CN111894483A - 一种高强度螺杆钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度螺杆钻具，通过所述螺杆钻外壳体与所述传动轴转动连接，并套设在所述传动轴的外部，所述转换接头与所述传动轴固定连接，并位于所述传动轴远离所述螺杆钻外壳体的一端，所述转换接头上安装钻头，所述缓冲套套设在所述传动轴的外部，且所述缓冲套与所述传动轴之间形成容纳腔，所述缓冲组件设置在所述容纳腔内，利用所述缓冲组件减轻或消除了在跳钻底层中钻进时的跳钻和冲击震动，减少了钻具的损坏，提高了钻具的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种高强度螺杆钻具。
背景技术
目前钻井中钻具和钻头在大钻压下，通过钻具输出大的转矩的情况下进行钻进，特别是牙轮齿不断压碎岩石来进行钻进，在碳石受到压力破碎的瞬间就产生了震动和冲击，在砾石层或硬度大并具稳固较差的底层中往往表现的尤为突出，甚至出现跳钻现象，如果出现跳钻会产生共振作用，能使数千米的钻具一起跳动，对钻具破坏力极大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于在跳钻底层中钻进时减轻或消除跳钻和冲击震动，减少钻具的损坏，提升钻具的整体使用寿命的高强度螺杆钻具。
为实现上述目的，本发明采用的一种高强度螺杆钻具，包括螺杆钻外壳体、传动轴、转换接头、缓冲套和缓冲组件，所述螺杆钻外壳体与所述传动轴转动连接，并套设在所述传动轴的外部，所述转换接头与所述传动轴固定连接，并位于所述传动轴远离所述螺杆钻外壳体的一端，所述转换接头上安装钻头，所述缓冲套套设在所述传动轴的外部，且所述缓冲套与所述传动轴之间形成用于安装所述缓冲组件的容纳腔；
所述缓冲组件包括抵持块和两个限位组件，所述抵持块置于所述容纳腔内部，两个所述限位组件分别设置在所述抵持块的两侧，每个所述限位组件包括第一楔形块、第二楔形块、第一弹性件、第一连接条和第二连接条，所述第一楔形块与所述缓冲套固定连接，并位于所述容纳腔内，所述第二楔形块通过所述第一弹性件与所述抵持块固定连接，且所述第二楔形块的斜面与所述第一楔形块的斜面相互契合，所述第一连接条的一端与所述第一楔形块固定连接，所述第一连接条的另一端与所述第二连接条的一端固定连接，所述第二连接条的另一端与所述第二楔形块固定连接。
其中，所述第一楔形块至与所述容纳腔底部的距离小于所述抵持块至所述容纳腔底部的距离。
其中，所述缓冲组件还包括安装杆，所述安装杆置于所述容纳腔内，且位于所述抵持块的上方，所述安装杆上具有滑槽，每个所述限位组件还包括第一支杆、第二支杆、滑块和第三弹性件，所述第一支杆的一端与所述抵持块铰接，所述第一支杆的另一端与所述第二支杆的一端铰接，所述第二支杆的另一端与所述滑块铰接，所述第二支杆和所述滑块均设置在所述滑槽内，所述滑块与所述第三弹性件的一端固定连接，所述第三弹性件的另一端与所述安装杆固定连接，且所述第三弹性件位于所述滑槽内。
其中，所述滑槽的两端具有限位块。
其中，每个所述限位组件还包括第四弹性件，所述第四弹性件的一端与所述第一连接条固定连接，所述第四弹性件的另一端与所述第二连接条固定连接。
其中，所述传动轴上具有凸起，且所述凸起位于所述缓冲组件的上方，所述缓冲套上具有与所述凸起相互适配的凹槽。
其中，所述高强度螺杆钻具还包括第一密封环，所述第一密封环套设在所述传动轴上，并位于所述凸起与所述凹槽的适配处。
其中，所述高强度螺杆钻具还包括第二密封环，所述第二密封环套设在所述传动轴上，并位于所述传动轴与所述转换接头的连接处。
本发明的有益效果体现在：通过所述螺杆钻外壳体与所述传动轴转动连接，并套设在所述传动轴的外部，所述转换接头与所述传动轴固定连接，并位于所述传动轴远离所述螺杆钻外壳体的一端，所述转换接头上安装钻头，所述缓冲套套设在所述传动轴的外部，且所述缓冲套与所述传动轴之间形成容纳腔，所述缓冲组件设置在所述容纳腔内，利用所述缓冲组件减轻或消除了在跳钻底层中钻进时的跳钻和冲击震动，减少了钻具的损坏，提高了钻具的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的高强度螺杆钻具的内部结构示意图。
