自适应稳压装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自适应稳压装置，主要由外壳体、中心轴、弹簧装置a、调节阀、弹簧装置b、花键副组成。弹簧装置a与弹簧装置b安装在外壳体与中心轴之间，调节阀安装在中心轴上，且安装在弹簧装置a与弹簧装置b之间，外壳体与中心轴上加工花键副。自适应稳压装置安装在钻头上部，钻井液经过中心轴的中心孔后达到钻头，扭矩通过外壳体与中心轴上的花键副传递至钻头。自适应稳压装置安装在钻头上部，由自动调节阀和不同弹性的模块组成，能够更广泛的适应钻头的随机振动，克服了常规只含有一种弹性模块的减振稳压装置使用效果不显著、适应性差的不足既有利于提高破岩效率，又能有效保护钻头，是一种结构简单、操作方便、安全可靠的新型工具。安全可靠的新型工具。安全可靠的新型工具。

【技术实现步骤摘要】
自适应稳压装置


[0001]本专利技术涉及石油钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探领域的一种井下工具，尤其是一种自适应稳压装置。

技术介绍

[0002]在石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探中，由于井底岩石坚硬及不均质性等因素的影响，钻头在旋转破岩过程中，会产生剧烈的、无规律性的振动，导致钻头破岩压力的稳定状态被打破，不仅降低钻井破岩效率，而且极易损坏钻头切削齿，大幅减少钻头使用寿命，延长了钻井周期，增加了钻井成本。
[0003]中国专利CN108179980A公开了《一种机械变径稳定器》，作为螺杆钻具配套工具用来消除螺杆钻具反扭角，解决定向井、水平井螺杆钻具滑动钻进定向困难，提高定向钻井速度，降低定向钻井成本。具体技术方案是：主要由上接头、销钉、传动轴、轴状翼板、下接头、端盖、双向凸轮、导向轮、单向凸轮和外筒组成。该专利技术在定向井、水平井钻井过程中，机械变径稳定器通常连接到螺杆钻具上部或上移一段距离钻具中，机械变径稳定器距离螺杆钻具越近，稳定工具面效果越好。摆工具面或复合钻进时，转盘(或顶驱)扭矩高于螺杆钻具反扭矩，井下钻具和螺杆钻具复合驱动钻头顺时针旋转，传动轴由上部钻具驱动顺时针旋转，双向凸轮轨道外侧璧推动轴状翼板向内运动，轴状翼板收回，机械变径稳定器相当于钻柱稳定器。滑动钻进时，转盘(或顶驱)不驱动井下钻具旋转，螺杆钻具驱动钻头顺时针旋转，传动轴由下部钻具驱动逆时针旋转，双向凸轮轨道内侧璧和单向凸轮共同推动轴状翼板向外运动，轴状翼板伸出且嵌进井壁，阻止螺杆钻具反扭矩向上传递，消除螺杆钻具反扭角，彻底解决螺杆钻具滑动钻进定向困难。
[0004]理论研究与现场实践表明，钻头旋转破岩过程中，钻头上的压力越稳定，破岩效率越高，钻头寿命越长，钻井成本越低。面对井底岩石多样性，现有技术中的钻井工艺和设备很难保持钻头破岩过程的平稳性和保持很高的破岩效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服以上缺陷，进一步提高钻头破岩效率，更加适应井底岩石的多样性，且防止钻头切削齿过早崩损，延长钻头使用寿命，提高井下安全性，在最大限度不频繁起下钻更换钻头、不增加钻井成本的前提下，利用井下稳压装置保持钻头破岩过程的平稳性，提供了一种自适应稳压装置。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：自适应稳压装置，包括外壳体、中心轴、弹簧和调节阀，其中：所述外壳体上部带有接头，下部内壁设有内凸花键副，中段内壁设有环形凹槽；所述中心轴底部带有接头，中段下部设有与外壳体内凸花键副配合的花键副，花键副上部为周向外凸台，外凸台上方与外壳体环形凹槽构成弹簧腔，中心轴与外壳体上下结合部构成轴向滑动密封配合；所述弹簧包括两组弹性参数不同的弹簧装置a和弹簧装置b，所述弹簧装置a
和弹簧装置b沿轴向设置在环形弹簧腔内；所述调节阀安装在中心轴上，且位于弹簧装置a和弹簧装置b之间。
[0007]上述方案进一步包括：所述弹簧装置a比弹簧装置b的弹性参数大。
[0008]所述弹簧装置a在弹簧装置b的上方。
[0009]所述调节阀沿轴向设置有上下贯通弹簧腔的流道。
[0010]所述弹簧腔内充满润滑油。
[0011]所述花键副所处空间充满润滑油。
