CN115584938B - 抗冲击螺杆钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抗冲击螺杆钻具,属于钻井设备技术领域,包括传动轴、第一壳体、第二壳体和第一缓冲组件;传动轴的外侧套设有第一壳体和第二壳体;传动轴与第一壳体之间具有第一缓冲腔;第一缓冲组件设于第一缓冲腔内,第一缓冲组件包括限位阻块和移动滑块,限位阻块借助第一轴承连接第一壳体,移动滑块借助第一弹簧连接传动轴;限位阻块的作用面包括第一倾斜面和第一弧形面,第一弧形面为内凹的弧形面;移动滑块的作用面与限位阻块的作用面贴合。本发明提供的抗冲击螺杆钻具,实现了对传动轴的震动的缓冲,减少了钻具在钻进过程中发生跳钻的可能性,减少了钻具产生的冲击震动幅度,减少了螺杆钻具的损坏,提高了螺杆钻具的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于钻井设备技术领域,更具体地说,是涉及一种抗冲击螺杆钻具。
背景技术
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,在岩石受到压力破碎的瞬间就会产生震动和冲击,在砾石层或硬度大并且稳固较差的底层中更为突出,甚至出现跳钻的现象,如果出现跳钻还会产生共振作用,使钻具一起跳动,对钻具的破坏力极大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗冲击螺杆钻具,旨在减少在钻进过程中的跳钻和冲击震动,减少螺杆钻具的损坏。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种抗冲击螺杆钻具,包括:
传动轴,所述传动轴的外侧自前向后依次套设有第一壳体和第二壳体;所述传动轴与所述第一壳体之间具有第一缓冲腔;
第一缓冲组件,设于所述第一缓冲腔内,所述第一缓冲组件包括限位阻块和移动滑块,所述限位阻块借助第一轴承连接所述第一壳体,所述移动滑块借助第一弹簧连接所述传动轴;所述限位阻块的作用面包括自后向前依次连接的第一倾斜面和第一弧形面,所述第一倾斜面的后端高于所述第一倾斜面的前端,所述第一弧形面为内凹的弧形面;所述移动滑块的作用面与所述限位阻块的作用面贴合。
作为本申请另一实施例,所述第一倾斜面的倾斜角大于5°且小于15°。
作为本申请另一实施例,所述第一弧形面与所述第一倾斜面的交接处为所述限位阻块的最低点。
作为本申请另一实施例,所述第一缓冲组件具有四个,四个所述第一缓冲组件均匀分布在所述传动轴的周向。
作为本申请另一实施例,所述传动轴上设有向外侧凸出的第一导向杆,所述移动滑块上设有朝向所述传动轴方向延伸的第二导向杆,所述第一导向杆和所述第二导向杆之间具有第一间隙;所述第一弹簧的两端分别套设在所述第一导向杆和所述第二导向杆上。
作为本申请另一实施例,所述移动滑块的边缘具有朝向所述传动轴方向延伸的保护套壳,所述保护套壳与所述传动轴之间具有第二间隙,所述第二间隙小于所述第一间隙。
作为本申请另一实施例,所述第一弧形面的前端具有缺口。
作为本申请另一实施例,所述第一缓冲组件的后侧还设有辅助缓冲组件,所述辅助缓冲组件包括自前向后依次套设在所述传动轴外侧的滑动环、第二弹簧和限位环,所述限位环连接所述第一壳体,所述限位环的内侧与所述传动轴滑动连接;所述滑动环位于所述限位阻块的后侧,所述滑动环与所述传动轴和所述第一壳体均滑动连接。
作为本申请另一实施例,所述第二壳体和所述传动轴之间具有第二缓冲腔,所述第二缓冲腔内具有第二缓冲组件;所述第二缓冲组件包括第一密封环、第二密封环和若干组环形弹簧,所述第一密封环和所述第二密封环间隔设置,若干组所述环形弹簧依次连接设于所述第一密封环和所述第二密封环之间。
作为本申请另一实施例,所述第二壳体和所述传动轴之间还设有轴承组,在所述轴承组的一侧具有缓冲压簧。