图2是本发明的缓冲组件的结构示意图。
图3是本发明的图1中的A处结构放大图。
1-螺杆钻外壳体、2-传动轴、21-容纳腔、22-凸起、3-转换接头、4-缓冲套、41-凹槽、5-缓冲组件、51-抵持块、52-限位组件、521-第一楔形块、522-第二楔形块、524-第一弹性件、525-第一连接条、526-第二连接条、527-第一支杆、528-第二支杆、529-滑块、530-第三弹性件、53-安装杆、531-滑槽、532-限位块、533-第四弹性件、534-第六弹性件、535-第七弹性件、54-第五弹性件、55-顶杆、6-第一密封环、7-第二密封环、8-活动杆。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1至图3，本发明提供了一种高强度螺杆钻具，包括螺杆钻外壳体1、传动轴2、转换接头3、缓冲套4和缓冲组件5，所述螺杆钻外壳体1与所述传动轴2转动连接，并套设在所述传动轴2的外部，所述转换接头3与所述传动轴2固定连接，并位于所述传动轴2远离所述螺杆钻外壳体1的一端，所述转换接头3上安装钻头，所述缓冲套4套设在所述传动轴2的外部，且所述缓冲套4与所述传动轴2之间形成用于安装所述缓冲组件5的容纳腔21；
所述缓冲组件5包括抵持块51和两个限位组件52，所述抵持块51置于所述容纳腔21内部，两个所述限位组件52分别设置在所述抵持块51的两侧，每个所述限位组件52包括第一楔形块521、第二楔形块522、第一弹性件524、第一连接条525和第二连接条526，所述第一楔形块521与所述缓冲套4固定连接，并位于所述容纳腔21内，所述第二楔形块522通过所述第一弹性件524与所述抵持块51固定连接，且所述第二楔形块522的斜面与所述第一楔形块521的斜面相互契合，所述第一连接条525的一端与所述第一楔形块521固定连接，所述第一连接条525的另一端与所述第二连接条526的一端固定连接，所述第二连接条526的另一端与所述第二楔形块522固定连接。
在本实施方式中，所述传动轴2转动安装在所述螺杆钻外壳体1内，所述转换接头3上安装钻头，所述缓冲套4套设在所述传动轴2的外部，所述缓冲套4与所述传动轴2之间形成用于安装多个所述缓冲组件5的容纳腔21，所述第一弹性件524为压缩弹簧。目前钻井中钻具和钻头在大钻压下，通过钻具输出大的转矩的情况下进行钻进，在碳石受到压力破碎的瞬间就产生了震动和冲击，在砾石层或硬度大并具稳固较差的底层中往往表现的尤为突出，目前通过所述缓冲组件5能够很好的解决其问题，具体为当钻头受到跳钻时，钻头带动所述转换接头3，所述转换接头3带动所述缓冲套4上跳，进而所述第一楔形块521向上移动，由于所述第二楔形块522的斜面与所述第一楔形块521的斜面相互契合，随着所述第一楔形块521的上移，抵持所述第二楔形块522朝向所述抵持块51方向移动，抵持所述第一弹性件524，所述第一弹性件524收缩，进而抵消所述缓冲套4上跳受到的震动力和冲击力，其中通过将所述钻头受到的轴向力转换为径向力，进而减轻或消除了在跳钻底层中钻进时的跳钻和冲击震动，增加了该螺杆钻具的结构强度，减少了钻具的损坏，提高了钻具的使用寿命。另外所述第一连接条525和所述第二连接条526的设置，能够对所述第一楔形块521和所述第二楔形块522起到稳定作用，此外随着所述第一楔形块521的上升，所述第一连接条525和所述第二连接条526之间形成的夹角会逐渐增大。
进一步地，所述第一楔形块521至与所述容纳腔21底部的距离小于所述抵持块51至所述容纳腔21底部的距离。
在本实施方式中，通过所述第一楔形块521至与所述容纳腔21底部之间的垂直距离小于所述抵持块51至所述容纳腔21底部的垂直距离的设置，能够使得所述缓冲套4上跳时，而是所述第一楔形块521与所述第二楔形块522首先接触，然后再是所述缓冲套4的底部与所述抵持块51接触，以此保证所述缓冲组件5的可实施性。
