CN108798555A - 一种油密封旋冲双模螺杆钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种油密封旋冲双模螺杆钻具,包括防掉外筒、防掉芯轴、定子、转子、万向节外筒、万向节芯轴、上传动轴、TC动套、TC静套、上外壳、滑动密封套、径向轴承、下外壳、推力轴承、碟簧、上启震器、活动钢球、下启震器、固定钢球、中传动轴、上锁母、下传动轴、挡丝、下锁母、并紧螺母和卡簧。本发明所述的油密封旋冲双模螺杆钻具,可以在常规模式和冲振模式之间自由切换,可代替常规螺杆钻具,并且较常规螺杆钻具有一定的提速效果,既可应用于可钻性差的地层、复杂硬脆地层钻进,也可应用于直井、定向井提速钻进,尤其是可应用于定向造斜提速钻进,工况适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及油田钻井设备技术领域,具体是一种油密封旋冲双模螺杆钻具。
背景技术
油田钻井、处理井内桥塞以及油井内其它事故处理普遍使用普通螺杆钻具,普通螺杆钻具只能带动钻头旋转,钻井或事故处理速度缓慢,生产效率低,施工成本高。
发明内容
发明目的:本发明的目的是针对目前技术中的不足,提供一种油密封旋冲双模螺杆钻具,可大幅缩短钻井周期,提高生产效率,节约生产成本。
技术方案:为实现上述目的,本发明提供一种油密封旋冲双模螺杆钻具,包括防掉外筒、防掉芯轴、定子、转子、万向节外筒、万向节芯轴、上传动轴、TC动套、TC静套、上外壳、滑动密封套、径向轴承、下外壳、推力轴承、碟簧、上启震器、活动钢球、下启震器、固定钢球、中传动轴、上锁母、下传动轴、挡丝、下锁母、并紧螺母和卡簧;所述上传动轴是内圆规则,外圆为阶梯状的筒状结构,上传动轴下端与中传动轴螺纹连接,上端与万向节芯轴以及TC动套螺纹连接;所述万向节芯轴外部套接有万向节外筒,所述万向节外筒上端螺纹连接有定子,定子上端连接放掉外筒,所述万向节芯轴上端连接转子,转子套接在定子内,转子上端连接防掉芯轴,所述防掉芯轴设置在防掉外筒内;TC动套是筒状结构,內圆上端有内螺纹与上传动轴连接,外圆上端有凸起抬肩,外圆下部有圆周分布的长方体凸起;TC静套外圆规则,內圆设置有长方体凸起的筒状结构,TC静套连接在上外壳上端;上外壳是外圆规则內圆有抬肩的筒状结构,外圆上端有外螺纹,內圆下端有内螺纹,下端与下外壳螺纹连接;滑动密封套是短筒状接头,內圆和外圆分别有O型圈槽,滑动密封套安装在上传动轴和上外壳的环形空间内;下外壳是圆筒状结构,內圆上部有向内凸起抬肩,內圆上端有内螺纹,外圆下端有外螺纹,下端螺纹与挡丝连接;所述上启震器是圆筒状结构,下端面圆周均布球形凹坑,坑深度小于球半径,上启震器套接在中传动轴上;所述下启震器是圆筒状结构,上端面圆周均布球形凹坑,坑深度大于球半径,凹坑数量与上启震器下端面凹坑数量相同,下启震器内园沿轴向方向圆周均布半圆槽,下启震器套接在中传动轴上;所述上启震器下端面与下启震器上端面对应的凹坑内设置有活动钢球;所述中传动轴是空心轴形状,外圆上下端有螺纹,靠近下端外螺纹的外圆有圆周均布的键槽,做大外圆的下部有圆周均布的半球凹坑,中传动轴下端与下锁母、并紧螺母螺纹连接;所述中传动轴外圆和下启震器内圆对应的凹坑中设置有固定钢球;所述下传动轴是筒状结构,內圆上部圆周均布键槽,外圆的上部有外螺纹,內圆的下部有内螺纹,外圆有一个抬肩,最大外圆在外圆下部,下传动轴与下锁母、并紧螺母套接;所述挡丝是外圆上部有外螺纹,內圆规则的短圆筒状结构,挡丝套接在下传动轴上;所述下锁母筒状结构,內圆下部有内螺纹,內圆上部是光滑密封面,外圆上部有O型圈槽,外圆中部有缩径,下锁母下端面有圆周均布的矩形槽;所述并紧螺母矩形圆环状结构,內圆有内螺纹,外圆规则。
