CN215565692U - 一种主动减振钻井工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种主动减振钻井工具。包括上接头和下接头，用于连接所述上接头和所述下接头的壳体，设置于所述壳体内的心轴，依次套设于所述心轴上的导轮、叶轮，用于压紧所述导轮并与所述心轴固定连接的锁紧帽，一端与所述叶轮固定连接的传动筒，一端与所述下接头内孔固定连接的转子底座，用于连接所述心轴和所述转子底座的转子外壳以及设置于密闭腔室内的转子总成。该工具既可以应用于直井段钻井，也可用于定向段钻井；在钻井过程中，该工具一直处于工作状态，能够主动抑制或降低钻柱振动，保护钻头，提高单只钻头进尺，从而提高机械钻速。

Description

一种主动减振钻井工具

技术领域

本实用新型涉及减振工具技术领域中的一种主动减振钻井工具。

背景技术

对于研磨性强、倾角大、不均质的地层，钻柱普遍存在轴向、横向、扭转振动。各种振动导致钻头受力不平衡。在不均衡动态力作用下钻头易失稳，引起钻头瞬时旋转中心在切削面上不断变化，钻进的实际区域偏离靶点，增加无用功作用距离。钻头发生偏载后对井底进行不对称切削，使井眼轨迹偏离设计轨道，造成井斜。而且钻头更容易偏磨，造成起下钻次数增多，进而导致单只钻头进尺少，机械钻速低。专利“一种PDC钻头抗制动装置”（CN203614028U）能够减少PDC钻头在钻进过程中频繁发生制动，保持PDC钻头的工作稳定性，防止钻头先期损坏，从而提高PDC钻头的机械钻速和单只进尺；消除由于钻进软硬交错层状地层导致的钻柱扭矩波动、制动和失速，从而达到降低振动、减少钻柱制动、防止井下设备失效的目的。但是该装置是被动减振，即当钻头发生制动时，该装置才发挥作用，减弱振动；而且该装置的工作方式限制了其在定向井中应用的可能性。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种主动减振钻井工具。

解决研磨性强、倾角大、不均质的地层钻井过程中，钻柱振动导致的井斜、钻头易损坏、机械钻速低的问题，该工具在井下打钻过程中一直处于工作状态，能够主动抑制或降低钻柱振动，保护钻头，提高单只钻头进尺，进而提高机械钻速。

其技术方案如下：

该工具包括用于连接钻杆的上接头，用于连接钻头的下接头；用于连接所述上接头和所述下接头的壳体；设置于所述壳体内的心轴；依次套设于所述心轴上的导轮、叶轮，用于将液体的动能转换为机械能；用于压紧所述导轮，并与所述心轴固定连接的锁紧帽；一端与所述叶轮固定连接的传动筒，所述传动筒与所述壳体构成第一环形通道；设置于所述传动筒与所述心轴之间的轴承；一端与所述下接头内孔固定连接的转子底座，所述转子底座与所述壳体构成第三环形通道；用于连接所述心轴和所述转子底座的转子外壳，所述转子外壳与所述心轴及所述转子底座构成密闭腔室，且所述转子外壳与所述壳体构成第二环形通道；设置于所述密闭腔室内的转子总成；以及设置于所述转子总成和所述转子底座之间的轴承。

根据本实用新型的一个实施例，所述转子总成包括转子，以及套设在所述转子上端的耐磨环。

根据本实用新型的一个实施例，所述转子为圆柱和圆锥的组合体，其两端为小直径圆柱体，中部由大直径圆柱体平滑过渡为圆锥体。

根据本实用新型的一个实施例，所述转子的外表面上设有若干间隔开布置的轴向槽，在各所述轴向槽内均设有第二磁性条。

根据本实用新型的一个实施例，所述传动筒的外表面上设有若干间隔开布置的轴向槽，在各所述轴向槽内均设有第一磁性条。

根据本实用新型的一个实施例，所述磁性条是由磁性材料制成的长方体。

根据本实用新型的一个实施例，所述转子外壳为阶梯形管状结构，其上端内孔镶嵌耐磨环。

根据本实用新型的一个实施例，所述耐磨环是由硬质合金制成的圆环。

根据本实用新型的一个实施例，所述转子底座的中部为实心圆柱体，两端具有台阶。

根据本实用新型的一个实施例，所述转子底座的上台阶设有阶梯状盲孔，下台阶设置有沿所述转子底座的轴向布置的贯穿的第四通道，所述第四通道的一端与所述第三环形通道连通，另一端与所述下接头连通。

