CN113846970B - 一种自控式旋锤 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种自控式旋锤，包括钻体；钻体上依次设有上部震荡机构、马达组件、下部震荡机构和传动轴；上部震荡机构通过上部万向轴与马达组件连接，用于控制钻井液的流量呈周期性变化；下部震荡机构通过下部万向轴与马达组件连接，用于对传动轴提供周期性推力。根据本申请实施例提供的技术方案，通过在钻体内设置上部震荡机构，可控制钻井液通过的流量呈周期性变化，从而对马达组件形成水力脉冲；而下部震荡机构与传动轴连接，通过马达组件驱动，周期性的驱动可有效提高传动轴的破岩效率；同时，下部震荡机构也能控制钻井液呈周期性通过，从而对传动轴提供周期性推力，进一步加强传动轴的破岩率。
Description
技术领域
本申请涉及钻井技术领域,具体涉及一种自控式旋锤。
背景技术
随着陆地油气的不断开发，今后在浅海及陆地上大位移、大井斜井将不断增多，为了确保施工的顺利，减少事故的发生，这对钻井液技术水平的要求更加严格，大井斜、大位移的定向井及水平井在除了对润滑防卡、井壁稳定等要求更加严格以外，提高钻井机械钻速及定向井定向过程中托压问题的解决也是我们目前施工中存在且迫切要求解决的重要问题。然而，目前使用的容积式井下动力钻具传递给钻头的扭矩及钻压相对较小，破岩效率较低，严重影响钻进速度，提高了钻井成本。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种自控式旋锤。
本申请提供一种自控式旋锤，包括钻体；所述钻体上依次设有上部震荡机构、马达组件、下部震荡机构和传动轴；所述上部震荡机构通过上部万向轴与所述马达组件连接，用于控制钻井液的流量呈周期性变化；所述下部震荡机构通过下部万向轴与所述马达组件连接，用于对所述传动轴提供周期性推力。
进一步的，所述上部震荡机构包括动阀片和静阀片；所述动阀片可转动安装在所述钻体的内部，与所述上部万向轴连接；所述静阀片与钻体固定连接，用于限制所述动阀片沿所述钻体的轴线方向移动。
进一步的，所述动阀片位于所述静阀片远离所述马达组件的一端；所述静阀片上对应所述上部万向轴设有匹配的中心孔，所述中心孔的外圈绕圆周方向设有均匀排布的流道孔；所述流道孔为贯穿孔，轴线方向与所述中心孔的轴线方向平行。
进一步的，所述动阀片上对应所述流道孔设有贯穿的对接孔；所述流道孔和对接孔分别呈弧形；相邻两所述流道孔间的距离大于所述对接孔的长度。
进一步的，所述下部震荡机构包括导向环；所述导向环固定安装在所述钻体上，内部设有活动连接的水帽接头和固定连接的插片；所述水帽接头与传动轴连接，相对所述导向环可进行转动和滑动；所述插片位于所述水帽接头远离所述传动轴的一端处，用于对所述水帽接头进行限位。
进一步的，所述水帽接头还与下部万向轴连接；所述插片上对应所述下部万向轴设有匹配的插槽。
进一步的，所述插片上绕圆周方向排布有连通孔；所述水帽接头上对应所述连通孔设有交替排布的封堵部和流通部。
进一步的，所述钻体上对应所述传动轴设有传动机构；所述传动机构包括分别安装在所述钻体和传动轴上的对接块；两所述对接块相对靠近的一侧分别设有弧形槽；所述弧形槽内设有滚珠；所述滚珠的直径小于所述弧形槽的长度。
进一步的，还包括伸缩机构；所述伸缩机构与钻体连接，位于所述钻体靠近所述上部震荡机构的一端处；所述伸缩机构包括壳体和伸缩芯轴；所述伸缩芯轴上沿轴线方向设有用于限制转动的键；所述壳体上对应所述键设有匹配的键槽。
进一步的，所述钻体与伸缩机构之间还安装有旁通阀总成；所述伸缩芯轴一端与所述旁通阀总成连接，一端与防掉件连接；所述防掉件的直径大于所述伸缩芯轴的直径；所述壳体上对应所述防掉件设有匹配的滑槽。
本申请具有的优点和积极效果是：