作为本方案的一种改进,所述TC动套外圆下部的长方体凸起为钨钢块,钨钢块用碳化钨粉烧结与TC动套外圆下部。
作为本方案的一种改进,所述TC静套内部长方体凸起为钨钢块,所述钨钢块用碳化钨粉烧结与TC静套内。
作为本方案的一种改进,所述防掉外筒、定子、万向节外筒、上外壳和下外壳连接后外圆平滑连接。
作为本方案的一种改进,所述O型圈槽内设置有O型圈,其材料为耐油橡胶。
有益效果:本发明所述的油密封旋冲双模螺杆钻具,在带动钻头转动的同时产生纵向高频振动,并且通过钻压控制能实现振动模式和普通模式相互切换。所述油密封旋冲双模螺杆钻具连接在管串下端,钻具下部连接钻头,管串下行过程中,钻压较低,上传动轴通过万向节芯轴连接转子,转子旋转带动上传动轴转动,同时上传动轴带动中传动轴转动,中传动轴转动过程中,由于下启震器和中传动轴之间嵌入有固定钢球,因此中传动轴带动下启震器转动,下启震器转动过程中,由于上启震器和下启震器之间设置有活动钢球,上启震器与下启震器发生相对位移,活动钢球依次向相邻的球形凹坑中移动,上启震器在纵向发生高频震动。当不需要所述的油密封旋冲双模螺杆钻具进行高频震动时,只需加大钻压,上传动轴、中传动轴和下传动轴整体下行,压缩碟簧,由于上启震器受压力增大,导致上启震器和下启震器在活动钢球的固定作用下,一起运动,从而不发生相对震动。
所述TC动套外圆下部的长方体凸起以及TC静套内部长方体凸起均为钨钢块,钨钢块用碳化钨粉烧结与TC静套和TC动套外圆下部烧结,钨钢块具有耐磨、硬度高和韧性好的优点,可以保证所述油密封旋冲双模螺杆钻具在振动模式下的使用寿命。
本发明所述的油密封旋冲双模螺杆钻具,可以在常规模式和冲振模式之间自由切换,可代替常规螺杆钻具,并且较常规螺杆钻具有一定的提速效果,既可应用于可钻性差的地层、复杂硬脆地层钻进,也可应用于直井、定向井提速钻进,尤其是可应用于定向造斜提速钻进,工况适应性强。
所述的油密封旋冲双模螺杆钻具能够产生高频低幅冲击振动能量,实现多功能多工艺高效提速破岩,既不影响正常定向作业,也不影响动力钻具提供扭矩的基本功能,同时促进钻压传递,提高钻头破岩效率,延长钻头寿命,提高机械钻速。
附图说明
图1、所述油密封旋冲双模螺杆钻具结构示意图;
附图标记列表:1、防掉外筒;2、防掉芯轴;3、定子;4、转子;5、万向节外筒;6、万向节芯轴;7、上传动轴;8、TC动套;9、TC静套;10、上外壳;11、滑动密封套;12、径向轴承;13、下外壳;14、推力轴承;15、碟簧;16、上启震器;17、活动钢球;18、下启震器;19、固定钢球;20、中传动轴;21、上锁母;22、下传动轴;23、挡丝;24、下锁母;25、并紧螺母;26、卡簧。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,进一步阐明本发明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1所示是一种油密封旋冲双模螺杆钻具,包括防掉外筒1、防掉芯轴2、定子3、转子4、万向节外筒5、万向节芯轴6、上传动轴7、TC动套8、TC静套9、上外壳10、滑动密封套11、径向轴承12、下外壳13、推力轴承14、碟簧15、上启震器16、活动钢球17、下启震器18、固定钢球19、中传动轴20、上锁母21、下传动轴22、挡丝23、下锁母24、并紧螺母25和卡簧26。