用于油井鉆進(jìn)時(shí)的減震裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種減震裝置，具體是指用于油井鉆進(jìn)時(shí)的減震裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油鉆井中，帶動(dòng)鉆具破碎巖石，向地下鉆進(jìn)，鉆出規(guī)定深度的井眼，供采油機(jī)或采氣機(jī)獲取石油或天然氣。一部常用石油魅機(jī)主要由動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)機(jī)、工作機(jī)及輔助設(shè)備組成。為了起升和下放鉆具、下套管以及控制鉆壓、送進(jìn)鉆具，鉆具配備有起升系統(tǒng)；起升系統(tǒng)包括絞車(chē)、輔助剎車(chē)、天車(chē)、游車(chē)、大鉤、鋼絲繩以及吊環(huán)、吊卡、吊鉗、卡瓦等各種工具。起升時(shí)，絞車(chē)滾筒纏繞鋼絲繩，天車(chē)和游車(chē)構(gòu)成副滑輪組，大鉤上升通過(guò)吊環(huán)、吊卡等工具實(shí)現(xiàn)鉆具的提升；下放時(shí)，鉆具或套管柱靠自重下降，借助絞車(chē)的剎車(chē)機(jī)構(gòu)和輔助剎車(chē)控制大鉤的下放速度。在正常鉆進(jìn)時(shí)，通過(guò)吊環(huán)、吊卡等工具實(shí)現(xiàn)鉆具的提升，下放時(shí)，鉆具或套管柱靠自重下降，借助絞車(chē)的剎車(chē)機(jī)構(gòu)和輔助剎車(chē)控制大鉤的下放速度；正常鉆進(jìn)時(shí)，通過(guò)剎車(chē)機(jī)構(gòu)控制鉆具的送進(jìn)速度，將鉆具重量的一部分作為鉆壓施加到鉆頭上實(shí)現(xiàn)破碎巖層。
[0003]為進(jìn)一步減輕鉆具的工作負(fù)荷，在鉆具本體與動(dòng)力輸出設(shè)備之間安裝有減震裝置，以方便在鉆具與硬度較大的巖石層相互作用時(shí)降低作用應(yīng)力，達(dá)到保護(hù)鉆具的目的，但是在一般的減震裝置使用過(guò)程中，多為被動(dòng)控制，即采用油氣或油液彈簧式結(jié)構(gòu)的減震器，通常為可調(diào)式。這些可調(diào)式減震器通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流孔的開(kāi)口大小來(lái)改變通流面積，以此來(lái)調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)，輸出的阻尼力隨減震器上活塞的行程而改變；但在應(yīng)對(duì)較大的沖擊時(shí)須通過(guò)減小節(jié)流口和增大活塞的行程來(lái)實(shí)現(xiàn)，結(jié)果使得鉆具在鉆進(jìn)時(shí)的質(zhì)量增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供用于油井鉆進(jìn)時(shí)的減震裝置，使其具有良好的阻尼特性以適應(yīng)其在復(fù)雜的地質(zhì)層中油井的快速鉆進(jìn)，達(dá)到保護(hù)鉆具的目的。
[0005]本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
用于油井鉆進(jìn)時(shí)的減震裝置，包括兩端密閉的工作缸以及貫穿于工作缸的端蓋且其端部置于工作缸內(nèi)的活塞桿，在所述活塞桿末端螺紋連接有縱截面為“T”型的活塞，活塞的豎直部末端鉸接有兩個(gè)半圓形的擋板，且在活塞上端安裝有墊圈，在活塞下端安裝有用于固定活塞以及擋板的螺母，在活塞的水平部上開(kāi)有多個(gè)上泄流孔，在兩個(gè)擋板上開(kāi)有多個(gè)與上泄流孔對(duì)應(yīng)的下泄流孔，所述上泄流孔的孔徑由中部向兩端遞增，在活塞的中部設(shè)置有線(xiàn)圈組，在線(xiàn)圈組外壁上設(shè)置有隔離圈，活塞桿的內(nèi)部中空，線(xiàn)圈組的連接導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)活塞桿的內(nèi)部與外界電源連接，所述線(xiàn)圈組包括相互電連接的第一線(xiàn)圈與第二線(xiàn)圈，且在第一線(xiàn)圈與第二線(xiàn)圈之間安裝有隔離塊；還包括浮動(dòng)活塞，所述浮動(dòng)活塞將工作缸內(nèi)部分隔成液體腔與氣腔，液體腔中填充有磁流變液，氣腔中填充有壓縮的氮?dú)狻１景l(fā)明工作時(shí)，活塞桿的上端與與動(dòng)力輸出設(shè)備固定連接，而工作缸的下端與鉆具固定連接，在鉆具工作時(shí)，線(xiàn)圈組通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與外部電源連接，通過(guò)電流的調(diào)節(jié)，線(xiàn)圈組在液體腔體產(chǎn)生磁場(chǎng)變化，變化的磁場(chǎng)與液體腔內(nèi)的磁流變液發(fā)生作用，進(jìn)而改變由活塞上端進(jìn)入上泄流孔中的磁流變液的粘度，進(jìn)而改變阻尼力的大小，達(dá)到鉆具減震的目的，并且由于活塞桿的行程較小，在工作缸的底部安裝有浮動(dòng)活塞并將工作缸內(nèi)部分隔成兩個(gè)部分，即液體腔與氣腔，氣腔內(nèi)填充有具有一定初始?jí)毫Φ膲嚎s氮?dú)?，可有效補(bǔ)充液體腔的體積變化，使其具有良好的阻尼特性以適應(yīng)其在復(fù)雜的地質(zhì)層中油井的快速鉆進(jìn)，達(dá)到保護(hù)鉆具的目的；