进一步地，所述缓冲组件5还包括安装杆53，所述安装杆53置于所述容纳腔21内，且位于所述抵持块51的上方，所述安装杆53上具有滑槽531，每个所述限位组件52还包括第一支杆527、第二支杆528、滑块529和第三弹性件530，所述第一支杆527的一端与所述抵持块51铰接，所述第一支杆527的另一端与所述第二支杆528的一端铰接，所述第二支杆528的另一端与所述滑块529铰接，所述第二支杆528和所述滑块529均设置在所述滑槽531内，所述滑块529与所述第三弹性件530的一端固定连接，所述第三弹性件530的另一端与所述安装杆53固定连接，且所述第三弹性件530位于所述滑槽531内。
在本实施方式中，所述第三弹性件530为压缩弹簧，当所述缓冲套4向上移动，继而所述容纳腔21内底壁与所述抵持块51接触，抵持所述抵持块51向上移动，之后推动所述第一支杆527，所述第一支杆527受力后推动所述第二支杆528，所述第二支杆528抵持所述滑块529在所述滑槽531内移动，继而随着所述滑块529的移动，进而压缩所述第三弹性件530，以此利用所述第三弹性件530减轻或消除了在跳钻底层中钻进时的跳钻和冲击震动，增加了该螺杆钻具的结构强度，减少了钻具的损坏，提高了钻具的使用寿命。
进一步地，所述滑槽531的两端具有限位块532。
在本实施方式中，所述限位块532的设置能够使得所述第三弹性件530的一端与所述第二支杆528铰接，所述第三弹性件530的另一端与所述限位块532固定连接，以此能够对所述第三弹性件530进行限位固定。
进一步地，每个所述限位组件52还包括第四弹性件533，所述第四弹性件533的一端与所述第一连接条525固定连接，所述第四弹性件533的另一端与所述第二连接条526固定连接。
在本实施方式中，所述第四弹性件533为压缩弹簧，由于所述第一连接条525与所述第二连接条526铰接，且所述第四弹性件533的两端分别连接第一连接条525与所述第二连接条526，随着所述第一楔形块521的上升，所述第一连接条525和所述第二连接条526之间形成的夹角会逐渐增大，随着所述第一连接条525和所述第二连接条526之间形成的夹角的度数扩张，能够对所述第四弹性件533进行拉伸，因此通过所述第四弹性件533的拉伸，也能减轻或消除在跳钻底层中钻进时的跳钻和冲击震动。
进一步地，所述传动轴2上具有凸起22，且所述凸起22位于所述缓冲组件5的上方，所述缓冲套4上具有与所述凸起22相互适配的凹槽41。
在本实施方式中，通过所述凸起22与所述凹槽41的相互适配，能够对所述缓冲套4与所述传动轴2之间的位置进行限位。
进一步地，所述高强度螺杆钻具还包括第一密封环6，所述第一密封环6套设在所述传动轴2上，并位于所述凸起22与所述凹槽41的适配处。所述高强度螺杆钻具还包括第二密封环7，所述第二密封环7套设在所述传动轴2上，并位于所述传动轴2与所述转换接头3的连接处。
在本实施方式中，通过所述第一密封环6和所述第二密封环7的设置，能够保证在高压下不泄露，保证各压缩弹簧及其他零件在密闭的油浸环境中工作，增加各工作件的使用寿命。
进一步地，每根所述第一支杆527上设置有铰接的活动杆8，且两根所述活动杆8之间相互铰接，所述缓冲组件5还包括第五弹性件54，所述第五弹性件54的两端分别与两根所述活动杆8铰接，并位于两根所述活动杆8之间。
在本实施方式中，所述第五弹性件54为压缩弹簧，当所述缓冲套4向上移动，继而所述容纳腔21内底壁与所述抵持块51接触，抵持所述抵持块51向上移动，之后推动所述第一支杆527，所述第一支杆527受力后推动所述第二支杆528，所述第二支杆528抵持所述滑块529在所述滑槽531内移动，同时所述抵持块51推动所述第一支杆527的同时，两个所述第一支杆527向两侧扩张，继而使得两个所述活动杆8之间形成的夹角度数增加，以此拉伸所述第五弹性件54，通过所述第五弹性件54的拉伸，一定程度上能够减轻或消除在跳钻底层中钻进时的跳钻和冲击震动。