上传动轴7是内圆规则,外圆为阶梯状的筒状结构,上传动轴7下端与中传动轴20螺纹连接,上端与万向节芯轴6以及TC动套8螺纹连接。万向节芯轴6外部套接有万向节外筒5,所述万向节外筒5上端螺纹连接有定子3,定子3上端连接放掉外筒,所述万向节芯轴6上端连接转子4,转子4套接在定子3内,转子4上端连接防掉芯轴2,所述防掉芯轴2设置在防掉外筒1内;TC动套8是筒状结构,內圆上端有内螺纹与上传动轴7连接,外圆上端有凸起抬肩,外圆下部有圆周分布的长方体凸起,长方体凸起为钨钢块,钨钢块用碳化钨粉烧结与TC动套8外圆下部。TC静套9外圆规则,內圆设置有长方体凸起的筒状结构,TC静套9连接在上外壳10上端;TC静套9内部长方体凸起为钨钢块,钨钢块用碳化钨粉烧结与TC静套9内。上外壳10是外圆规则內圆有抬肩的筒状结构,外圆上端有外螺纹,內圆下端有内螺纹,下端与下外壳13螺纹连接。滑动密封套11是短筒状接头,內圆和外圆分别有O型圈槽,滑动密封套11安装在上传动轴7和上外壳10的环形空间内。下外壳13是圆筒状结构,內圆上部有向内凸起抬肩,內圆上端有内螺纹,外圆下端有外螺纹,下端螺纹与挡丝23连接。上启震器16是圆筒状结构,下端面圆周均布球形凹坑,坑深度小于球半径,上启震器16套接在中传动轴20上;所述下启震器18是圆筒状结构,上端面圆周均布球形凹坑,坑深度大于球半径,凹坑数量与上启震器16下端面凹坑数量相同,下启震器18内园沿轴向方向圆周均布半圆槽,下启震器18套接在中传动轴20上;所述上启震器16下端面与下启震器18上端面对应的凹坑内设置有活动钢球17。中传动轴20是空心轴形状,外圆上下端有螺纹,靠近下端外螺纹的外圆有圆周均布的键槽,做大外圆的下部有圆周均布的半球凹坑,中传动轴20下端与下锁母24、并紧螺母25螺纹连接。中传动轴20外圆和下启震器18内圆对应的凹坑中设置有固定钢球19。下传动轴22是筒状结构,內圆上部圆周均布键槽,外圆的上部有外螺纹,內圆的下部有内螺纹,外圆有一个抬肩,最大外圆在外圆下部,下传动轴22与下锁母24、并紧螺母25套接。挡丝23是外圆上部有外螺纹,內圆规则的短圆筒状结构,挡丝23套接在下传动轴22上。下锁母24筒状结构,內圆下部有内螺纹,內圆上部是光滑密封面,外圆上部有O型圈槽,外圆中部有缩径,下锁母24下端面有圆周均布的矩形槽;所述并紧螺母25矩形圆环状结构,內圆有内螺纹,外圆规则。防掉外筒1、定子3、万向节外筒5、上外壳10和下外壳13连接后外圆平滑连接。O型圈槽内设置有O型圈,其材料为耐油橡胶。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段,还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (5)