其中，所述上泄流孔的孔徑由中部向兩端遞增，而現(xiàn)有的減震裝置則通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流孔的開(kāi)口大小來(lái)改變通流面積，以此來(lái)調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)，輸出的阻尼力隨減震器上活塞的行程而改變，但在應(yīng)對(duì)較大的沖擊時(shí)須通過(guò)減小節(jié)流口和增大活塞的行程來(lái)實(shí)現(xiàn)，結(jié)果使得鉆具在鉆進(jìn)時(shí)的質(zhì)量增加；本發(fā)明工作時(shí)，磁流變液通過(guò)上泄流孔流經(jīng)活塞的上下兩端，即實(shí)現(xiàn)磁流變液在液體腔內(nèi)的流通，在外界電源調(diào)控下，使得線(xiàn)圈組在液體腔內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)變化，而磁場(chǎng)變化引起磁流變液的粘度，而上泄流孔的孔徑由中部向兩端遞增，即實(shí)現(xiàn)上泄流孔的中間縮口，使得磁流變液在縮口上下兩端處對(duì)活塞的抓緊力增大，而下泄流孔則為普通的通孔，使得活塞在磁流變液中順暢流動(dòng)，減小活塞在液體腔內(nèi)的移動(dòng)出現(xiàn)頓挫感，保證活塞在液體腔內(nèi)快速停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)外界電壓的快速轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)活塞在工作缸內(nèi)的啟停運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鉆具的減震功能，由于在本發(fā)明中不安裝節(jié)流面積可變的節(jié)流閥，進(jìn)而大大提高了裝置的抗機(jī)械磨損性能，延長(zhǎng)了本發(fā)明的使用壽命；并且在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，當(dāng)線(xiàn)圈組的使用壽命達(dá)到時(shí)，現(xiàn)有的減震裝置通常是直接將整個(gè)活塞部分直接更換，雖簡(jiǎn)單直接，但是更換成本較大，不利于使用推廣，本發(fā)明在縱截面為“T”形的活塞底端鉸鏈連接有兩個(gè)擋板，線(xiàn)圈組以及隔離圈則套設(shè)在活塞的豎直部上，通過(guò)螺母與活塞桿端部的螺紋配合，使得兩個(gè)擋板將線(xiàn)圈組以及隔離圈固定，且在擋板上開(kāi)有與上泄流孔相對(duì)應(yīng)的下泄流孔，在活塞隨活塞桿下移的過(guò)程中磁流變液由上泄流孔經(jīng)活塞的豎直部與工作缸內(nèi)壁之間的間隙流入下泄流孔中，在外界電壓的控制下，線(xiàn)圈組帶電后產(chǎn)生磁場(chǎng)變化，以增加或是減小活塞在液體腔內(nèi)的阻尼力，在線(xiàn)圈的使用期限屆滿(mǎn)或是受損時(shí)，可直接打開(kāi)端蓋將活塞取出，通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺母使得擋板與活塞的豎直部平行，即可快速將線(xiàn)圈取出更換，進(jìn)而避免直接將活塞整體更換，大大降低了本裝置的使用成本；
并且線(xiàn)圈組在工作時(shí)，線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁力線(xiàn)從活塞的一端出發(fā)穿過(guò)磁流變液，通過(guò)工作缸，從活塞的另一端回到活塞，形成一個(gè)閉合的磁力線(xiàn)回路，在整個(gè)回路中，磁力線(xiàn)垂直于磁流變液平行于工作缸，此時(shí)工作的磁通密度較高，由于工作的磁導(dǎo)率較低容易產(chǎn)生磁通量過(guò)飽和，影響整個(gè)磁路的磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，無(wú)法滿(mǎn)足磁流變液工作要求的磁感應(yīng)強(qiáng)度范圍，本發(fā)明設(shè)置有兩個(gè)相同且相互電連接的線(xiàn)圈，即第一線(xiàn)圈與第二線(xiàn)圈，且在第一線(xiàn)圈與第二線(xiàn)圈之間加設(shè)有隔離塊以減小兩個(gè)線(xiàn)圈之間的磁通線(xiàn)疊加，使得活塞周?chē)拇艌?chǎng)分布均勻，防止活塞在阻尼環(huán)境中受到的阻尼力局部應(yīng)力集中而導(dǎo)致活塞受損，進(jìn)而提高活塞的使用壽命。
