CN106555549A - 一种摩擦棘轮式防制动涡轮钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种摩擦棘轮式防制动涡轮钻具,可解决现有涡轮钻具特性软,易制动的不足之处,提升涡轮钻具的过载能力和井下事故处理能力,其主要由涡轮节和带有摩擦棘轮机构的支承节构成,也可附带减速节;棘轮机构由外壳、棘轮、弹簧压杆、滚柱和传动轴构成;棘轮和传动轴周向固定,滚柱可以自由滚动;棘轮齿数可以为3-8个,每个棘轮齿和外壳都形成一个楔形空间,每个楔形空间安装1个弹簧压杆和1个滚柱,楔形空间的窄端指向沿顺时针方向;弹簧压杆为自然长度时,滚柱与外壳和棘轮刚好相切。涡轮钻具中装有1-3套棘轮机构,以减小各滚柱的受载。该种防制动涡轮钻具具有防制动,井下事故处理能力强,耐高温等特点。
Description
1.技术领域
本发明涉及一种石油、矿山、煤田、气田等领域使用的钻井工具,特别是一种适用于高温、研磨性强的复杂地层钻探使用的防制动涡轮钻具。
2.背景技术
涡轮钻进技术已经得到广泛应用,特别在超深井、定向井等钻井中,具有机械钻速高、定向精确、钻井管柱磨损小的优点,并能与随钻测量系统和金刚石钻头配合使用。但涡轮钻具特性“软”,过载能力差,容易制动,当发生卡钻等井下事故时也难以通过钻机转盘进行处理,这成为制约涡轮钻进技术发展的瓶颈之一。因此,研发防制动涡轮钻具对推动我国涡轮钻进技术发展具有重要意义。
3.发明内容
本发明的目的在于克服现有涡轮钻具特性软,易制动的不足之处,提供一种摩擦棘轮式防制动涡轮钻具,旨在提升涡轮钻具的过载能力和井下事故处理能力。
本发明提出的技术方案是:
一种摩擦棘轮式防制动涡轮钻具,主要由涡轮节和带有摩擦棘轮机构的支承节构成,也可附带减速节;棘轮机构由外壳、棘轮、弹簧压杆、滚柱和传动轴构成;棘轮和传动轴周向固定,滚柱可以自由滚动;棘轮齿数可以为3-8个,每个棘轮齿和外壳都形成一个楔形空间,每个楔形空间安装1个弹簧压杆和1个滚柱,楔形空间的窄端指向沿顺时针方向;弹簧压杆为自然长度时,滚柱与外壳、棘轮刚好相切。涡轮钻具中装有1-3套棘轮机构,以减小各滚柱的受载。
本发明一种摩擦棘轮式防制动涡轮钻具的优点在于:
1.防止涡轮钻具制动而失速,提升钻具承载能力;2.协同钻机转盘,有助于提升钻具自身的井下事故处理能力;3.结构简单,全金属结构,耐高温;4.转速高,配合金刚石钻头,适用于研磨性强的地层。
4.附图说明
图1是本发明一种摩擦棘轮式防制动涡轮钻具的结构示意图;
图2是图1中A-A剖面——棘轮机构剖面的结构示意图;
图中:1.涡轮节,2.支承节,3.传动轴,4.棘轮,5.弹簧压杆,6.滚柱,7.外壳。
5.具体实施方式
下面结合附图对本发明实施方案作具体说明。
如图1所示,一种摩擦棘轮式防制动涡轮钻具,主要由涡轮节(1)和带有摩擦棘轮机构的支承节(2)构成,支承节中安装1-3套摩擦棘轮机构。棘轮(4)通过两端轴套压紧或花键,使其与传动轴(3)周向固定。
如图2所示,支承节装有的摩擦棘轮机构由传动轴(3)、棘轮(4)、弹簧压杆(5)、滚柱(6)和外壳(7)构成。棘轮(4)和传动轴(3)周向固定,滚柱(6)可以自由滚动;棘轮(4)齿数可以为3-8个,每个棘轮齿和外壳(7)都形成一个楔形空间,每个楔形空间安装1个弹簧压杆(5)和1个滚柱(6),楔形空间的窄端指向沿顺时针方向;弹簧压杆(5)为自然长度时,滚柱(6)与外壳(7)、棘轮(4)刚好相切。
工作原理:一种摩擦棘轮式防制动涡轮钻具,棘轮(4)固定在传动轴(3)上,当钻机转盘转速为0时,涡轮钻具传动轴顺时针转动,滚柱(6)受到摩擦力等阻力,压缩弹簧顶杆(5),运动到楔形空间较宽位置,传动轴(3)与外壳(7)处于分离状态。当钻机转盘驱动钻杆,可带动涡轮钻具外壳(7)发生与传动轴(3)同向的顺时针转动,当外壳(7)转速低于传动轴(3)转速时,根据相对运动原理,滚柱(6)压缩弹簧顶杆(5),处于楔形空间较宽位置,传动轴(3)与外壳(7)处于分离状态;当外壳(7)转速高于传动轴(3)转速时,根据相对运动原理,滚柱(6)挤向楔形空间窄端位置,并将外壳(7)与传动轴(3)楔合,外壳(7)带动传动轴(3)同速转动。同理,当传动轴失速制动时,开动钻机转盘驱动外壳(7),棘轮(4)与外壳(7)楔合,外壳(7)即可带动传动轴(3)同速转动。据此,该种钻具实现防制动,并具备处理卡钻等井下事故的能力。
Claims (3)
1.一种摩擦棘轮式防制动涡轮钻具,主要是由涡轮节(1)和支承节(2)构成,也可以附带减速节,其特征在于所述支承节(2)中安装有摩擦棘轮机构,棘轮机构由传动轴(3)、棘轮(4)、弹簧压杆(5)、滚柱(6)和外壳(7)组成,棘轮(4)周向均布3-8个棘轮齿,每个棘轮齿位置可以安装1个弹簧压杆(5)和1个圆柱状的滚柱(6)。
2.根据权利要求1所述的一种摩擦棘轮式防制动涡轮钻具,其特征在于棘轮(4)和传动轴(3)周向固定,滚柱(6)可以在棘轮(4)与外壳(6)形成的楔形空间内自由滚动,楔形空间窄端指向沿顺时针方向,弹簧压杆(5)为自然长度时,滚柱(6)与外壳(7)和棘轮(4)刚好相切。
3.根据权利要求1所述的一种摩擦棘轮式防制动涡轮钻具,其特征在于安装1-3套摩擦棘轮机构。
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