CN205895187U - 一种匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具 - Google Patents
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Abstract
一种匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，属于钻井设备技术领域。所述匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具由单动机构、外管总成和内管总成组成；所述单动机构包括上接头、单动轴承、轴承腔、调节垫、心轴、锁紧螺母和内管接头；所述单动轴承嵌装在轴承腔中，并与心轴配装，单动轴承上下布置两组，在两组单动轴承之间设置调节垫；所述轴承腔上端与上接头螺纹连接，下端与外管总成螺纹连接；所述内管接头的上端安装在心轴上，下端与内管总成螺纹连接；其特别之处在于：所述单动轴承为多列推力球轴承。本实用新型大大增加了取心钻具对涡轮钻具高转速的适应性，从而确保了钻具的单动性，减少了岩心的损耗，提高了岩心的收获率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种取心钻具，尤其是一种匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，属于钻井设备技术领域。
背景技术
科学钻探，是以获取地层岩心和井中物探资料为主要目的的科学工程，往往要求获得连续的、高代表性、高采取率的地层原位、原状岩心。目前我国以地学研究为目的的全井取心钻探孔深度已超过5000m，超万米的科学超深井也成为钻探技术研究的重要课题。按照地质学的地温梯度理论，一般情况下钻井深度每增加100m，温度升高3℃，因此一口7000m的钻孔，井底温度将超过200℃，特别是在一些地温梯度异常的区域，5000m的钻孔井底温度就将超过200℃。
螺杆钻具井底驱动取心钻具是我国科学钻探(尤其是深部科学钻探)的常用取心钻进设备，但是常规的螺杆以橡胶件为定子，200℃已基本达到其工作温度的极限，因此不适于7000m以上超深井的钻井作业。而涡轮钻具是全金属结构的井底动力钻具，不仅能适应超深井的高温特性，而且与螺杆钻具相比，涡轮钻具具有高转速特性，根据口径大小不同，其工作转速达600-1200r/min，从而提高了钻井工作效率。但是现有技术中与涡轮钻具配合的取心钻具受单动轴承和扶正环结构限制，不能适应涡轮钻具的高转速特性，易造成钻具单动失效，使内管总成跟着外管总成一起高速旋转，导致岩心的磨损、消耗，存在岩心采取率不足的问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，旨在解决现有技术中与涡轮钻具配合的取心钻具存在的钻具单动失效问题，保证钻具在高转速情况下的单动性，提高科学钻探的岩心采取率。
本实用新型上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，由单动机构、外管总成和内管总成组成；所述单动机构包括上接头、单动轴承、轴承腔、调节垫、心轴、锁紧螺母和内管接头；所述单动轴承嵌装在轴承腔中，并与心轴配装，单动轴承上下布置两组，在两组单动轴承之间设置调节垫；所述轴承腔上端与上接头螺纹连接，下端与外管总成螺纹连接；所述内管接头的上端安装在心轴上，下端与内管总成螺纹连接；其特别之处在于：所述单动轴承为多列推力球轴承。
上述匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，所述单动轴承至少为三列以上的推力球轴承，由单沟内圈、单沟外圈、双沟外圈、双沟内圈和钢球组件组成；所述单沟内圈与单沟外圈配装形成单沟轴承组件，布置在多列推力球轴承的两端；所述双沟外圈与双沟内圈配装，形成双沟轴承组件，布置在单沟轴承组件的内侧；所述单沟轴承组件与双沟轴承组件叠放连接，在单沟轴承组件与双沟轴承组件接合部位设置环形轨道，所述钢球组件安装在环形轨道中。
上述匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，所述外管总成包括外管、扩孔器和钻头；所述外管上端与单动机构的轴承腔螺纹连接，下端与所述扩孔器螺纹连接；所述扩孔器下端与钻头螺纹连接；所述钻头设有内台阶，在所述钻头内台阶上设置滚动扶正环。
