CN104120971B - 一种提供单向冲击的扭转发生器 - Google Patents

Abstract

一种用于石油天然气钻井的提供单向冲击的扭转发生器。它能够将泥浆的压力能转换为驱动轴的周向单向冲击。其技术方案是：主要是由上接头、外筒体、中心轴、下接头、钻头接头等组成；上接头、外筒体、下接头、钻头接头分别通过螺纹配合，固定后内部形成空腔，空腔由上向下依次是：防掉总成、内筒体、中心轴、驱动轴、质量块、万向轴上接头、锁紧挡圈、万向轴、万向轴下接头；内筒体外壁设有叶片，内壁设有螺杆定子；中心轴上端外壁设有螺杆转子，下端设有内花键；驱动轴上端设有外花键，下端设有万向轴上接头。该工具通过钻井液带动驱动轴转动产生周期的周向单向冲击，提高钻头的破岩效率；产生稳定的周向振动，有效避免卡钻和粘滑现象产生。

Description

一种提供单向冲击的扭转发生器

技术领域

本发明涉及一种用于石油，天然气、煤气层的钻井中的提供单向冲击的扭转发生器。

背景技术

近年来，随着国家对于石油、天然气需求大幅度增加，石油、天然气的开发也日益增多。但是，在钻井过程中，钻头常常会出现卡钻或者粘滑现象，此时，钻柱会发生严重的扭转变形，使钻井过程极不稳定，甚至会导致钻具失效，这将给钻井带来了极大的危害。目前，在钻井过程中，使用的各种井下工具，通常只能提供轴向冲击，并不能解决钻井过程中出现的粘滑、卡钻现象。

如果该工具成功用于钻井过程中，由于能够在周向提供一个周期性单向冲击，将有效的避免粘滑和卡钻现象，提高钻头的破岩效率，降低钻井成本，给钻井行业带来巨大的经济效益。

发明内容

本发明的目的是：为了将钻井液的压力能转换为周向的振动，提高钻头的破岩效率，达到降低钻井成本的目的，特提供一种提供单向冲击的扭转发生器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种提供单向冲击的扭转发生器，主要由上接头、外筒体、中心轴、下接头、钻头接头组成，其特征在于：上接头在上，钻头接头在下；上接头上部和下部均设有螺纹；外筒体通过螺纹上部与上接头配合，下部与下接头配合，外筒体上端设有螺纹，下端设有内筒动力液排出孔；上接头、外筒体、下接头和钻头接头依次通过螺纹连接，固定过后，内部形成空腔，空腔由上向下依次是：防掉总成、内筒体、中心轴、驱动轴、质量环、万向轴上接头、锁紧挡圈、万向轴、万向轴下接头；防掉总成设有对称分布的流水通孔，下端内部设有螺纹，与内筒体相连接；内筒体外壁设有均匀分布的叶片，内壁设有螺杆定子；中心轴上端外壁设有螺杆转子，与内筒体相配合，下端设有内花键；驱动轴上端设有外花键，与中心轴下端相配合，下端内部设万向轴上接头；质量环放置在内筒体的内凸台上，上端紧靠中心轴；上径向轴承放置下接头的台阶上,外圈与内筒体紧贴；上密封圈放置在下接头的台阶上，并与内筒体紧贴；万向轴上端连接万向轴上接头，下端连接万向轴下接头；钻头接头上端设有均匀分布的动力液排出孔，上部中心设有万向轴下接头；下密封圈放置在钻头接头的台阶上，与下接头紧挨；下径向轴承放置在钻头接头的台阶上,内圈与钻头接头紧贴,外圈与下接头紧贴；滑动轴承放置在钻头接头的台阶上。

本发明与现有技术比较，其有益效果是：(1)提高钻头破岩效率：将钻井液的压力能转换为外筒体和内筒体的转动，并作用在驱动轴上，由于有速度差提供一种单向的周期性的冲击，通过万向轴传递给钻头，提高钻头的破岩效率；(2)避免卡钻粘滑现象：由于钻头得到了周向方向的冲击力，产生扭转振动，因此能避免卡钻粘滑现象的产生。

附图说明

图1为本发明一种提供单向冲击的扭转发生器结构示意图。

图中：1.上接头，2.外筒体，3.防掉总成，4.内筒体，5.叶片，6.中心轴，7.螺杆定子，8.驱动轴，9.质量环，10.内凸台，11.万向轴上接头，12.锁紧挡圈，13.内筒动力液排出孔，14.万向轴，15上密封圈，16上径向轴承，17.下接头，18.动力液排出孔，19.下密封圈，20万向轴下接头，21.下径向轴承，22.滑动轴承，23.钻头接头,24.驱动轴。

