一种全液压式可调刚度双向柔性短接技术领域
本发明属于钻井技术领域，特别涉及一种全液压式可调刚度双向柔性短接。
背景技术
在石油钻井、地质钻井过程中经常需要钻柱之间实现柔性连接。如减震器、悬浮
器，用以隔断靠近井底的钻头、钻井或修井工具所产生的轴向振动、横向振动，达到吸收或
减缓钻柱轴向振动或冲击载荷，避免对钻柱和钻井平台产生破坏和影响，并能够起到延长
钻头寿命的作用。但此类工具一般接在近钻头处或者钻柱中和点以下，只在钻柱受压时才
起作用，当钻柱受拉时则为刚性连接，使用范围受到极大限制，而且一般此类产品出厂后刚
度是不可调节的，因此使用范围又受到了极大限制。市场上现有的液压减震器的原理是利
用一种特殊弹性体硅油的可压缩性实现压缩储能、回弹释放能量的能量转化过程，这种原
理已得到普遍推广运用，是成熟的，但是由于结构的原因，只能实现钻柱轴向压缩时才具有
柔性连接、压缩储能的功能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有双向柔性连接的特点，在
钻柱受拉伸和压缩时都具有另外一个高压储能油腔；并且具有可调刚度的特点，能够满足
不同生产现场的使用要求的全液压式可调刚度双向柔性短接。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种全液压式可调刚度双向柔性短
接，从上到下依次包括花键心轴、花键壳体、冲管、上缸体、上平衡活塞、连接体、下平衡活
塞、下缸体、固定活塞和下接头；
花键心轴的顶部与上部钻具相连，花键心轴的底部伸入花键壳体内并在花键壳体
中上下滑动，限位套通过螺纹固定连接在花键心轴上部；花键壳体的底部固定连接冲管；
上缸体和下缸体分别设置在冲管的外面，冲管上下两段各设有一个凹槽，上凹槽
下方设有上平衡活塞，上凹槽、上缸体与上平衡活塞之间形成上密封油腔；下凹槽上方设有
下平衡活塞，下凹槽下方设有固定活塞，下凹槽、下缸体、下平衡活塞和固定活塞之间形成
下密封油腔；
连接体上下两端外螺纹分别连接上缸体和下缸体，并隔断上密封油腔和下密封油
腔，连接体上下两端内孔内螺纹上分别安装有上调节套和下调节套，上调节套顶部安装有
上平衡活塞，下调节套底部安装有下平衡活塞；上调节套的上部和下调节套的下部分别通
过螺纹连接在连接体上，通过螺纹的旋入和旋出实现上密封油腔和下密封油腔的容积大小
调节；在上调节套的下部和下调节套的上部分别通过安装在连接体上的调节锁钉锁紧固定
在连接体上，避免上调节套和下调节套在连接体内旋转；
固定活塞通过螺纹固定连接在冲管的底部，下缸体的底部固定连接下接头，下接
头与下部钻具相连。
进一步地，上调节套和下调节套的外圆沿轴线方向开有20～30个一字槽，分别用
于沿圆周方向拨动旋转调节上调节套和下调节套，调节完成后，装入调节锁钉，起锁紧固定
作用。
进一步地，所述冲管的中间部位设有4个泥浆平衡孔。
本发明的有益效果是：
1、本发明专利是一种全新型的井下柔性短接，具有双向柔性连接的特点，在钻柱
受拉伸和压缩时都具有另外一个高压储能油腔，能够实现柔性连接和压缩储能；
2、本发明具有可调刚度的特点，在柔性短接出厂后需分别调节上下密封油腔容积
时，分别取出调节锁钉，通过用拨棒插入上调节套和下调节套的外圆沿轴线方向设置的一
字槽并沿圆周正反旋转达到调节上下密封油腔的容积的目的，能够满足不同生产现场的使
用要求。
附图说明
图1为本发明的柔性短接结构示意图；
图2为本发明的花键壳体横截面示意图；
图3为本发明的调节锁钉横截面示意图；
附图标记说明：1-花键心轴、2-限位套、3-密封圈、4-花键壳体、5-冲管、6-上缸体、
7-上平衡活塞、8-上密封油腔、9-上调节套、10-连接体、11-调节锁钉，12-下调节套、13-下
平衡活塞、14-下缸体、15-下密封油腔、16--固定活塞、17-下接头。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，一种全液压式可调刚度双向柔性短接，从上到下依次包括花键心轴1、