[0006]所述第一線(xiàn)圈與所述第二線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方向相反。作為優(yōu)選，將第一線(xiàn)圈與第二線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方向設(shè)置為相反，使得在液體腔內(nèi)活塞的上下兩端處于兩個(gè)不同的磁場(chǎng)環(huán)境中，保證在活塞的啟停運(yùn)動(dòng)過(guò)程中快速達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，提高鉆具的減震性能。
[0007]還包括上吊環(huán)和下吊環(huán)，且上吊環(huán)固定在活塞桿上端部，下吊環(huán)固定在工作缸的下端部。通過(guò)上吊環(huán)與下吊環(huán)，使得減震結(jié)構(gòu)快速固定在鉆具與動(dòng)力輸出設(shè)備上，并且方便減震結(jié)構(gòu)的拆卸檢修，降低工人的工作強(qiáng)度，減小非工作時(shí)間的耗用。
[0008]還包括密封圈和O型密封墊，所述密封圈安裝在端蓋的內(nèi)壁上用于活塞桿的軸向密封，所述O型密封墊安裝在浮動(dòng)活塞上用于氣腔與液體腔的隔離。為防止磁流變液的泄漏，在活塞軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)與工作缸接觸的部分安裝有密封墊，避免因磁流變液流失而導(dǎo)致液體腔內(nèi)的粘度不足以支撐活塞，在浮動(dòng)活塞上安裝的O型密封墊可預(yù)防磁流變液由液體腔下滑至氣腔，提高氣腔中壓縮氮?dú)鈱?duì)浮動(dòng)活塞的支撐力度。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
1、本發(fā)明的上泄流孔的孔徑由中部向兩端遞增，即實(shí)現(xiàn)上泄流孔的中間縮口，使得磁流變液在縮口上下兩端處對(duì)活塞的抓緊力增大，保證活塞在液體腔內(nèi)快速停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)外界電壓的快速轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)活塞在工作缸內(nèi)的啟停運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鉆具的減震功能，由于在本發(fā)明中不安裝節(jié)流面積可變的節(jié)流閥，進(jìn)而大大提高了裝置的抗機(jī)械磨損性能，延長(zhǎng)了本發(fā)明的使用壽命；
2、本發(fā)明設(shè)置有兩個(gè)相同且相互電連接的線(xiàn)圈，即第一線(xiàn)圈與第二線(xiàn)圈，且在第一線(xiàn)圈與第二線(xiàn)圈之間加設(shè)有隔離塊以減小兩個(gè)線(xiàn)圈之間的磁通線(xiàn)疊加，使得活塞周?chē)拇艌?chǎng)分布均勻，防止活塞在阻尼環(huán)境中受到的阻尼力局部應(yīng)力集中而導(dǎo)致活塞受損，進(jìn)而提高活塞的使用壽命；
3、本發(fā)明將第一線(xiàn)圈與第二線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方向設(shè)置為相反，使得在液體腔內(nèi)活塞的上下兩端處于兩個(gè)不同的磁場(chǎng)環(huán)境中，保證在活塞的啟停運(yùn)動(dòng)過(guò)程中快速達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，提尚鉆具的減震性能。
【附圖說(shuō)明】
[0010]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱(chēng):
1-上吊環(huán)、2-端蓋、3-密封圈、4-工作缸、5-活塞桿、6-墊圈、7-上泄流孔、8-隔離圈、9-第二線(xiàn)圈、10-活塞、11-螺母、12-磁流變液、13-0型密封墊、14-浮動(dòng)活塞、15-氣腔、16-下吊環(huán)、17-下泄流孔、18-擋板、19-第一線(xiàn)圈、20-隔離塊。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例
[0012]如圖1所示，本實(shí)施例包括兩端密閉的