图2为图1中的A-A截面图

图3为图1中的B-B截面图

图4为图1中的C-C截面图

图5为图1中的D-D截面图

图6为图1中的E-E截面图

图7为图1中的F-F截面图

具体实施方式

根据附图所示，一种提供单向冲击的扭转发生器主要由上接头1、外筒体2、中心轴6、下接头17、钻头接头23组成，其特征在于：上接头1在上，钻头接头23在下；上接头1上部和下部均设有螺纹；外筒体2通过螺纹上部与上接头1配合，下部与下接头17配合，外筒体2上端设有螺纹，下端设有内筒动力液排出孔13；上接头1、外筒体2、下接头17和钻头接头23依次通过螺纹连接，固定过后，内部形成空腔，空腔由上向下依次是：防掉总成3、内筒体4、中心轴6、驱动轴8、质量环9、万向轴上接头11、锁紧挡圈12、万向轴14、万向轴下接头20；防掉总成3设有对称分布的流水通孔，下端内部设有螺纹，与内筒体4相连接；内筒体4外壁设有均匀分布的叶片5，内壁设有螺杆定子7；中心轴6上端外壁设有螺杆转子，与内筒体4相配合，下端设有内花键；驱动轴8上端设有外花键，与中心轴6下端相配合，下端内部设万向轴上接头11；质量环9放置在内筒体4的内凸台10上，上端紧靠中心轴6；上径向轴承16放置下接头17的台阶上,外圈与内筒体4紧贴；上密封圈15放置在下接头17的台阶上，并与内筒体4紧贴；万向轴14上端连接万向轴上接头11，下端连接万向轴下接头20；钻头接头23上端设有均匀分布的动力液排出孔18，上部中心设有万向轴下接头20；下密封圈19放置在钻头接头23的台阶上，与下接头17紧贴；下径向轴承21放置在钻头接头23的台阶上,内圈与钻头接头23紧贴,外圈与下接头17紧贴；滑动轴承22放置在钻头接头23的台阶上。

工作时，钻井液从上接头1流入扭转发生器内，此时，钻井液分为两部分：一部分通过放掉总成上的通孔，流入内筒体4，通过螺杆，带动中心轴6旋转，进而通过花键带动驱动轴8旋转；一部分通过内筒体4和外筒体2之间的缝隙，通过叶片5带动内筒体4旋转，进而通过连接轴带动质量环9旋转；由于内筒体4和中心轴6存在速度差，故驱动轴8会与质量环9发生碰撞，碰撞过后，连接轴在质量环9的滑动槽内滑动，此时，驱动轴8与质量环9发生分离。

Claims (3)

1.一种提供单向冲击的扭转发生器，主要由上接头(1)、外筒体(2)、中心轴(6)、下接头(17)、钻头接头(23)组成，其特征在于：上接头(1)在上，钻头接头(23)在下；上接头(1)上部和下部均设有螺纹；外筒体(2)通过螺纹上部与上接头(1)配合，下部与下接头(17)配合，外筒体(2)上端设有螺纹，下端设有内筒动力液排出孔(13)；上接头(1)、外筒体(2)、下接头(17)和钻头接头(23)依次通过螺纹连接，固定过后，内部形成空腔，空腔由上向下依次是：防掉总成(3)、内筒体(4)、中心轴(6)、驱动轴(8)、质量环(9)、万向轴上接头(11)、锁紧挡圈(12)、万向轴(14)、万向轴下接头(20)；防掉总成(3)设有对称分布的流水通孔，下端内部设有螺纹，与内筒体(4)相连接；内筒体(4)外壁设有均匀分布的叶片(5)，内壁设有螺杆定子(7)；中心轴(6)上端外壁设有螺杆转子，与内筒体(4)相配合，下端设有内花键；驱动轴(8)上端设有外花键，与中心轴(6)下端相配合，下端内部设万向轴上接头(11)；质量环(9)放置在内筒体(4)的内凸台(10)上，上端紧靠中心轴(6)；上径向轴承(16)放置下接头(17)的台阶上,外圈与内筒体(4)紧贴；上密封圈(15)放置在下接头(17)的台阶上，并与内筒体(4)紧贴；万向轴(14)上端连接万向轴上接头(11)，下端连接万向轴下接头(20)；钻头接头(23)上端设有均匀分布的动力液排出孔(18)，上部中心设有万向轴下接头(20)；下密封圈(19)放置在钻头接头(23)的台阶上，与下接头(17)紧贴；下径向轴承(21)放置在钻头接头(23)的台阶上,内圈与钻头接头(23)紧贴,外圈与下接头(17)紧贴；滑动轴承(22)放置在钻头接头(23)的台阶上。

2.根据权利要求1所述的一种提供单向冲击的扭转发生器，其特征在于，中心轴(6)外壁设有螺杆转子，下端设有内花键。

3.根据权利要求1所述的一种提供单向冲击的扭转发生器，其特征在于，内筒体(4)上端设有螺纹，外壁设有叶片(5)，内壁设有螺杆定子(7)，下端设有内筒动力液排出孔(13)。