1.一种油密封旋冲双模螺杆钻具,其特征在于,包括防掉外筒(1)、防掉芯轴(2)、定子(3)、转子(4)、万向节外筒(5)、万向节芯轴(6)、上传动轴(7)、TC动套(8)、TC静套(9)、上外壳(10)、滑动密封套(11)、径向轴承(12)、下外壳(13)、推力轴承(14)、碟簧(15)、上启震器(16)、活动钢球(17)、下启震器(18)、固定钢球(19)、中传动轴(20)、上锁母(21)、下传动轴(22)、挡丝(23)、下锁母(24)、并紧螺母(25)和卡簧(26);所述上传动轴(7)是内圆规则,外圆为阶梯状的筒状结构,上传动轴(7)下端与中传动轴(20)螺纹连接,上端与万向节芯轴(6)以及TC动套(8)螺纹连接;所述万向节芯轴(6)外部套接有万向节外筒(5),所述万向节外筒(5)上端螺纹连接有定子(3),定子(3)上端连接放掉外筒,所述万向节芯轴(6)上端连接转子(4),转子(4)套接在定子(3)内,转子(4)上端连接防掉芯轴(2),所述防掉芯轴(2)设置在防掉外筒(1)内;TC动套(8)是筒状结构,內圆上端有内螺纹与上传动轴(7)连接,外圆上端有凸起抬肩,外圆下部有圆周分布的长方体凸起;TC静套(9)外圆规则,內圆设置有长方体凸起的筒状结构,TC静套(9)连接在上外壳(10)上端;上外壳(10)是外圆规则內圆有抬肩的筒状结构,外圆上端有外螺纹,內圆下端有内螺纹,下端与下外壳(13)螺纹连接;滑动密封套(11)是短筒状接头,內圆和外圆分别有O型圈槽,滑动密封套(11)安装在上传动轴(7)和上外壳(10)的环形空间内;下外壳(13)是圆筒状结构,內圆上部有向内凸起抬肩,內圆上端有内螺纹,外圆下端有外螺纹,下端螺纹与挡丝(23)连接;所述上启震器(16)是圆筒状结构,下端面圆周均布球形凹坑,坑深度小于球半径,上启震器(16)套接在中传动轴(20)上;所述下启震器(18)是圆筒状结构,上端面圆周均布球形凹坑,坑深度大于球半径,凹坑数量与上启震器(16)下端面凹坑数量相同,下启震器(18)内园沿轴向方向圆周均布半圆槽,下启震器(18)套接在中传动轴(20)上;所述上启震器(16)下端面与下启震器(18)上端面对应的凹坑内设置有活动钢球(17);所述中传动轴(20)是空心轴形状,外圆上下端有螺纹,靠近下端外螺纹的外圆有圆周均布的键槽,做大外圆的下部有圆周均布的半球凹坑,中传动轴(20)下端与下锁母(24)、并紧螺母(25)螺纹连接;所述中传动轴(20)外圆和下启震器(18)内圆对应的凹坑中设置有固定钢球(19);所述下传动轴(22)是筒状结构,內圆上部圆周均布键槽,外圆的上部有外螺纹,內圆的下部有内螺纹,外圆有一个抬肩,最大外圆在外圆下部,下传动轴(22)与下锁母(24)、并紧螺母(25)套接;所述挡丝(23)是外圆上部有外螺纹,內圆规则的短圆筒状结构,挡丝(23)套接在下传动轴(22)上;所述下锁母(24)筒状结构,內圆下部有内螺纹,內圆上部是光滑密封面,外圆上部有O型圈槽,外圆中部有缩径,下锁母(24)下端面有圆周均布的矩形槽;所述并紧螺母(25)矩形圆环状结构,內圆有内螺纹,外圆规则。
2.如权利要求1所述的一种油密封旋冲双模螺杆钻具,其特征在于:所述TC动套(8)外圆下部的长方体凸起为钨钢块,钨钢块用碳化钨粉烧结与TC动套(8)外圆下部。
3.如权利要求2所述的一种油密封旋冲双模螺杆钻具,其特征在于:所述TC静套(9)内部长方体凸起为钨钢块,所述钨钢块用碳化钨粉烧结与TC静套(9)内。
4.如权利要求3所述的一种油密封旋冲双模螺杆钻具,其特征在于: 所述防掉外筒(1)、定子(3)、万向节外筒(5)、上外壳(10)和下外壳(13)连接后外圆平滑连接。
5.如权利要求4所述的一种油密封旋冲双模螺杆钻具,其特征在于:所述O型圈槽内设置有O型圈,其材料为耐油橡胶。
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