进一步地，每个所述限位组件52还包括两个第六弹性件534，每个所述第六弹性件534的一端与所述活动杆8固定连接，每个所述第六弹性件534的另一端与所述第一支杆527固定连接，且两个所述第六弹性件534相对设置。所述高强度螺杆钻具还包括第七弹性件535，所述第七弹性件535的一端与所述缓冲套4固定连接，所述第七弹性件535的另一端与所述凸起22固定连接，且所述第七弹性件535位于所述凹槽41内。
在本实施方式中，所述第六弹性件534和所述第七弹性件535均为压缩弹簧，通过将所述抵持块51向上移动，两个所述第一支杆527向两侧扩张，继而使得两个所述活动杆8之间形成的夹角度数增加，以此拉伸所述第五弹性件54；同时在两个所述第一支杆527向两侧扩张时，所述第一支杆527与所述活动杆8之间的夹角度数减小，以此所述第六弹性件534受力后压缩，进而一定程度上能够减轻或消除在跳钻底层中钻进时的跳钻和冲击震动。另外在所述缓冲套4上跳过程中，所述凸起22和所述缓冲套4相互配合，能够抵持所述第七弹性件535受力压缩，通过所述第七弹性件535受力压缩后，能够一定程度上能够减轻或消除在跳钻底层中钻进时的跳钻和冲击震动。
进一步地，所述缓冲组件5包括顶杆55，所述顶杆55的一端与所述缓冲套4固定连接，所述顶杆55的另一端与所述安装杆53固定连接。
在本实施方式中，所述顶杆55的设置能够对所述安装杆53起到支撑限位作用，确保所述缓冲组件5的可实施性。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种高强度螺杆钻具，其特征在于，
包括螺杆钻外壳体、传动轴、转换接头、缓冲套和缓冲组件，所述螺杆钻外壳体与所述传动轴转动连接，并套设在所述传动轴的外部，所述转换接头与所述传动轴固定连接，并位于所述传动轴远离所述螺杆钻外壳体的一端，所述转换接头上安装钻头，所述缓冲套套设在所述传动轴的外部，且所述缓冲套与所述传动轴之间形成用于安装所述缓冲组件的容纳腔；
所述缓冲组件包括抵持块和两个限位组件，所述抵持块置于所述容纳腔内部，两个所述限位组件分别设置在所述抵持块的两侧，每个所述限位组件包括第一楔形块、第二楔形块、第一弹性件、第一连接条和第二连接条，所述第一楔形块与所述缓冲套固定连接，并位于所述容纳腔内，所述第二楔形块通过所述第一弹性件与所述抵持块固定连接，且所述第二楔形块的斜面与所述第一楔形块的斜面相互契合，所述第一连接条的一端与所述第一楔形块固定连接，所述第一连接条的另一端与所述第二连接条的一端固定连接，所述第二连接条的另一端与所述第二楔形块固定连接。
2.如权利要求1所述的高强度螺杆钻具，其特征在于，
所述第一楔形块至与所述容纳腔底部的距离小于所述抵持块至所述容纳腔底部的距离。
3.如权利要求1所述的高强度螺杆钻具，其特征在于，
所述缓冲组件还包括安装杆，所述安装杆置于所述容纳腔内，且位于所述抵持块的上方，所述安装杆上具有滑槽，每个所述限位组件还包括第一支杆、第二支杆、滑块和第三弹性件，所述第一支杆的一端与所述抵持块铰接，所述第一支杆的另一端与所述第二支杆的一端铰接，所述第二支杆的另一端与所述滑块铰接，所述第二支杆和所述滑块均设置在所述滑槽内，所述滑块与所述第三弹性件的一端固定连接，所述第三弹性件的另一端与所述安装杆固定连接，且所述第三弹性件位于所述滑槽内。
4.如权利要求3所述的高强度螺杆钻具，其特征在于，
所述滑槽的两端具有限位块。
5.如权利要求1所述的高强度螺杆钻具，其特征在于，
每个所述限位组件还包括第四弹性件，所述第四弹性件的一端与所述第一连接条固定连接，所述第四弹性件的另一端与所述第二连接条固定连接。
6.如权利要求1所述的高强度螺杆钻具，其特征在于，
所述传动轴上具有凸起，且所述凸起位于所述缓冲组件的上方，所述缓冲套上具有与所述凸起相互适配的凹槽。
7.如权利要求6所述的高强度螺杆钻具，其特征在于，
所述高强度螺杆钻具还包括第一密封环，所述第一密封环套设在所述传动轴上，并位于所述凸起与所述凹槽的适配处。
8.如权利要求7所述的高强度螺杆钻具，其特征在于，
所述高强度螺杆钻具还包括第二密封环，所述第二密封环套设在所述传动轴上，并位于所述传动轴与所述转换接头的连接处。
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