CN210118095U

CN210118095U - 一种减震螺杆钻具

Info

Publication number: CN210118095U
Application number: CN201920743177.9U
Authority: CN
Inventors: 林强; 程津; 焦淑翔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2020-02-28
Anticipated expiration: 2029-05-22

Abstract

本实用新型公开一种减震螺杆钻具，包括，防掉总成、马达总成、万向节总成、传动轴总成和钻头；在传动轴总成和钻头之间安装有减震装置。有益效果是，由于在传动轴总成的驱动接头与下TC静套轴承之间安装有减震装置，该减震装置距离钻头和螺杆钻具传动轴近，减震装置可以及时吸收地层与钻头之间产生的震动，这样可有效的保护钻头。另外，加装该减震装置，减轻了钻头与岩层切割产生的震动，使螺杆钻具传动轴内部的组合推力轴承时刻处在柔和平稳的工况下工作，可有效的延缓组合推力轴承的磨损，从而提高螺杆钻具整机使用时间，该减震钻具能够应对各种坚硬和复杂的地层。具有广泛的适用性，同时，具有良好的市场潜力。

Description

一种减震螺杆钻具

技术领域

本实用新型涉及一种石油开采井下作业用钻具；特别是涉及一种具有减震作用的螺杆钻具。

背景技术

螺杆钻具在我国石油行业发展和应用至今已有30多年，长期以来螺杆钻具结构和功能并没有真正得到提高，造成这种现象最主要原因还是和螺杆钻具本身结构有关。客观上也与螺杆钻具生产厂家技术研发能力和研发投入有关。图1是现有螺杆钻具结构示意图。螺杆钻具结构通常是由四大部分组成，分别是防掉总成、马达总成、万向节总成、传动轴总成。钻头是直接连接在螺杆钻具的传动轴总成最下端的驱动接头上，在钻进过程中，钻头的工作状况是靠高压钻井液的压力启动井下螺杆钻具中的马达总成，由马达总成所产生的扭矩带动钻头旋转，进而使钻头剪切、压碎、并辅以切削破岩，由此，而达到向下钻探的目的。钻头钻进时直接接触坚硬岩层，钻头上镶嵌的硬质合金与坚硬的岩层产生摩擦和切割，由此，便加速了钻头上的硬质合金的磨损和脱落，使原本正常钻进的不得不终止，而重新上提管柱更换新的钻头。

现有的传动轴总成内部结构，主要是通过组合推力轴承旋转来传递马达所产生的扭矩。传动轴内部的组合推力轴承在高速旋转的状态下，极易受到钻头与岩层切割产生的震动，而造成组合推力轴承碎裂，这将直接影响螺杆钻具整机的使用时间。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种钻头和地层之间实现柔性钻进的工作状态，更好的保护和延长钻头和组合推力轴承的使用时间的减震螺杆钻具。

本实用新型所采用的技术方案是，一种减震螺杆钻具，包括，防掉总成、马达总成、万向节总成、传动轴总成和钻头；所述下TC静套轴承和驱动接头之间安装有减震装置，所述驱动接头另一端直接与钻头相连接。

所述减震装置包括锁紧背母、外防磨外壳体、弹簧挡圈、碟形弹簧、花键体和U型密封圈；所述外防磨外壳体的内部上、下分别安装有锁紧背母和U型密封圈，外防磨外壳体的内部安装有能够上、下滑动的花键体，保证压缩或张开碟簧弹性的变形距离；在所述上、下滑动的花键体上部依次置入碟形弹簧和弹簧挡圈。

所述碟形弹簧和弹簧挡圈分别为多组；所述减震装置工作时，钻头推动压缩碟形弹簧；所述减震装置未工作时，碟形弹簧对钻头实施反作用力，使钻头与岩层之间达到柔性平稳钻进。

所述传动轴总成包括驱动接头、分水帽、上TC动套轴承、扶正体外壳、组合推力轴承、中部防掉背母和下TC静套轴承。

本实用新型的有益效果是，由于在传动轴总成的驱动接头与下TC静套轴承之间安装有减震装置，该减震装置距离钻头和螺杆钻具传动轴近，减震装置可以及时吸收地层与钻头之间产生的震动，这样可有效的保护钻头。

另外，加装该减震装置，减轻了钻头与岩层切割产生的震动，使螺杆钻具传动轴内部的组合推力轴承时刻处在柔和平稳的工况下工作，可有效的延缓组合推力轴承的磨损，从而提高螺杆钻具整机使用时间，该减震钻具能够应对各种坚硬和复杂的地层。具有广泛的适用性，同时，具有良好的市场潜力。

附图说明

图1现有螺杆钻具整机结构示意图；

图2本实用新型带减震装置螺杆钻具整机结构示意图；

图3本实用新型带减震螺杆钻具的传动轴总成部分示意图；

图4本实用新型减震装置局部放大示意图。

图中：

10、防掉总成 20、马达总成 30、万向节总成

40、传动轴总成 50、钻头 60、减震装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

如图2至图4所示，本实用新型减震螺杆钻具，包括，防掉总成10、马达总成20、万向节总成30、传动轴总成40和钻头50；在所述传动轴总成40中的下TC动静套轴承46与驱动接头47之间安装有减震装置60。