本实用新型的有益效果是：

该工具既可以应用于直井段钻井，也可用于定向段钻井；在钻井过程中，该工具一直处于工作状态，能够主动抑制或降低钻柱振动，保护钻头，提高单只钻头进尺，从而提高机械钻速。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种主动减振钻井工具的结构示意图；

图2是图1中A-A处的剖视图；

图3是图1中B-B处的剖视图；

图中：1、上接头，2、壳体，3、锁紧帽，4、导轮，5、叶轮，6、心轴，7、传动筒，8、第一磁性条，9、第二磁性条，10、转子外壳，11、转子底座，12、下接头，13、第一轴承，18、第二轴承，14、第一耐磨环，15、第二耐磨环，16、第一密封圈，19、第二密封圈，20、第三密封圈，22、第四密封圈，17、转子，21、键，30、第一环形通道，31、第二环形通道，32、密闭腔室，33、第三环形通道，1101、上台阶，1102、下台阶，1103、第四通道，50、转子总成。

具体实施方式

下面将结合说明书附图来对本实用新型作进一步的描述。在下文中，方向性用语“下”、“向下”等指的是远离井口的方向，而“上”、“向上”等指的是朝向井口的方向。另外，用语“轴向”指的是上下方向，而用语“径向”指的是与轴向大致垂直的方向。

实施例一：

图1显示了本实用新型所述的一种主动减振钻井工具，包括上接头1、壳体2、锁紧帽3、导轮4、叶轮5、心轴6、传动筒7、转子外壳10、转子底座11、下接头12、轴承13、18以及转子总成50。

上接头1的上端设有螺纹，用于连接上部钻杆；下端设有螺纹，用于连接壳体2。下接头12的上端设有螺纹，用于连接壳体2；下端设有螺纹，用于连接钻头。壳体2两端设有螺纹，其上端与上接头1连接并设有第四密封圈22，其下端与下接头12连接并设有第三密封圈20。心轴6设置于所述壳体2内，心轴6两端设有螺纹。

导轮4和叶轮5依次套设于心轴6上，导轮4通过键21与心轴6连接；导轮4和叶轮5用于将液体的动能转换为机械能。

锁紧帽3通过螺纹与心轴6固定连接，用于压紧导轮4。

传动筒7的上端设有螺纹，与叶轮5固定连接；传动筒7的外表面上设有若干间隔开布置的轴向槽，在各所述轴向槽内均设有磁性条9，磁性条9是由磁性材料制成的长方体；传动筒7与壳体2构成第一环形通道30。

第一轴承13设置于传动筒7与心轴6之间。

转子底座11的下端设有螺纹，与所述下接头12的内孔固定连接；转子底座11的中部为实心圆柱体，两端具有上台阶1101、下台阶1102。

转子底座11与壳体2构成第三环形通道33。

转子外壳10为阶梯形管状结构，其上端内孔镶嵌第一耐磨环14，第一耐磨环14是由硬质合金制成的圆环；转子外壳10两端设有螺纹，其上端与心轴6连接并设有第一密封圈16，其下端与转子底座11连接并设有第二密封圈19；转子外壳10与所述心轴6及所述转子底座11构成密闭腔室32，且所述转子外壳10与所述壳体2构成第二环形通道31。

转子总成50设置于密闭腔室32内的，包括转子17，以及套设在转子17上端的第二耐磨环15；转子17为圆柱和圆锥的组合体，其两端为小直径圆柱体，中部由大直径圆柱体平滑过渡为圆锥体；转子17的外表面上设有若干间隔开布置的轴向槽，在各所述轴向槽内均设有磁性条8，述磁性条8是由磁性材料制成的长方体。

第二轴承18设置于转子总成50和转子底座11之间。

转子底座11的上台阶1101设有阶梯状盲孔，下台阶1102设置有沿转子底座11的轴向布置的贯穿的第四通道1103；第四通道1103的一端与所述第三环形通道33连通，另一端与所述下接头12连通。

