[发明专利]一种用于减弱井底钻具粘滑振动的装置及其控制方法

权利要求书

1.一种用于减弱井底钻具粘滑振动的装置的控制方法，其特征是：本装置主要包括外套筒（1）、弹簧（2）、活塞（3）、空心轴导流孔（4）、套筒缸（5）、空心轴（6）、空心轴上端接头（7）、应变传感器（8）、套筒导流孔（9）、阀门（10）、自动阀门开关（11）、挡环（12）、空心轴通孔（13）、套筒孔眼（14）和花键（15）；外套筒（1）和空心轴（6）通过花键（15）连接，空心轴（6）上端安装有应变传感器（8），套筒缸（5）内装有弹簧（2）、活塞（3）、阀门（10）和自动阀门开关（11），弹簧（2）下端与套筒缸（5）接触上端与活塞（3）接触，空心轴（6）上开有空心轴导流孔（4），外套筒（1）上开有套筒导流孔（9）和套筒孔眼（14）；正常工况下，驱动装置通过钻柱带动空心轴（6）转动，空心轴（6）再通过花键（15）带动外套筒（1）和钻头（17）转动破岩；与此同时，钻压通过钻柱传递到空心轴（6）上，再通过外套筒（1）内的活塞（3）和弹簧（2）将钻压传递到外套筒（6）和钻头（17）上，实现正常钻进；当井底发生粘滑振动时，钻头（17）旋转减缓甚至停止转动，但是井底钻具仍然会带动心轴（6）扭转，因而会在空心轴上端接头（7）处产生较大的变形，当变形超过自动阀门开关（11）设定的值后，安装在空心轴（6）上端的应变传感器（8）会将监测到的信号传递给自动阀门开关（11）来打开阀门（10）；阀门（10）打开后，钻井液通过空心轴导流孔（4）进入套筒缸（5），再通过套筒导流孔（9）流入环空中；由于空心轴导流孔（4）的直径比套筒导流孔（9）的直径大，通过进出口流体压差将使套筒缸（5）的体积变大，从而推动外套筒（1）沿轴线向上移动，同时将钻头（17）提升脱离井底；当钻头（17）的提升可以实现破岩时，钻头（17）和外套筒（1）将会重新同空心轴（6）一起旋转，此时空心轴（6）的应变将减小，自动阀门开关（11）会根据应变传感器（8）反馈的信息自动关闭阀门（10），再继续进行正常钻进。

2.根据权利要求1所述的一种用于减弱井底钻具粘滑振动的装置，其特征是：本装置包括一根空心轴（6）和一个可以相对空心轴（6）轴向移动的外套筒（1）。

3.根据权利要求1所述的一种用于减弱井底钻具粘滑振动的装置，其特征是：空心轴（6）与外套筒（1）之间通过花键（15）连接在一起。

4.根据权利要求1所述的一种用于减弱井底钻具粘滑振动的装置，其特征是：活塞（3）、挡环（12）、弹簧（2）依次从上至下安置在套筒缸（5）内。

5.根据权利要求1所述的一种用于减弱井底钻具粘滑振动的装置，其特征是：自动阀门开关（11）预设好了临界值，当超过预设的临界值时自动阀门开关（11）会打开阀门（10）。

6.根据权利要求5所述的一种用于减弱井底钻具粘滑振动的装置，其特征是：空心轴（6）上端安装有应变传感器（8），将监测到应变的结果传递给自动阀门开关（11）。

7.根据权利要求1所述的一种用于减弱井底钻具粘滑振动的装置，其特征是：空心轴（6）上开有空心轴通孔（13）。