本发明提供的抗冲击螺杆钻具的有益效果在于:与现有技术相比,本发明抗冲击螺杆钻具,通过在第一壳体和传动轴之间设置限位阻块和移动滑块,和将限位阻块的作用面设为倾斜面和弧形面相连的向内凹陷的曲面,实现了对移动滑块和传动轴的震动的缓冲,减少了钻具在钻进过程中发生跳钻的现象,减少了钻具产生的冲击震动幅度,进而减少了螺杆钻具的损坏,提高了螺杆钻具的使用寿命。
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为本发明实施例提供的抗冲击螺杆钻具的结构示意图;
图2为沿图1中A-A线的剖视图;
图3为图1中B处的放大图。
图中:1、传动轴;2、第一壳体;3、第二壳体;4、限位阻块;5、移动滑块;6、第一弹簧;7、滑动环;8、第二弹簧;9、限位环;10、环形弹簧;11、第一导向杆;12、第二导向杆;13、第一轴承;14、缓冲压簧;15、轴承组。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1至图3,现对本发明提供的抗冲击螺杆钻具进行说明。所述抗冲击螺杆钻具,包括传动轴1、第一壳体2、第二壳体3和第一缓冲组件;传动轴1的外侧自前向后依次套设有第一壳体2和第二壳体3;传动轴1与第一壳体2之间具有第一缓冲腔;第一缓冲组件设于第一缓冲腔内,第一缓冲组件包括限位阻块4和移动滑块5,限位阻块4借助第一轴承13连接第一壳体2,移动滑块5借助第一弹簧6连接传动轴1;限位阻块4的作用面包括自后向前依次连接的第一倾斜面和第一弧形面,第一倾斜面的后端高于第一倾斜面的前端,第一弧形面为内凹的弧形面;移动滑块5的作用面与限位阻块4的作用面贴合。
本发明提供的抗冲击螺杆钻具,与现有技术相比,传动轴1的外侧套设有第一壳体2和第二壳体3,其中第一壳体2的内部与传动轴1的外侧壁之间形成第一缓冲腔,在第一缓冲腔内设有第一缓冲组件,第一缓冲组件包括对向设置分别连接在第一壳体2和传动轴1上的限位阻块4和移动滑块5。
其中第一壳体2内具有内凹的安装槽,安装槽内具有第一轴承13,限位阻块4安装在第一轴承13上并借助第一轴承13与第一壳体2滑动连接;对应的传动轴1的外侧壁上连接有第一弹簧6,第一弹簧6的端部连接有移动滑块5,在第一弹簧6的作用下,移动滑块5与限位阻块4紧密贴合。
限位阻块4与移动滑块5贴合的面为作用面,其作用面包括两部分,一部分是位于前端的第一弧形面,第一弧形面为内凹面,对应的移动滑块5上具有第二弧形面,第二弧形面与第一弧形面贴合;另一部分是位于后端的第一倾斜面,第一倾斜面为倾斜的平面,且第一倾斜面的前端较低后端较高,使限位阻块4的作用面形成一个向内凹陷的曲面。
当钻头受到冲击作用时,与钻头连接的传动轴1会随之发生震动,在震动过程中,移动滑块5的作用面与限位阻块4的作用面发生摩擦;第一弧形面的设置,增大了移动滑块5向前时所受到的摩擦力,而第一倾斜面的设置,实现了移动滑块5与限位阻块4的楔形配合,在楔形配合、弧形面的静摩擦力以及第一弹簧6的作用下,移动滑块5可以实现缓冲的效果,继而移动滑块5将力传递至传动轴1,达到降低传动轴1震动的效果。
本发明提供的抗冲击螺杆钻具,通过在第一壳体2和传动轴1之间设置限位阻块4和移动滑块5,和将限位阻块4的作用面设为倾斜面和弧形面相连的向内凹陷的曲面,实现了对移动滑块5和传动轴1的震动的缓冲,减少了钻具在钻进过程中发生跳钻的现象,减少了钻具产生的冲击震动幅度,进而减少了螺杆钻具的损坏,提高了螺杆钻具的使用寿命。
可选的,第一弧形面的前端具有缺口,缺口减少了第一弧形面边缘和移动滑块5之间的碰触。
可选的,传动轴1构为一根自后向前外径逐渐减小的四段式阶梯轴。
在一些可能的实施例中,请参阅图1及图3,第一倾斜面的倾斜角大于5°且小于15°。
第一倾斜面位于第一弧形面的后方,且第一倾斜面用于阻止移动滑块5向后方移动,对移动滑块5产生一个摩擦力。