实施例二：

一种主动减振钻井工具，包括上接头1、壳体2、锁紧帽3、导轮4、叶轮5、心轴6、传动筒7、转子外壳10、转子底座11、下接头12、轴承13、18以及转子总成50。

上接头1的上端设有螺纹，用于连接上部钻杆；下端设有螺纹，用于连接壳体2。下接头12的上端设有螺纹，用于连接壳体2；下端设有螺纹，用于连接钻头。壳体2两端设有螺纹，其上端与上接头1连接并设有第四密封圈22，其下端与下接头12连接并设有第三密封圈20。心轴6设置于所述壳体2内，心轴6两端设有螺纹。

导轮4和叶轮5依次套设于心轴6上，导轮4通过键21与心轴6连接；导轮4和叶轮5用于将液体的动能转换为机械能。

锁紧帽3通过螺纹与心轴6固定连接，用于压紧导轮4。

传动筒7的上端设有螺纹，与叶轮5固定连接；传动筒7的外表面上设有若干间隔开布置的轴向槽，在各所述轴向槽内均设有磁性条9，磁性条9是由磁性材料制成的长方体；传动筒7与壳体2构成第一环形通道30。

第一轴承13设置于传动筒7与心轴6之间。

转子底座11的下端设有螺纹，与所述下接头12的内孔固定连接；转子底座11的中部为实心圆柱体，两端具有上台阶1101、下台阶1102。

转子底座11与壳体2构成第三环形通道33。

转子外壳10为阶梯形管状结构，其上端内孔镶嵌第一耐磨环14，第一耐磨环14是由硬质合金制成的圆环；转子外壳10两端设有螺纹，其上端与心轴6连接并设有第一密封圈16，其下端与转子底座11连接并设有第二密封圈19；转子外壳10与所述心轴6及所述转子底座11构成密闭腔室32，且所述转子外壳10与所述壳体2构成第二环形通道31。

转子总成50设置于密闭腔室32内的，包括转子17，以及套设在转子17上端的第二耐磨环15；转子17为圆柱和圆锥的组合体，其两端为小直径圆柱体，中部由大直径圆柱体平滑过渡为圆锥体；转子17的外表面上设有若干间隔开布置的轴向槽，在各所述轴向槽内均设有磁性条8，述磁性条8是由磁性材料制成的长方体。

第二轴承18设置于转子总成50和转子底座11之间。

转子底座11的上台阶1101设有阶梯状盲孔，下台阶1102设置有沿转子底座11的轴向布置的贯穿的第四通道1103；第四通道1103的一端与所述第三环形通道33连通，另一端与所述下接头12连通。

如图2所示，本实施例中，传动筒7的外表面上设有6个间隔开布置的轴向槽，在各所述轴向槽内均设有磁性条9；转子17的外表面上设有6间隔开布置的轴向槽，在各所述轴向槽内均设有磁性条8。

实施例三：

一种主动减振钻井工具，包括上接头1、壳体2、锁紧帽3、导轮4、叶轮5、心轴6、传动筒7、转子外壳10、转子底座11、下接头12、轴承13、18以及转子总成50。

上接头1的上端设有螺纹，用于连接上部钻杆；下端设有螺纹，用于连接壳体2。下接头12的上端设有螺纹，用于连接壳体2；下端设有螺纹，用于连接钻头。壳体2两端设有螺纹，其上端与上接头1连接并设有第四密封圈22，其下端与下接头12连接并设有第三密封圈20。心轴6设置于所述壳体2内，心轴6两端设有螺纹。

导轮4和叶轮5依次套设于心轴6上，导轮4通过键21与心轴6连接；导轮4和叶轮5用于将液体的动能转换为机械能。

锁紧帽3通过螺纹与心轴6固定连接，用于压紧导轮4。

传动筒7的上端设有螺纹，与叶轮5固定连接；传动筒7的外表面上设有若干间隔开布置的轴向槽，在各所述轴向槽内均设有磁性条9，磁性条9是由磁性材料制成的长方体；传动筒7与壳体2构成第一环形通道30。

