滑環(huán)式組合密封組成。所述密封組件204為內(nèi)軸組件和活塞組件之間的密封組件。四個(gè)密封組件將本實(shí)用新型的內(nèi)部分隔成兩個(gè)密封腔室，密封組件202和密封組件204之間是工作腔室66，工作腔室內(nèi)部填充硅油。密封組件201和密封組件203之間是阻尼腔室65，阻尼腔室內(nèi)部填充L-HM32耐磨液壓油。位于阻尼腔室的中部，由花鍵軸上的花鍵與花鍵筒上的花鍵形成阻尼腔室的環(huán)隙阻尼機(jī)構(gòu)。環(huán)隙阻尼機(jī)構(gòu)的上邊是副阻尼腔室651，環(huán)隙阻尼機(jī)構(gòu)的下邊是主阻尼腔室。上述四個(gè)密封組件中均設(shè)有隔環(huán)，隔環(huán)上有儲(chǔ)油槽，儲(chǔ)油槽內(nèi)填充潤(rùn)滑油。參見(jiàn)
圖1、圖2，在本實(shí)施例中，所述內(nèi)軸組件中的芯軸上設(shè)有減磨機(jī)構(gòu)，所述減磨機(jī)構(gòu)位于所述外筒組件中的密封接頭7的下端。所述減磨機(jī)構(gòu)由開(kāi)槽墊圈8、減磨片9、半圓擋圈10組成。所述半圓擋圈安裝在芯軸1的卡圈槽內(nèi)，所述減磨機(jī)構(gòu)通過(guò)半圓擋圈沿芯軸的軸向限位。在本實(shí)施例中，由芯軸、活塞組件、阻尼腔室的環(huán)隙阻尼機(jī)構(gòu)和工作腔室內(nèi)部的硅油(也可以稱作為液體彈簧)等部分構(gòu)成縱向減震機(jī)構(gòu)。它的工作原理主要是利用工作腔室內(nèi)部的液體彈簧在壓力作用下產(chǎn)生彈性變形來(lái)吸收或釋放鉆頭和鉆柱震動(dòng)能量。當(dāng)液體彈簧在壓縮或膨脹過(guò)程中，內(nèi)軸組件相對(duì)外筒組件做縱向移動(dòng)。同時(shí)，主阻尼腔室內(nèi)的非壓縮液體的液流高速流過(guò)環(huán)隙阻尼機(jī)構(gòu)進(jìn)入副阻尼腔室(或者副阻尼腔室內(nèi)的非壓縮液體的液流高速流過(guò)環(huán)隙阻尼機(jī)構(gòu)進(jìn)入主阻尼腔室)，并產(chǎn)生大量磨擦熱，消耗掉部份震動(dòng)和沖擊能量。因此，縱向減震機(jī)構(gòu)能吸收或減緩鉆具的縱向震動(dòng)和沖擊能量。為了消除或減緩鉆柱工作時(shí)的周向震動(dòng)及沖擊載荷，設(shè)計(jì)了活塞換向機(jī)構(gòu)，它是由花鍵筒通過(guò)矩形花鍵副與活塞組件聯(lián)接，活塞組件內(nèi)孔通過(guò)梯形螺旋副與芯軸聯(lián)接，這樣一組機(jī)構(gòu)就會(huì)使扭轉(zhuǎn)震動(dòng)及沖擊載荷在瞬間內(nèi)轉(zhuǎn)換為工作腔室的縱向分力，從而保持較恒定的扭矩。為了進(jìn)一步提高本實(shí)用新型的減震效果，所述耐高溫液壓雙向減震器的彈性剛度是35kN/cm。本實(shí)用新型的最高使用溫度可達(dá)180°C，耐壓可達(dá)150Mpa。
權(quán)利要求1.一種耐高溫液壓雙向減震器，其特征在于包括內(nèi)軸組件、活塞組件和外筒組件，所述內(nèi)軸組件由芯軸(1)、沖管體(24)和沖管頭(25)順序連接而成；所述芯軸上端設(shè)有上接頭；所述內(nèi)軸組件中部套裝所述活塞組件，所述活塞組件由花鍵軸(11)、鎖堵(13)、鋼球 (14)、密封體(15)、密封套(21)和壓帽(22)順序連接而成；所述活塞組件中的花鍵軸與所述內(nèi)軸組件中的芯軸之間螺紋連接；所述內(nèi)軸組件外側(cè)套裝所述外筒組件，所述外筒組件由密封接頭(7)、花鍵筒(12)、油缸(23)和下接頭(35)順序連接而成；所述外筒組件中的花鍵筒與所述活塞組件中的花鍵軸之間花鍵連接；所述內(nèi)軸組件、所述活塞組件和所述外筒組件之間分別設(shè)有密封組件；所述活塞組件與所述外筒組件之間設(shè)有阻尼腔室(65)，所述阻尼腔室內(nèi)部填充耐磨液壓油；所述活塞組件下邊設(shè)有工作腔室(66)，所述工作腔室內(nèi)部填充硅油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫液壓雙向減震器，其特征在于所述內(nèi)軸組件中的芯軸上設(shè)有減磨機(jī)構(gòu)，所述減磨機(jī)構(gòu)由開(kāi)槽墊圈、減磨片、半圓擋圈組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐高溫液壓雙向減震器，其特征在于所述活塞組件中的花鍵軸與所述內(nèi)軸組件中的芯軸之間通過(guò)九頭大導(dǎo)程左旋螺紋連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫液壓雙向減震器，其特征在于所述外筒組件中的密封接頭、花鍵筒、油缸和下接頭通過(guò)梯形螺紋連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種耐高溫液壓雙向減震器，包括內(nèi)軸組件、活塞組件和外筒組件，內(nèi)軸組件由芯軸、沖管體和沖管頭順序連接而成；內(nèi)軸組件中部套裝活塞組件，活塞組件由花鍵軸、鎖堵、鋼球、密封體、密封套和壓帽順序連接而成；花鍵軸與芯軸之間螺紋連接；內(nèi)軸組件外側(cè)套裝外筒組件，外筒組件由密封接頭、花鍵筒、油缸和下接頭順序連接而成；花鍵筒與花鍵軸之間花鍵連接；內(nèi)軸組件、活塞組件和外筒組件之間分別設(shè)有密封組件；活塞組件與外筒組件之間設(shè)有阻尼腔室，阻尼腔室內(nèi)部填充耐磨液壓油；活塞組件下邊設(shè)有工作腔室，工作腔室內(nèi)部填充硅油。本實(shí)用新型的使用溫度可達(dá)180℃，耐壓可達(dá)150Mpa。
文檔編號(hào)E21B17/07GK201963216SQ201120035720
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月10日
發(fā)明者付敏清, 吳方卓, 李世敏, 李方偉, 白平 申請(qǐng)人:天合石油集團(tuán)匯豐石油裝備股份有限公司