可选的,第一倾斜面的倾斜角设为10°时效果最佳。
在一些可能的实施例中,请参阅图1及图3,第一弧形面与第一倾斜面的交接处为限位阻块4的最低点。
第一弧形面为内凹的弧形面,且第一弧形面的前端高于后端。当移动滑块5向前滑动时,被第一弧形面阻挡,产生较大的摩擦力,以缓冲移动滑块5向前滑移的距离。弧形面的设计可以增大移动滑块5所受到的摩擦力,还可以达到保护移动滑块5的作用。
在一些可能的实施例中,请参阅图3,第一缓冲组件具有四个,四个第一缓冲组件均匀分布在传动轴1的周向。
在第一轴承13上等间距连接有四个限位阻块4,四个限位阻块4分别对应有移动滑块5。相邻两组第一缓冲组件之间的夹角为90度。
在传动轴1受力时,通过四个第一缓冲组件可以实现对任何方向的缓冲效果。
在一些可能的实施例中,请参阅图1,传动轴1上设有向外侧凸出的第一导向杆11,移动滑块5上设有朝向传动轴1方向延伸的第二导向杆12,第一导向杆11和第二导向杆12之间具有第一间隙;第一弹簧6的两端分别套设在第一导向杆11和第二导向杆12上。
传动轴1上具有向外侧凸出的第一导向杆11,移动滑块5远离限位阻块4的一侧设有第二导向杆12,第一导向杆11和第二导向杆12对应设置。第一弹簧6的两端分别套设在第一导向杆11和第二导向杆12的外侧,连接传动轴1和移动滑块5。
第一导向杆11和第二导向杆12之间的第一间隙即为第一弹簧6的可允许收缩量。
可选的,第一弹簧6与第一导向杆11固定连接。
在一些可能的实施例中,请参阅图1,移动滑块5的边缘具有朝向传动轴1方向延伸的保护套壳,保护套壳与传动轴1之间具有第二间隙,第二间隙小于第一间隙。
保护套壳位于第一弹簧6的外侧,且包覆住第一间隙,保护套壳用于保护第一弹簧6和进一步协助第一导向杆11和第二导向杆12实现导向作用。
保护套壳与传动轴1之间的第二间隙小于第一间隙,因此第一弹簧6的实际允许收缩量等于第二间隙的宽度。
在一些可能的实施例中,请参阅图1,第一缓冲组件的后侧还设有辅助缓冲组件,辅助缓冲组件包括自前向后依次套设在传动轴1外侧的滑动环7、第二弹簧8和限位环9,限位环9连接第一壳体2,限位环9的内侧与传动轴1滑动连接;滑动环7位于限位阻块4的后侧,滑动环7与传动轴1和第一壳体2均滑动连接。
为提高缓冲效果,在第一缓冲组件的后侧还设有辅助缓冲组件,辅助缓冲组件的限位环9固定连接在第一壳体2内,限位环9的内侧与传动轴1滑动连接。限位环9与滑动环7间隔设置,且限位环9与滑动环7之间设置第二弹簧8。
当移动滑块5向后滑动时,移动滑块5挤压滑动环7,并使滑动环7向后侧移动,直至压力被第二弹簧8缓冲掉。
滑动环7与第一壳体2和传动轴1均是滑动连接,在移动滑块5不受力或者向前移动时,滑动环7在第二弹簧8的作用下抵靠在限位阻块4的端面上。
在一些可能的实施例中,请参阅图1,第二壳体3和传动轴1之间具有第二缓冲腔,第二缓冲腔内具有第二缓冲组件;第二缓冲组件包括第一密封环、第二密封环和若干组环形弹簧10,第一密封环和第二密封环间隔设置,若干组环形弹簧10依次连接设于第一密封环和第二密封环之间。
第一密封环和第二密封环用于封闭第二缓冲腔,且保证环形弹簧10处于浸油的环境。
第一密封环和第二密封环均可采用橡胶等材料制成。
多个环形弹簧10依次连接,环形弹簧10具有较高的弹性和承压性能,消除震动效果好,而且性能可靠。环形弹簧10由带有内锥面的外圆环和带有外锥面的内圆环配合而成。外圆环的对数根据承受载荷的大小和变形的要求而定。外圆环和内圆环沿配合圆锥相对滑动时,接触表面具有很大的摩擦力,加载时,轴向力是由表面压力和摩擦力平衡。减小了轴向载荷的作用,增大子弹簧刚度。卸载时,摩擦力阻滞了弹簧弹性变形的恢复,减小了弹簧作用力。环形弹簧10适用于空间尺寸受限制而又需要强力缓冲的场合、环形弹簧10由许多对内、外圆环组成,若损坏或磨损后不需要全部更换,只需将报废的个别圆更换即可,易于修理。