第一轴承13设置于传动筒7与心轴6之间。

转子底座11的下端设有螺纹，与所述下接头12的内孔固定连接；转子底座11的中部为实心圆柱体，两端具有上台阶1101、下台阶1102。

转子底座11与壳体2构成第三环形通道33。

转子外壳10为阶梯形管状结构，其上端内孔镶嵌第一耐磨环14，第一耐磨环14是由硬质合金制成的圆环；转子外壳10两端设有螺纹，其上端与心轴6连接并设有第一密封圈16，其下端与转子底座11连接并设有第二密封圈19；转子外壳10与所述心轴6及所述转子底座11构成密闭腔室32，且所述转子外壳10与所述壳体2构成第二环形通道31。

转子总成50设置于密闭腔室32内的，包括转子17，以及套设在转子17上端的第二耐磨环15；转子17为圆柱和圆锥的组合体，其两端为小直径圆柱体，中部由大直径圆柱体平滑过渡为圆锥体；转子17的外表面上设有若干间隔开布置的轴向槽，在各所述轴向槽内均设有磁性条8，述磁性条8是由磁性材料制成的长方体。

第二轴承18设置于转子总成50和转子底座11之间。

转子底座11的上台阶1101设有阶梯状盲孔，下台阶1102设置有沿转子底座11的轴向布置的贯穿的第四通道1103；第四通道1103的一端与所述第三环形通道33连通，另一端与所述下接头12连通。

如图3所示，本实施例中，转子底座11的下台阶1102设置有3个沿转子底座11的轴向布置的贯穿的第四通道1103。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种主动减振钻井工具，包括用于连接钻杆的上接头（1），用于连接钻头的下接头（12）；用于连接所述上接头（1）和所述下接头（12）的壳体（2）；设置于所述壳体（2）内的心轴（6），其特征在于，还包括依次套设于所述心轴（6）上的导轮（4）、叶轮（5）；用于压紧所述导轮（4），并与所述心轴（6）固定连接的锁紧帽（3）；一端与所述叶轮（5）固定连接的传动筒（7），所述传动筒（7）与所述壳体（2）构成第一环形通道（30）；设置于所述传动筒（7）与所述心轴（6）之间的第一轴承（13）；一端与所述下接头（12）内孔固定连接的转子底座（11），所述转子底座（11）与所述壳体（2）构成第三环形通道（33）；用于连接所述心轴（6）和所述转子底座（11）的转子外壳（10），所述转子外壳（10）与所述心轴（6）及所述转子底座（11）构成密闭腔室（32），且所述转子外壳（10）与所述壳体（2）构成第二环形通道（31）；设置于所述密闭腔室（32）内的转子总成（50）；以及设置于所述转子总成（50）和所述转子底座（11）之间的第二轴承（18）。

2.根据权利要求1所述的一种主动减振钻井工具，其特征在于，所述转子总成（50）包括转子（17），以及套设在所述转子（17）上端的第二耐磨环（15）。

3.根据权利要求2所述的一种主动减振钻井工具，其特征在于，所述转子（17）为圆柱和圆锥的组合体，其两端为小直径圆柱体，中部由大直径圆柱体平滑过渡为圆锥体。

4.根据权利要求2所述的一种主动减振钻井工具，其特征在于，所述转子（17）的外表面上设有若干间隔开布置的轴向槽，在各所述轴向槽内均设有第二磁性条（9）。

5.根据权利要求2或4所述的一种主动减振钻井工具，其特征在于，所述传动筒（7）的外表面上设有若干间隔开布置的轴向槽，在各所述轴向槽内均设有第一磁性条（8）。

6.根据权利要求5所述的一种主动减振钻井工具，其特征在于，所述磁性条是由磁性材料制成的长方体。

7.根据权利要求2所述的一种主动减振钻井工具，其特征在于，所述转子外壳（10）为阶梯形管状结构，其上端内孔镶嵌第一耐磨环（14）。

8.根据权利要求7所述的一种主动减振钻井工具，其特征在于，所述耐磨环是由硬质合金制成的圆环。

9.根据权利要求2所述的一种主动减振钻井工具，其特征在于，所述转子底座（11）的中部为实心圆柱体，两端具有上台阶（1101）、下台阶（1102）。

10.根据权利要求9所述的一种主动减振钻井工具，其特征在于，所述转子底座（11）的上台阶（1101）设有阶梯状盲孔，下台阶（1102）设置有沿所述转子底座的轴向布置的贯穿的第四通道（1103），所述第四通道（1103）的一端与所述第三环形通道（33）连通，另一端与所述下接头（12）连通。

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