CN108716367B - 钻井提速工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钻井提速工具，包括中空壳体，所述壳体顶部固定设置有连接头，所述连接头用于与钻柱连接，所述壳体内开设有环状凹台，所述环状凹台内设置有扭力传递组件，所述扭力传递组件包括中空的扭转轴和沿扭转轴周向布置的螺旋扭转弹簧片，所述螺旋扭转弹簧片一端与所述扭转轴固定连接，另一端与壳体固定连接，所述扭转轴的下端与钻头连接。本发明起到在钻头发生粘滞现象和克服粘滞现象的两种状态下，通过自身形变缓冲吸收钻柱带来的巨大扭矩，起到保护钻头和钻柱的作用，同时可以减少对钻头的破坏作用，减少钻头故障率，使得钻井过程更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及钻头配套设备技术领域，尤其涉及一种钻井提速工具。
背景技术
随着我国各能源区块开发勘探力度加大，井越钻越深，钻遇地层日益复杂。粘滑现象是PDC钻头在复杂地层机械钻速低、钻井效率低的主要制约因素，该现象尤其是在硬地层、深井钻进中表现地更为明显、更剧烈。
在钻井过程中存在以下问题：
1)当钻柱提供给钻头的扭矩小于工作面上岩石的剪切极限时，钻头停止跟随钻柱转动，此时钻头处于粘滞状态；
2)当钻柱中积蓄的扭矩大于工作面上岩石剪切极限时，钻柱中扭矩将瞬间释放，使钻头绕轴向做不规则的变速运动，对钻头造成极大破坏作用，导致钻头钻井不稳定、故障率高、使用寿命短。
因此需要开发改善以上缺陷的钻井提速工具。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术中的不足，提供钻井提速工具，以解决现有技术中钻头在钻井过程中故障率高的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
钻井提速工具，包括中空壳体，所述壳体顶部固定设置有连接头，所述连接头用于与钻柱连接，所述壳体内开设有环状凹台，所述环状凹台内设置有扭力传递组件，所述扭力传递组件包括中空的扭转轴和沿扭转轴周向布置的螺旋扭转弹簧片，所述螺旋扭转弹簧片一端与所述扭转轴固定连接，另一端与壳体固定连接，所述扭转轴的下端与钻头连接。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种钻井提速工具，其通过在壳体内开设环状凹台，并在环状凹台内设置扭力传递组件，通过扭力传递组件缓冲钻头在粘滞状态下时钻柱积蓄的巨大扭矩，能够保护钻柱；
在钻柱初启动时，由壳体转动带动螺旋扭转弹簧片，此时螺旋扭转弹簧片在传递扭矩的同时，自身会发生形变，可以实现钻头的缓慢启动，起到保护钻头和连接副的作用，同时在突然停止钻井时，螺旋扭转弹簧片可以通过自身形变缓冲钻头的惯性作用，再次起到对钻头的保护作用；
另外，在钻井过程中突然发生粘滞现象时，钻头突然停止转动，钻柱会积蓄巨大的扭矩，此时螺旋扭转弹簧片通过自身的形变对钻柱积蓄的巨大扭矩起到缓冲作用，从而保护钻柱，也使得在发生粘滞现象时和粘滞现象克服时，钻井更加稳定，减少了钻井的不规则震动。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中扭力传递组件的结构示意图；
图3为本发明中扭力传递组件的仰视图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
如图1-图3所示，作为一种优选实施例，本发明提出了钻井提速工具，包括中空壳体10，所述壳体10顶部固定设置有连接头11，连接头11与壳体10优选焊接连接，所述连接头11用于与钻柱连接，所述壳体10内开设有环状凹台12，所述环状凹台12内设置有扭力传递组件20，所述扭力传递组件20包括中空的扭转轴21和沿扭转轴21周向布置的螺旋扭转弹簧片22，所述螺旋扭转弹簧片22一端与所述扭转轴21固定连接，另一端与壳体10固定连接，所述扭转轴21的下端与钻头30连接，扭转轴21与钻头30优选螺纹连接；钻头30的结构和功能是本领域技术人员所熟知的，故不在此赘述。
上述方案的工作原理是这样的：在钻柱初启动时，由壳体10转动带动螺旋扭转弹簧片22，此时螺旋扭转弹簧片22在传递扭矩的同时，自身会发生形变，可以实现钻头30的缓慢启动，起到保护钻头30和连接副的作用，同时在突然停止钻井时，螺旋扭转弹簧片22可以通过自身形变缓冲钻头30的惯性作用，再次起到对钻头30的保护作用；
另外，在钻井过程中突然发生粘滞现象时，钻头突然停止转动，钻柱会积蓄巨大的扭矩，此时螺旋扭转弹簧片22通过自身的形变对钻柱积蓄的巨大扭矩起到缓冲作用，从而保护钻柱，也使得在发生粘滞现象时和粘滞现象克服时，钻井更加稳定，减少了钻井的不规则震动。
作为优选的，所述扭转轴21与所述壳体10之间的螺旋扭转弹簧片22内填充满润滑脂。在发生粘滞现象时，钻头被卡在岩层内无法转动，此时螺旋扭转弹簧片自身在钻柱的扭矩作用下发生后形变，将润滑脂沿扭转轴21向下挤出，对钻头30进行润滑，从而减小钻头30收到的剪切作用力，缩短粘滞周期，不仅能有效保护钻头，降低钻头故障率，还能提高钻井效率。
作为优选的，所述螺旋扭转弹簧片22的高度为所述壳体10直径的1.2-2倍。这样设置的目的是为了保证螺旋扭转弹簧片22能够承受足够的扭矩，达到更好的扭矩传递效果。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.钻井提速工具，其特征在于：包括中空壳体，所述壳体顶部固定设置有连接头，所述连接头用于与钻柱连接，所述壳体内开设有环状凹台，所述环状凹台内设置有扭力传递组件，所述扭力传递组件包括中空的扭转轴和沿扭转轴周向布置的螺旋扭转弹簧片，所述螺旋扭转弹簧片一端与所述扭转轴固定连接，另一端与壳体固定连接，所述扭转轴的下端与钻头连接；
所述扭转轴与所述壳体之间的螺旋扭转弹簧片内填充满润滑脂；
所述螺旋扭转弹簧片的高度为所述壳体直径的1.2-2倍；
所述扭转轴与钻头螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的钻井提速工具，其特征在于：所述连接头与所述壳体焊接连接。
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