上述匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，所述滚动扶正环由滚针组件、主体支架和滚珠组件组成，所述滚针组件及滚珠组件分别安装在主体支架的上下两端，通过滚针组件及滚珠组件使滚动扶正环与内管总成、外管总成均为滚动接触。
上述匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，在所述单动机构的心轴上设置与单动轴承上下端面配合的轴承上螺母和轴承下螺母，通过轴承上螺母、轴承下螺母将单动轴承轴向锁止定位。
上述匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，在所述单动机构的心轴上还设置锁紧螺母，所述单动机构的内管接头上端通过锁紧螺母锁止定位。
本实用新型在单动机构中设置了多列推力球轴承，并在外管总成中设置了滚动扶正环，通过多列推力球轴承及滚动扶正环与内管总成、外管总成的配合，大大增加了取心钻具对涡轮钻具高转速的适应性，从而确保了钻具的单动性，减少了岩心的损耗，提高了岩心的收获率。
附图说明
图1是本实用新型的剖面结构示意图；
图2是图1的局部放大图；
图3是单动轴承结构示意图；
图4是滚动扶正环剖面结构示意图；
图5是图4的A向视图；
图6是图4的B向视图。
图中各标号清单为：
1、上接头，2、轴承上螺母，3、单动轴承，3-1、单沟内圈，3-2、单沟外圈，3-3、双沟外圈、3-4、双沟内圈，3-5、钢球组件，4、轴承腔，5、调节垫，6、轴承下螺母，7、心轴，8、锁紧螺母，9、内管接头，10、单向球阀，11、外管，12、扩孔器，13、内管，14、滚动扶正环，14-1、滚针组件，14-2、主体支架，14-3、滚珠组件，15、卡簧座，16、卡簧，17、钻头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
参看图1和图2，本实用新型所述匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具由单动机构、外管总成和内管总成组成。所述单动机构包括上接头1、轴承上螺母2、单动轴承3、轴承腔4、调节垫5、轴承下螺母6、心轴7、锁紧螺母8、内管接头9和球阀10；所述上接头1与轴承腔4通过螺纹连接，两套单动轴承3以过盈配合方式嵌装在轴承腔4中，心轴4与两套单动轴承3装配，所述调节垫5安装在两套单动轴承3之间，所述轴承上螺母2和轴承下螺母6通过螺纹连接在心轴7上，给单动轴承3提供初始压紧力，将单动轴承3轴向锁止定位，所述球阀10放置在心轴7内，形成单向阀，防止泥浆冲刷岩心，所述内管接头9与心轴7通过螺纹连接，所述锁紧螺母8安装在心轴7上，布置于内管接头9上方，通过锁紧螺母8将内管接头9轴向锁止定位；所述外管总成包括外管11、扩孔器12、滚动扶正环14和钻头17，所述外管11上端与单动机构的轴承腔4螺纹连接，通过两套单动轴承3形成外管总成相对于心轴7以及与其连接部件的单动性，外管11下端与扩孔器12通过螺纹连接，扩孔器12与钻头17通过螺纹连接，滚动扶正环14装配在钻头17的内台阶上；所述内管总成包括内管13、卡簧座15、卡簧16，内管13与卡簧座15通过螺纹连接，卡簧16通过外锥面与卡簧座15的内锥面配合装配于卡簧座15内。单动机构通过内管接头9的下端螺纹与内管总成的内管13连接，单动机构通过轴承腔4的下端螺纹与外管总成的外管11连接。
参看图3，本实用新型所述匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，所述单动轴承3至少为三列以上的推力球轴承，由单沟内圈3-1、单沟外圈3-2、双沟外圈3-3、双沟内圈3-4和钢球组件3-5组成；所述单沟内圈3-1与单沟外圈3-2配装形成单沟轴承组件，布置在多列推力球轴承的两端；所述双沟外圈3-3与双沟内圈3-4配装，形成双沟轴承组件，布置在单沟轴承组件的内侧；所述单沟轴承组件与双沟轴承组件叠放连接，在单沟轴承组件与双沟轴承组件接合部位设置环形轨道，所述钢球组件3-5安装在环形轨道中。
