一种钻柱多级减震装置的制作方法

本发明涉及一种钻柱多级减震装置，属于钻井设备技术领域。

背景技术：

钻柱是钻头以上、水龙头以下的钢管柱的总称。钻柱主要包含方钻杆，钻杆，钻铤等钻井用具。在实际深井的钻井过程当中，井下环境非常恶劣，导致钻柱的受力情况十分复杂，钻柱总是承受着压力、拉力、弯曲、扭力等载荷。在这些载荷的作用下，钻柱在向下钻进的过程中经常会伴随着不稳定的振动状态。钻柱振动形式主要有以下三种：纵向振动、横向振动、扭转振动。而对直井而言，钻柱疲劳破坏主要是由钻柱纵向振动引起的。钻柱纵向振动是沿轴线方向进行的。它的振动形态就像是在弹簧下端悬挂着重物在上下振动。钻柱的纵向振动是直井钻井中钻柱振动最严重的一种振动形式。

钻柱的纵向振动会使加在钻头上的钻压不均匀，钻头因为钻柱的剧烈振动而跳离井底，冲击力就会使钻头加速磨损，这样钻头的使用寿命将变短，也导致了钻头的总进尺和机械钻速大幅度下降。当钻柱振动过于激烈时，会引起钻机和井架的剧烈振动，因而对地面设备也有一定的破化性。钻柱剧烈振动的同时也会导致钻柱与钻柱之间的连接接头发生破损，通常是钻铤断裂与钻杆断裂。钻头所产生的纵向振动频率与钻柱自身纵向振动频率接近时，钻柱将会发生纵向共振。当钻柱纵向剧烈共振时，钻柱所受的力会非常大，钻柱的振动振幅也会很大，这就导致了钻柱的断裂或粘扣现象的发生。

所以为了降低钻井成本，提高钻井效率以及发展钻井技术，需要设计钻柱减震装置，目前的钻柱减震装置一般采用一级减震结构，比如采用单一的液压弹簧式减震器、空气机械式减震器和全液压式减震器，这些减震器在一定程度上降低了钻柱的冲击载荷，但是，在4500-6000m范围内的深井以及6000-9000m超深井钻探中，这种单一的减震器已经难以满足减震需要，钻柱仍然容易出现断裂或粘扣现象，因此，需设计一种新型的多级减震装置，以便满足深井钻探的需要。

技术实现要素：

本发明针对现有的技术问题，提供一种钻柱多级减震装置，目的是满足深井钻探的需要，拟解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钻柱多级减震装置，其包括钻柱连接杆、减震筒一、空气机械式减震器、弹性减震筒、减震筒二、花键轴、液压弹簧式减震器、减震套筒三和花键，其特征在于，所述的钻柱连接杆与所述的减震套筒一固定连接，所述的减震套筒一与所述的减震套筒二之间设置有所述的空气机械式减震器，所述的减震套筒二内设置有所述的弹性减震筒，所述的减震筒二与所述的减震套筒三连接，且所述的减震筒三内设置有液压弹簧式减震器，所述的花键轴设置在所述的减震套筒一、减震套筒二和减震套筒三内，所述的花键轴的外端设置有花键。

进一步，作为优选，所述减震筒一远离所述的钻柱连接杆的一端为阶梯孔，且减震筒一内定位设置有连接块，所述的花键轴的远离花键端设置有定位凸起，所述的定位凸起与所述的连接块之间设置有空气机械式减震器，所述的减震套筒二套设在所述的减震套筒一内，且减震套筒一与减震套筒二之间可伸缩设置，所述的花键轴上位于减震套筒二内的位置还固定设置有螺母，所述的螺母靠近花键的端设置有弹性减震筒，所述的弹性减震筒套设在弹性减震杆上，所述的弹性减震杆套设在连接筒上，且所述的连接筒套设在所述的花键轴上，所述的花键轴的径向上设置有销孔，所述的销孔内设置有连接销，所述的连接销穿设在所述的连接筒与花键轴上，以便将连接筒固定于所述的花键轴上，所述的花键轴上位于减震套筒三内的位置设置有凸起，所述的凸起上定位设置有液压弹簧式减震器，减震套筒二与减震套筒三之间可伸缩设置。