所述减震装置60，包括锁紧背母61、外防磨外壳体62、弹簧挡圈63、碟形弹簧64、花键体65和U型密封圈66；所述外防磨外壳体62的内部上，下分别安装有锁紧背母61和U型密封圈66，外防磨外壳体62的内部设计有能够上、下滑动的花键体65并具备一定的滑动行程，保证了压缩或张开碟簧弹性的变形距离；在所述上、下花键体上部依次置入多组碟形弹簧64和多组弹簧挡圈63。内部上、下花键体、多个碟形弹簧、多个弹簧挡圈。该装置是利用碟形弹簧压缩反弹变形的原理，当钻进中的钻头遇到稍微坚硬的地层时，其内部的多个碟形弹簧开始产生压缩变形，随着地层坚硬程度增加，多个碟形弹簧压缩变形也随之增大，上、下行程花键随之形成一定距离的滑动行程，此时，钻头再借助碟形弹簧的反弹力始终处在柔性的状态下工作，对钻进中的钻头实施了缓冲保护。

减震装置60工作时，所述钻头50推动压缩碟形弹簧64；减震装置60未工作时，碟形弹簧64对钻头50实施反作用力，使钻头与岩层之间达到柔性平稳钻进。

所述传动轴总成40，包括分水帽41、上TC动套轴承42、扶正体外壳43、组合推力轴承44、中部防掉背母45、下TC静套轴承46、驱动接头47；驱动接头47直接与钻头连接。驱动接头和下TC静套轴承之间安装有减震装置60，减震装置距离钻头近，也距离螺杆钻具传动轴近，减震装置可以及时吸收地层与钻头之间产生的震动，同时，对减震装置上方的螺杆钻具传动轴总成内的组合推力轴承起到保护作用，该位置设置减震装置对地层与钻头以及传动轴三者之间来说，减震效果更直接、更有效。

具体原理是，钻头触及井底如遇软地层，该减震装置内的碟形弹簧不发生弹性变形。当钻头触及到比较坚硬的岩层，坚硬岩层的阻力大于减震装置内的碟形弹簧的压缩力时，碟形弹簧发生压缩弹性变形，随着岩层硬度变化，减震装置上、下花键体滑动距离也随之发生变化，这时，碟形弹簧压缩和释放出来的反弹力形成了柔性并且呈现出连续不断的伸缩状态，对减震装置下部钻头和上部的螺杆钻具，都实施了良好的减震保护作用。

减震螺杆钻具的工作原理是，高压钻井液通过管柱进入螺杆钻具内部马达总成，马达总成在高压钻井液的作用下，迫使转子在定子内转动，并产生输出一定的旋转扭矩，旋转扭矩通过万向轴总成传递给传动轴总成直至钻头，在钻进比较松软的地层时，钻头与地层的减震装置处于不工作状态，伴随着钻头逐渐继续钻进至比较复杂或坚硬的岩层时，钻头与地层的减震装置开始工作，钻头开始向上推动并压缩碟形弹簧，也可以说碟形弹簧吸收了钻头和岩层部分阻力，反之，碟形弹簧又给予钻头的一个反作用力，使钻头与岩层之间达到柔性平稳钻进。

值得指出的是，本实用新型的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本实用新型的基本技术构思，也可用基本相同的结构，如，在传动轴总成下部(下TC静套轴承以上)和驱动接头之间，无论是采取何种减震结构，利用碟形弹簧或其它减震形式来针对地层和钻头之间进行减震，以达到保护钻头和螺杆钻具的目的，均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种减震螺杆钻具，包括，防掉总成（10）、马达总成（20）、万向节总成（30）、传动轴总成（40）和钻头（50）；其特征在于，所述传动轴总成（40）中的下TC动静套轴承（46）和驱动接头（47）之间安装有减震装置（60）；所述驱动接头（47）另一端直接与钻头（50）相连接。

2.根据权利要求1所述的减震螺杆钻具，其特征在于，所述减震装置（60）包括锁紧背母（61）、外防磨外壳体（62）、弹簧挡圈（63）、碟形弹簧（64）、花键体（65）和U型密封圈（66）；所述外防磨外壳体（62）的内部上、下分别安装有锁紧背母（61）和U型密封圈（66），外防磨外壳体（62）的内部安装有能够上、下滑动的花键体（65），保证压缩或张开碟簧弹性的变形距离；在所述上、下滑动的花键体上部依次置入碟形弹簧（64）和弹簧挡圈（63）。

3.根据权利要求2所述的减震螺杆钻具，其特征在于，所述碟形弹簧（64）和弹簧挡圈（63）分别为多组；所述减震装置（60）工作时，钻头推动压缩蝶形弹簧（64）；所述减震装置（60）未工作时，蝶形弹簧（64）对钻头（50）实施反作用力，使钻头与岩层之间达到柔性平稳钻进。