参看图4、图5、图6，本实用新型所述匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，所述滚动扶正环14由滚针组件14-1、主体支架14-2和滚珠组件14-3组成，所述滚针组件14-1及滚珠组件14-3分别安装在主体支架14-2的上下两端，通过滚针组件14-1及滚珠组件14-3使滚动扶正环14与内管总成、外管总成均为滚动接触。
参看图1至图6，本实用新型所述匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，在单动机构中设置了多列推力球轴承结构的单动轴承3，并在外管总成中设置了滚动扶正环14，在进行钻井作业时，由涡轮钻具带动外管总成高速运转，通过多列推力球轴承及滚动扶正环与内管总成、外管总成的配合，可有效避免内管总成跟着外管总成一起高速旋转，从而大大增加了取心钻具对涡轮钻具高转速的适应性，确保了钻具的单动性，减少了岩心的损耗，提高了岩心的收获率。
Claims (6)
1.一种匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，由单动机构、外管总成和内管总成组成；所述单动机构包括上接头(1)、单动轴承(3)、轴承腔(4)、调节垫(5)、心轴(7)、锁紧螺母(8)和内管接头(9)；所述单动轴承(3)嵌装在轴承腔(4)中，并与心轴(7)配装，单动轴承(3)上下布置两组，在两组单动轴承(3)之间设置调节垫(5)；所述轴承腔(4)上端与上接头(1)螺纹连接，下端与外管总成螺纹连接；所述内管接头(9)的上端安装在心轴(7)上，下端与内管总成螺纹连接；其特征是，所述单动轴承(3)为多列推力球轴承。
2.根据权利要求1所述的匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，其特征是，所述单动轴承(3)至少为三列以上的推力球轴承，由单沟内圈(3-1)、单沟外圈(3-2)、双沟外圈(3-3)、双沟内圈(3-4)和钢球组件(3-5)组成；所述单沟内圈(3-1)与单沟外圈(3-2)配装形成单沟轴承组件，布置在多列推力球轴承的两端；所述双沟外圈(3-3)与双沟内圈(3-4)配装，形成双沟轴承组件，布置在单沟轴承组件的内侧；所述单沟轴承组件与双沟轴承组件叠放连接，在单沟轴承组件与双沟轴承组件接合部位设置环形轨道，所述钢球组件(3-5)安装在环形轨道中。
3.根据权利要求2所述的匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，其特征是，所述外管总成包括外管(11)、扩孔器(12)和钻头(17)；所述外管(11)上端与单动机构的轴承腔(4)螺纹连接，下端与所述扩孔器(12)螺纹连接；所述扩孔器(12)下端与钻头(17)螺纹连接；所述钻头(17)设有内台阶，在所述钻头内台阶上设置滚动扶正环(14)。
4.根据权利要求3所述的匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，其特征是，所述滚动扶正环(14)由滚针组件(14-1)、主体支架(14-2)和滚珠组件(14-3)组成，所述滚针组件(14-1)及滚珠组件(14-3)分别安装在主体支架(14-2)的上下两端，通过滚针组件(14-1)及滚珠组件(14-3)使滚动扶正环(14)与内管总成、外管总成均为滚动接触。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，其特征是，在所述单动机构的心轴(7)上设置与单动轴承(3)上下端面配合的轴承上螺母(2)和轴承下螺母(6)，通过轴承上螺母(2)、轴承下螺母(6)将单动轴承(3)轴向锁止定位。
6.根据权利要求5所述的匹配涡轮钻具高转速特性的取心钻具，其特征是，在所述单动机构的心轴(7)上还设置锁紧螺母(8)，所述单动机构的内管接头(9)上端通过锁紧螺母(8)锁止定位。
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| CN108625807A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-10-09 | 湖南科技大学 | 一种适用于海底钻机的工程勘探绳索取心钻具 |
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