在一些可能的实施例中,请参阅图1,第二壳体3和传动轴1之间还设有轴承组15,在轴承组15的一侧具有缓冲压簧14。
轴承组15连接第二壳体3和传动轴1,轴承组15的一侧设置缓冲压簧14,以减少因传动轴1的震动对轴承组15的冲击影响。
缓冲压簧14为扁平式压簧。
轴承组15可选用一静径向第一轴承和一动径向第一轴承配合设置。且静径向第一轴承和动径向第一轴承均为硬质合金轴承。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.抗冲击螺杆钻具,其特征在于,包括:
传动轴(1),所述传动轴(1)的外侧自前向后依次套设有第一壳体(2)和第二壳体(3);所述传动轴(1)与所述第一壳体(2)之间具有第一缓冲腔;
第一缓冲组件,设于所述第一缓冲腔内,所述第一缓冲组件包括限位阻块(4)和移动滑块(5),所述限位阻块(4)借助第一轴承(13)连接所述第一壳体(2),所述移动滑块(5)借助第一弹簧(6)连接所述传动轴(1);所述限位阻块(4)的作用面包括自后向前依次连接的第一倾斜面和第一弧形面,所述第一倾斜面的后端高于所述第一倾斜面的前端,所述第一弧形面为内凹的弧形面;所述移动滑块(5)的作用面与所述限位阻块(4)的作用面贴合。
2.如权利要求1所述的抗冲击螺杆钻具,其特征在于,所述第一倾斜面的倾斜角大于5°且小于15°。
3.如权利要求2所述的抗冲击螺杆钻具,其特征在于,所述第一弧形面与所述第一倾斜面的交接处为所述限位阻块(4)的最低点。
4.如权利要求3所述的抗冲击螺杆钻具,其特征在于,所述第一缓冲组件具有四个,四个所述第一缓冲组件均匀分布在所述传动轴(1)的周向。
5.如权利要求1所述的抗冲击螺杆钻具,其特征在于,所述传动轴(1)上设有向外侧凸出的第一导向杆(11),所述移动滑块(5)上设有朝向所述传动轴(1)方向延伸的第二导向杆(12),所述第一导向杆(11)和所述第二导向杆(12)之间具有第一间隙;所述第一弹簧(6)的两端分别套设在所述第一导向杆(11)和所述第二导向杆(12)上。
6.如权利要求5所述的抗冲击螺杆钻具,其特征在于,所述移动滑块(5)的边缘具有朝向所述传动轴(1)方向延伸的保护套壳,所述保护套壳与所述传动轴(1)之间具有第二间隙,所述第二间隙小于所述第一间隙。
7.如权利要求1所述的抗冲击螺杆钻具,其特征在于,所述第一弧形面的前端具有缺口。
8.如权利要求1所述的抗冲击螺杆钻具,其特征在于,所述第一缓冲组件的后侧还设有辅助缓冲组件,所述辅助缓冲组件包括自前向后依次套设在所述传动轴(1)外侧的滑动环(7)、第二弹簧(8)和限位环(9),所述限位环(9)连接所述第一壳体(2),所述限位环(9)的内侧与所述传动轴(1)滑动连接;所述滑动环(7)位于所述限位阻块(4)的后侧,所述滑动环(7)与所述传动轴(1)和所述第一壳体(2)均滑动连接。
9.如权利要求1所述的抗冲击螺杆钻具,其特征在于,所述第二壳体(3)和所述传动轴(1)之间具有第二缓冲腔,所述第二缓冲腔内具有第二缓冲组件;所述第二缓冲组件包括第一密封环、第二密封环和若干组环形弹簧(10),所述第一密封环和所述第二密封环间隔设置,若干组所述环形弹簧(10)依次连接设于所述第一密封环和所述第二密封环之间。
10.如权利要求1所述的抗冲击螺杆钻具,其特征在于,所述第二壳体(3)和所述传动轴(1)之间还设有轴承组(15),在所述轴承组(15)的一侧具有缓冲压簧(14)。
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CN115584938A (zh) | 2023-01-10 |
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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