CN111456648B - 一种用于pdc钻头的复合减震器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种用于PDC钻头的复合减震器，它包括钻具本体、冲击体、碟簧组、扭杆弹簧、环形压套，钻具本体和冲击体之间通过扭力传送接头传递钻头振动冲击力，冲击体设置于钻具本体下端并形成减震腔，钻具本体设置进水口，冲击体设置出水口；扭杆弹簧为筒状体，扭杆弹簧上端具有外螺纹，下部具有花键，扭杆弹簧位于减震腔内，扭杆弹簧上端与钻具本体螺纹连接，下部伸入到冲击器内并与冲击器通过花键连接；碟簧组套在扭杆弹簧外，碟簧组下端设置环形压套，环形压套下端面与冲击体位于钻具本体内的环形台阶间设置轴承组。本发明能减弱滑脱效应对PDC切削齿的损害，吸收来自钻柱的轴向震动，有效延长钻头寿命。

Description

一种用于PDC钻头的复合减震器
技术领域
本发明涉及的是石油钻井技术领域中的钻井装置，具体涉及一种用于PDC钻头的复合减震器。
背景技术
PDC钻头在石油钻井等领域广泛使用，PDC钻头上焊接的PDC复合片具有非常强的抗研磨能力，但是抗冲击性能却是它致命的弱点。在钻井过程中PDC钻头正常状态下应该能连续的稳定的切削岩石，然而这种理想的状态在实际钻井中是并不存在的，在井下PDC钻头的运动是极其无序的，包括横向、轴向、扭向和这几种震动的组合，钻头的震动极易损坏钻头的PDC切削齿，进而造成钻头损坏，影响钻头寿命，增加钻井成本。数据统计显示这种损坏在钻井作业中占PDC钻头失效形式的80%。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于PDC钻头的复合减震器，这种用于PDC钻头的复合减震器用来克服PDC金刚石复合片钻头在钻井作业瞬间冲击造成PDC钻头损坏的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于PDC钻头的复合减震器包括钻具本体、冲击体、碟簧组、扭杆弹簧、环形压套，钻具本体和冲击体之间通过扭力传送接头传递钻头振动冲击力，冲击体设置于钻具本体下端并形成减震腔，钻具本体设置进水口，冲击体设置出水口；扭杆弹簧为筒状体，扭杆弹簧上端具有外螺纹，下部具有花键，扭杆弹簧位于减震腔内，扭杆弹簧上端与钻具本体螺纹连接，下部伸入到冲击器内并与冲击器通过花键连接；碟簧组套在扭杆弹簧外，碟簧组下端设置环形压套，环形压套下端面与冲击体位于钻具本体内的环形台阶间设置轴承组；扭杆弹簧下端的密封轴段与冲击体内壁设置密封圈，冲击体外壁与钻具本体间设置密封圈。
上述方案中冲击体内壁具有花键槽，花键槽与花键相配合。
上述方案中冲击体的轴向振动通过环形压套和轴承组传递到碟簧组上，实现轴向吸振，同时通过轴承组实现钻头轴向及径向运动分解，冲击体的扭力方向振动通过扭杆弹簧上的花键传递到扭杆弹簧上，实现扭力方向吸振。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过使用扭杆弹簧实现吸收PDC钻头在扭力方向振动冲击，减弱滑脱效应对PDC切削齿的损害，并且在轴向还安装有轴向推力碟簧组，用于吸收来自钻柱的轴向震动，使用中钻头能更有效长寿命的作业，达到提高钻速和延长进尺的功效。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的扭杆弹簧与冲击体键连接断面图；
图3是本发明中钻具本体示意图；
图4是本发明中扭杆弹簧示意图；
图5是图4的侧视图；
图6是本发明中冲击体示意图。
图中：1-钻具本体；2-进水口；3-螺纹段；4-碟簧组；5-扭杆弹簧；6-环形压套；7-花键；8-轴承组；9-密封槽；10-密封圈；11-密封轴段；12-扭力传送接头；13-出水口；14-冲击体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
如图1所示，这种用于PDC钻头的复合减震器包括钻具本体1、冲击体14、碟簧组4、扭杆弹簧5、环形压套6，钻具本体1和冲击体14之间通过扭力传送接头12传递钻头振动冲击力，冲击体14设置于钻具本体1下端并形成减震腔，碟簧组4、扭杆弹簧5、环形压套6均设置于减震腔内。钻具本体1设置进水口2，冲击体14设置出水口13，进水口2、扭杆弹簧5内腔、出水口13构成流体通道。钻具本体1和冲击体14之间通过扭力传送接头12传递钻头振动冲击力，冲击体14通过碟簧组4实现钻具轴向振动吸振，冲击体14通过扭杆弹簧5实现钻具扭力方向振动吸振。
结合图4、图5，扭杆弹簧5为筒状体，扭杆弹簧5上端具有外螺纹，扭杆弹簧5位于减震腔内，扭杆弹簧5上端与钻具本体1螺纹连接，扭杆弹簧5下部伸入到冲击器内，结合图2，扭杆弹簧5下部具有花键7，冲击体14内壁具有花键槽，花键槽与花键7相配合，扭杆弹簧5与冲击器通过键连接实现扭力传递；碟簧组4套在扭杆弹簧5外，碟簧组4下端设置环形压套6，环形压套6下端面与冲击体14位于钻具本体1内的环形台阶间设置轴承组8，实现扭力和轴向方向运动分离。冲击体14的轴向振动通过环形压套6和轴承组8连接到碟簧组4上起到轴向的吸振作用。同时通过轴承组8实现钻头轴向及径向运动分解，冲击体14的扭力方向振动通过扭杆弹簧5上的花键7连接到扭杆弹簧5上，起到扭力方向吸振作用。
扭杆弹簧5下端的密封轴段11与冲击体14内壁设置密封圈10，冲击体14外壁与钻具本体1间设置密封圈10，实现流体密封。
参阅图3，钻具本体1为筒状体，上端为进水口2，进水口2下面为螺纹段3，螺纹段3的螺纹为内螺纹，内螺纹用于与扭杆弹簧5螺纹连接，螺纹段3下面为减震段，减震段内壁具有环形的密封槽9。
参阅图6，冲击体14为筒状体，上端外壁具有花键槽，下端为出水口13。
安装时，首先将碟簧组4和环形压套6套在扭杆弹簧5上，然后将扭杆弹簧5和钻具本体1通过螺纹旋合固定，在钻具本体1内放置轴承组8，将扭杆弹簧5和冲击体14通过花键7连接，轴承组8在环形压套6和冲击体14之间。
本发明使用时，钻具本体1与上部钻具连接，冲击体14与钻头连接，一方面用于吸收来自钻柱的轴向震动，另一方面，实现吸收PDC钻头在扭力方向振动冲击，减弱滑脱效应对PDC切削齿的损害。