[0012]本专利技术的自适应稳压装置使用时，安装在钻头上部，钻井液经过中心轴的中心孔后达到钻头，扭矩通过外壳体与中心轴上的花键副传递至钻头。钻井施工时，钻压经外壳体、弹簧装置a、调节阀、弹簧装置b、中心轴传递至井底钻头，当钻头的钻压稳定时，由于弹簧装置a与弹簧装置b的弹性参数不一样，因此产生的变形量也不一样，且均处于稳定变形状态；当钻遇岩石不均质性较弱的地层时，钻头上的钻压会发生小幅波动，此时弹性参数较小的弹簧装置b就能够发挥吸收缓冲功能，保持钻头钻压稳定；当钻遇岩石不均质性较强的地层时，钻头上的钻压就会发生大幅波动，此时弹性参数较大的弹簧装置a就能够发挥缓冲功能，稳定钻头钻压，从而达到了不起钻更换钻具就能够适应井底多种特性岩石钻进的目的。现场测试结果表明，自适应稳压装置能够完全满足国内现有钻井工艺的技术要求，平均机械钻速提高96%-158%，尤其是在我国西北、西南等工区的深井、超深井钻井过程时，提速效果非常显著，大幅缩短了钻井周期、降低了钻井成本，取得了较大的经济效益和社会效益。
[0013]本专利技术的优点是：自适应稳压装置既能够适应井底岩石的多样性，在最大限度不频繁起下钻更换钻头、不增加钻井成本的前提下，提高钻头在井底破岩状态的平稳性。同时还能满足现有钻井工艺的技术要求和设备要求，并且结构简单、成本低廉、操作维护方便、成本低廉的特点，便于大范围推广使用。
附图说明
[0014]图1是依据本专利技术所提出的自适应稳压装置结构示意图。
[0015]图中：1.外壳体，2.中心轴，3.弹簧装置a，4.调节阀，5.弹簧装置b，6.花键副。
具体实施方式
[0016]下面结合附图来详细描述本专利技术。
[0017]实施例1一种自适应稳压装置，包括外壳体1、中心轴2、弹簧和调节阀4，其中：所述外壳体1上部带有接头，下部内壁设有内凸花键副6，中段内壁设有环形凹槽；所述中心轴2底部带有接头，中段下部设有与外壳体1内凸花键副6配合的花键副6，花键副6上部为周向外凸台，外凸台上方与外壳体1环形凹槽构成弹簧腔，中心轴2与外壳体1上下结合部构成轴向滑动密封配合；所述弹簧包括两组弹性参数不同的弹簧装置a3和弹簧装置b5，所述弹簧装置a3和弹簧装置b5沿轴向设置在环形弹簧腔内；所述调节阀4安装在中心轴2上，且位于弹簧装置a3和弹簧装置b5之间。
[0018]实施例2在实施例1的基础上，进一步包括：所述弹簧装置a3比弹簧装置b5的弹性参数大，且弹簧装置a3在弹簧装置b5的上方。所述调节阀4沿轴向设置有上下贯通弹簧腔的流道。所述弹簧腔内充满润滑油。
[0019]实施例3参照附图1，一种自适应稳压装置主要由外壳体1、中心轴2、弹簧装置a3、调节阀4、弹簧装置b5、花键副6组成。弹簧装置a3与弹簧装置b5安装在外壳体1内凸台与中心轴2外凸台之间，调节阀4安装在中心轴2上，且安装在弹簧装置a3与弹簧装置b5之间。弹簧装置a3比弹簧装置b5的弹性参数大，弹簧装置a3在弹簧装置b5的上方。外壳体1与中心轴2上加工花键副6，通过花键副6外壳体1与中心轴2构成花键配合。弹簧装置a3所处空间充满润滑油，弹簧装置5所处空间充满润滑油，花键副6所处空间充满润滑油。
[0020]自适应稳压装置安装在钻头上部，钻井液经过中心轴2的中心孔后达到钻头，扭矩通过外壳体1与中心轴2上的花键副6传递至钻头。钻井施工时，钻压经外壳体1、弹簧装置a3、调节阀4、弹簧装置b5、中心轴2传递至井底钻头。当钻头的钻压稳定时，由于弹簧装置a3与弹簧装置b5的弹性参数不一样，因此产生的变形量也不一样，且均处于稳定变形状态；当钻遇岩石不均质性较弱的地层时，钻头上的钻压会发生小幅波动，此时弹性参数较小的弹簧装置b5就能够发挥吸收缓冲功能，保持钻头钻压稳定；当钻遇岩石不均质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.自适应稳压装置，包括外壳体（1）、中心轴（2）、弹簧和调节阀（4），其特征在于：所述外壳体（1）上部带有接头，下部内壁设有内凸花键副（6），中段内壁设有环形凹槽；所述中心轴（2）底部带有接头，中段下部设有与外壳体（1）内凸花键副（6）配合的花键副（6），花键副（6）上部为周向外凸台，外凸台上方与外壳体（1）环形凹槽构成弹簧腔，中心轴（2）与外壳体（1）上下结合部构成轴向滑动密封配合；所述弹簧包括两组弹性参数不同的弹簧装置a（3）和弹簧装置b（5），所述弹簧装置a（3）和弹簧装置b（5）沿轴向设置在环形弹簧腔内；所述调节阀（4）安装在中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文飞，周延军，肖新磊，丁香春，吕树泉，杜超，
申请(专利权)人：中石化胜利石油工程有限公司中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，
类型：发明
国别省市：