本技术方案通过在钻体内设置上部震荡机构，可控制钻井液通过的流量呈周期性变化，从而对马达组件形成水力脉冲；而下部震荡机构与传动轴连接，通过马达组件驱动，周期性的驱动可有效提高传动轴的破岩效率；同时，下部震荡机构也能控制钻井液呈周期性通过，从而对提供周期性推力，进一步加强的破岩率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的自控式旋锤的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的自控式旋锤的上部震荡机构的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的自控式旋锤的下部震荡机构的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的自控式旋锤的传动机构的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的自控式旋锤的伸缩机构的结构示意图。
图中所述文字标注表示为：100-钻体；200-上部震荡机构；210-上部万向轴；220-动阀片；221-对接孔；230-静阀片；231-流道孔；300-马达组件；400-下部震荡机构；410-下部万向轴；420-导向环；430-水帽接头；440-插片；450-连通孔；500-传动轴；600-传动机构；610-对接块；620-滚珠；700-壳体；710-伸缩芯轴；711-键；720-防掉件；800-旁通阀总成。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。
请参考图1-5，本实施例提供一种自控式旋锤，包括钻体100；钻体100内依次设有上部震荡机构200、马达组件300和下部震荡机构400；上部震荡机构200通过上部万向轴210与马达组件300连接，可控制钻井液的流量呈周期性变化，从而使马达组件300通过下部万向轴410对下部震荡机构400进行周期性驱动。
在一优选实施例中，上部震荡机构200包括动阀片220和静阀片230；动阀片220可转动安装在钻体100内，且与钻体100同轴；静阀片230固定安装在钻体100内，位于动阀片220靠近马达组件300的一端处。
优选的，动阀片220通过马达组件300驱动，与马达组件300之间通过上部万向轴210连接。
优选的，静阀片230上对应上部万向轴210设有匹配的中心孔；中心孔的外圈设有均匀排布的流道孔231；流道孔231位贯穿孔，轴线方向与中心孔的轴线方向平行。
优选的，动阀片220上对应流道孔231设有贯穿的对接孔221；对接孔221和流道孔231分别呈弧形；相邻两流道孔231间的距离大于对接孔221的长度，使上部震荡机构200既能确保钻井液持续通过，又能控制流量呈周期性变化。
在一优选实施例中，下部震荡机构400包括导向环420；导向环420与钻体100同轴设置，位于钻体100的内部；导向环420的内部设有活动连接的水帽接头430和固定连接的插片440。
优选的，水帽接头430通过马达组件300驱动，用于安装传动轴500，既能相对导向环420进行转动，又能相对导向环420进行滑动，从而使水帽接头430既能对传动轴500提供绕轴线转动的驱动力，又能对传动轴500提供沿轴线方向的推力。
优选的，传动轴500上安装有钻头，用于将水帽接头430的驱动力传递给钻头。
优选的，水帽接头430通过下部万向轴410与马达组件300连接；插片440上对应下部万向轴410设有匹配的卡槽；卡槽的外部设有绕圆周排布的连通孔450。
优选的，水帽接头430上对应连通孔450设有交替排布的封堵部和流通部；转动的水帽接头430能够对连通孔450进行周期性封堵，从而控制钻井液的流量呈周期性变换。
在一优选实施例中，钻体100上对应传动轴500设有传动机构600；传动机构600位于传动轴500和钻体100之间，用于限制传动轴500相对钻体100滑动的距离。
优选的，传动机构600包括分别安装在钻体100和传动轴500上的对接块610；两对接块610相对靠近的一侧分别设有相对的弧形槽；弧形槽内设有匹配的滚珠620；滚珠620的直径与两弧形槽间的距离相对应，小于弧形槽的长度。
在一优选实施例中，钻体100远离传动轴500的一端还安装有伸缩机构；伸缩机构包括壳体700和伸缩芯轴710；伸缩芯轴710上沿轴线方向设有用于限制转动的键711；壳体700上对应键711设有匹配的键槽。