Claims (3)

1.一种用于PDC钻头的复合减震器，其特征在于：这种用于PDC钻头的复合减震器包括钻具本体（1）、冲击体（14）、碟簧组（4）、扭杆弹簧（5）、环形压套（6），钻具本体（1）和冲击体（14）之间通过扭力传送接头传递钻头振动冲击力，冲击体（14）设置于钻具本体下端并形成减震腔，钻具本体（1）设置进水口（2），冲击体（14）设置出水口（13），进水口（2）、扭杆弹簧（5）内腔、出水口（13）构成流体通道；扭杆弹簧（5）为筒状体，扭杆弹簧（5）上端具有外螺纹，下部具有花键（7），扭杆弹簧（5）位于减震腔内，扭杆弹簧（5）上端与钻具本体（1）螺纹连接，下部伸入到冲击器内并与冲击器通过花键（7）连接；碟簧组（4）套在扭杆弹簧（5）外，碟簧组（4）下端设置环形压套（6），环形压套（6）下端面与冲击体（14）位于钻具本体（1）内的环形台阶间设置轴承组（8）；扭杆弹簧（5）下端的密封轴段（11）与冲击体（14）内壁设置密封圈（10），冲击体（14）外壁与钻具本体（1）间设置密封圈（10）。
2.根据权利要求1所述的用于PDC钻头的复合减震器，其特征在于：所述的冲击体的轴向振动通过环形压套（6）和轴承组（8）传递到碟簧组（4）上，实现轴向吸振，同时通过轴承组（8）实现钻头轴向及径向运动分解，冲击体（14）的扭力方向振动通过扭杆弹簧（5）上的花键（7）传递到扭杆弹簧（5）上，实现扭力方向吸振。
3.根据权利要求2所述的用于PDC钻头的复合减震器，其特征在于：所述的冲击体（14）内壁具有花键槽，花键槽与花键（7）相配合。
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