进一步，作为优选，所述花键轴为两段，且两端花键轴之间采用减震连接块连接设置，且减震连接块内设置有减震弹簧，减震弹簧位于两段花键轴之间。

进一步，作为优选，所述钻柱连接杆与所述的减震筒一之间采用螺纹连接。

进一步，作为优选，所述的调节套筒二内设置有限位凸起，所述的限位凸起用于挡住所述的螺母。

进一步，作为优选，所述减震弹簧为碟簧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设置空气机械式减震器和液压弹簧式减震器相结合的形式，并辅助以采用连接销连接的弹性减震筒和弹性减震杆，实现了多级减震的效果，可以很好的满足深井甚至超深井的钻探要求，有效的提高了钻柱的使用寿命，降低钻柱的振动，此外，本发明还设置了减震弹簧，进一步提高了其减震效果。

附图说明

图1是本发明的一种钻柱多级减震装置的结构示意图；

其中，1、钻柱连接杆，2、减震筒一，3、连接块，4、空气机械式减震器，5、定位凸起，6、螺母，7、弹性减震筒，8、弹性减震杆，9、连接销，10、减震筒二，11、花键轴，12、减震弹簧，13、减震连接块，14、液压弹簧式减震器，15、减震套筒三，16、花键，17、连接筒，18、限位凸起。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种钻柱多级减震装置，其包括钻柱连接杆1、减震筒一2、空气机械式减震器4、弹性减震筒7、减震筒二10、花键轴11、液压弹簧式减震器14、减震套筒三15和花键16，其特征在于，所述的钻柱连接杆1与所述的减震套筒一2固定连接，所述的减震套筒一2与所述的减震套筒二10之间设置有所述的空气机械式减震器4，所述的减震套筒二10内设置有所述的弹性减震筒7，所述的减震筒二10与所述的减震套筒三15连接，且所述的减震筒三15内设置有液压弹簧式减震器14，所述的花键轴设置在所述的减震套筒一、减震套筒二和减震套筒三内，所述的花键轴的外端设置有花键16。

在本实施例中，所述减震筒一2远离所述的钻柱连接杆1的一端为阶梯孔，且减震筒一2内定位设置有连接块3，所述的花键轴11的远离花键端设置有定位凸起5，所述的定位凸起5与所述的连接块3之间设置有空气机械式减震器4，所述的减震套筒二10套设在所述的减震套筒一2内，且减震套筒一2与减震套筒二10之间可伸缩设置，所述的花键轴11上位于减震套筒二内的位置还固定设置有螺母6，所述的螺母6靠近花键的端设置有弹性减震筒7，所述的弹性减震筒套7设在弹性减震杆8上，所述的弹性减震杆8套设在连接筒17上，且所述的连接筒17套设在所述的花键轴上，所述的花键轴的径向上设置有销孔，所述的销孔内设置有连接销9，所述的连接销9穿设在所述的连接筒与花键轴上，以便将连接筒固定于所述的花键轴上，所述的花键轴11上位于减震套筒三内的位置设置有凸起，所述的凸起上定位设置有液压弹簧式减震器14。所述钻柱连接杆与所述的减震筒一之间采用螺纹连接。所述的调节套筒二内设置有限位凸起18，所述的限位凸起18用于挡住所述的螺母。所述减震弹簧为碟簧，减震套筒二与减震套筒三之间可伸缩设置。

其中，作为一种优选的实施例，所述花键轴为两段，且两端花键轴之间采用减震连接块连接设置，且减震连接块内设置有减震弹簧12，减震弹簧12位于两段花键轴之间。

当钻柱出现纵向振动时，钻柱连接杆1推动减震套筒一纵向移动，减震筒一2对空气机械式减震器施加力，空气机械式减震器对减震套筒一进行减震作用，减震套筒一与减震套筒二之间伸缩减震，如果二者之间的减震力小于振动力，则减震套筒二内的花键轴的螺母压缩弹性减震筒和弹性减震杆，进一步进行减震，如果振动力仍不能消除，则螺母对减震套筒二施加力，减震弹簧起到减震效果，如果振动力仍不能消除，则减震套筒二对减震套筒三施加力，利用液压弹簧式减震器进一步减震，以便适应较大振动的需要，满足了深井甚至超深井的钻探需求。

本发明通过设置空气机械式减震器和液压弹簧式减震器相结合的形式，并结合于减震弹簧，实现了多级减震的效果，可以很好的满足深井甚至超深井的钻探要求，有效的提高了钻柱的使用寿命，降低钻柱的振动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。