优选的，钻体100与伸缩机构之间还安装有旁通阀总成800；伸缩芯轴710一端与旁通阀总成800连接，一端与防掉件720连接；防掉件720的直径大于伸缩芯轴710的直径；壳体700上对应防掉件720设有匹配的滑槽。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种自控式旋锤，其特征在于，包括钻体(100)；所述钻体(100)上依次设有上部震荡机构(200)、马达组件(300)、下部震荡机构(400)和传动轴(500)；所述上部震荡机构(200)通过上部万向轴(210)与所述马达组件(300)连接，用于控制钻井液的流量呈周期性变化；所述下部震荡机构(400)通过下部万向轴(410)与所述马达组件(300)连接，用于对所述传动轴(500)提供周期性推力；
所述上部震荡机构(200)包括动阀片(220)和静阀片(230)；所述动阀片(220)可转动安装在所述钻体(100)的内部，与所述上部万向轴(210)连接；所述静阀片(230)与钻体(100)固定连接，用于限制所述动阀片(220)沿所述钻体(100)的轴线方向移动；
所述静阀片(230)上绕圆周方向设有均匀排布的流道孔(231)；所述动阀片(220)上对应所述流道孔(231)设有贯穿的对接孔(221)；所述流道孔(231)和对接孔(221)分别呈弧形；相邻两所述流道孔(231)间的距离大于所述对接孔(221)的长度，用于确保钻井液持续通过且流量呈周期性变化。
2.根据权利要求1所述的自控式旋锤，其特征在于，所述动阀片(220)位于所述静阀片(230)远离所述马达组件(300)的一端；所述静阀片(230)上对应所述上部万向轴(210)设有匹配的中心孔；所述流道孔(231)为贯穿孔，轴线方向与所述中心孔的轴线方向平行。
3.根据权利要求1所述的自控式旋锤，其特征在于，所述下部震荡机构(400)包括导向环(420)；所述导向环(420)位于所述钻体(100)上，内部设有活动连接的水帽接头(430)和固定连接的插片(440)；所述水帽接头(430)与传动轴(500)连接，相对所述导向环(420)可进行转动和滑动；所述插片(440)位于所述水帽接头(430)远离所述传动轴(500)的一端处，用于对所述水帽接头(430)的滑动行程进行限制。
4.根据权利要求3所述的自控式旋锤，其特征在于，所述水帽接头(430)还与下部万向轴(410)连接；所述插片(440)上对应所述下部万向轴(410)设有匹配的插槽。
5.根据权利要求3所述的自控式旋锤，其特征在于，所述插片(440)上绕圆周方向排布有连通孔(450)；所述水帽接头(430)上对应所述连通孔(450)设有交替排布的封堵部和流通部。
6.根据权利要求1所述的自控式旋锤，其特征在于，所述钻体(100)上对应所述传动轴(500)设有传动机构(600)；所述传动机构(600)包括分别安装在所述钻体(100)和传动轴(500)上的对接块(610)；两所述对接块(610)相对靠近的一侧分别设有弧形槽；所述弧形槽内设有滚珠(620)；所述滚珠(620)的直径小于所述弧形槽的长度。
7.根据权利要求1所述的自控式旋锤，其特征在于，还包括伸缩机构；所述伸缩机构与钻体(100)连接，位于所述钻体(100)靠近所述上部震荡机构(200)的一端处；所述伸缩机构包括壳体(700)和伸缩芯轴(710)；所述伸缩芯轴(710)上沿轴线方向设有用于限制转动的键(711)；所述壳体(700)上对应所述键(711)设有匹配的键槽。
8.根据权利要求7所述的自控式旋锤，其特征在于，所述钻体(100)与伸缩机构之间还安装有旁通阀总成(800)；所述伸缩芯轴(710)一端与所述旁通阀总成(800)连接，一端与防掉件(720)连接；所述防掉件(720)的直径大于所述伸缩芯轴(710)的直径；所述壳体(700)上对应所述防掉件(720)设有匹配的滑槽。
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