花键壳体4、冲管5、上缸体6、上平衡活塞7、连接体10、下平衡活塞13、下缸体14、固定活塞16
和下接头17；
花键心轴1的顶部与上部钻具相连，花键心轴1的底部伸入花键壳体4内并在花键
壳体4中上下滑动，如图2所示，限位套2通过螺纹固定连接在花键心轴1上部；花键壳体2的
底部固定连接冲管5；
上缸体6和下缸体14分别设置在冲管5的外面，冲管5上下两段各设有一个凹槽，上
凹槽下方设有上平衡活塞7，上凹槽、上缸体6与上平衡活塞7之间形成上密封油腔8；下凹槽
上方设有下平衡活塞13，下凹槽下方设有固定活塞16，下凹槽、下缸体14、下平衡活塞13和
固定活塞16之间形成下密封油腔15；
连接体10上下两端外螺纹分别连接上缸体6和下缸体14，并隔断上密封油腔8和下
密封油腔15，连接体10上下两端内孔内螺纹上分别安装有上调节套9和下调节套12，上调节
套9顶部安装有上平衡活塞7，下调节套12底部安装有下平衡活塞13；上调节套9的上部和下
调节套12的下部分别通过螺纹连接在连接体10上，通过螺纹的旋入和旋出实现上密封油腔
8和下密封油腔15的容积大小调节；当钻具受轴向压力的时候，上平衡活塞7下移至连接体
10的上限位台阶，上密封油腔8中的硅油被压缩或释放，开始工作，此时下平衡活塞13同下
密封油腔15中的硅油一起上下运动，未被压缩或释放；相同原理，当钻具受轴向拉力的时
候，下平衡活塞13上移至连接体10的下限位台阶，下密封油腔15中的硅油被压缩或释放，开
始工作，此时上平衡活塞7同上密封油腔8中的硅油一起上下运动，未被压缩或释放；
在上调节套9的下部和下调节套12的上部分别通过安装在连接体10上的调节锁钉
11锁紧固定在连接体10上，避免上调节套9和下调节套12在连接体10内旋转；调节锁钉11的
结构如图3所示。
固定活塞16通过螺纹固定连接在冲管5的底部，下缸体14的底部固定连接下接头
17，下接头17与下部钻具相连。
进一步地，所述上调节套9和下调节套12的外圆沿轴线方向开有20～30个一字槽，
便于拨棒调节和调节锁钉固定，分别用于沿圆周方向拨动旋转调节上调节套9和下调节套
12，在柔性短接出厂后需分别调节上下密封油腔容积时，分别取出调节锁钉11，通过用拨棒
插入一字槽并沿圆周正反旋转达到调节上下密封油腔的容积的目的，调整至合适位置后，
注满上下腔油，装回对应调节锁钉11，起锁紧固定作用，调节完成。
进一步地，所述冲管5的中间部位设有4个泥浆平衡孔，以平衡上下密封油腔之间
空腔的体积变化。
本发明具有双向柔性连接的特点，当钻具受轴向压力的时候，上密封油腔8内硅油
开始逐渐储能，达到最大压缩行程L1时，储能结束，当轴向压力减少时，高压硅油释放能量，
工具压缩工作行程变大，如此反复，压缩硅油在储能和释放间转化，实现减振的目的，即实
现钻柱的压缩柔性连接，由于下平衡活塞13的作用，此期间下密封油腔15的体积不发生变
化。相同原理，当钻具受轴向拉力的时候，下密封油腔15内硅油开始逐渐储能，达到最大拉
伸行程L2时，储能结束，当轴向拉力减少时，高压硅油释放能量，工具拉伸工作行程变大，如
此反复，压缩硅油在储能和释放间转化，实现减振的目的，即实现钻柱的拉伸柔性连接，由
于上平衡活塞7的作用，此期间上密封油腔8的体积不发生变化。
本发明还具有可调刚度的特点，以满足生产现场的各种要求，该工具出厂后当客
户需要调节压缩刚度的时候，启动上调节套9，改变上油腔的容积大小，从而实现压缩刚度
的调节；相同原理，当需要调节拉伸刚度的时候，启动下调节套12，改变下油腔的容积大小，
即可实现拉伸刚度的调节。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发
明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的
普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各
种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。