CN2900761Y - 钻头柔性加压减震装置 - Google Patents
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Abstract
钻头柔性加压减震装置，属于水力或泥浆的循环钻井设备技术领域，至少包括一个可与钻柱连接的液力增压器和一个可与钻头连接的动力柔性转换器，液力增压器包括液缸筒、中空的活塞、中空的中轴、轴套，液缸筒的上端设置与钻柱连接的连接件，动力柔性转换器包括液缸筒、中空的活塞、中空的键轴、键套、轴套。将本实用新型连接在钻柱和钻头之间，可将钻柱上转盘的旋转扭矩和液力增压器所产生的轴向动力传递给钻头，自身不消耗水马力，能最大限度地吸收冲击振动，在大钻压和保持高机械钻速的情况下，具有防斜、稳斜的作用，能提高机械钻速40％左右，延长钻头、钻具和地面设备使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于水力或泥浆的循环钻井设备技术领域。
背景技术
现有技术在常规钻井过程中，钻头直接连接在钻柱的下端，钻压是由钻头上部钻柱重量提供的，这种方式存在许多弊端：①钻压难保持稳定，送钻量不易把握；钻压小，低钻速，机械钻速很低；钻压大，严重影响钻头寿命，钻柱也易发生疲劳破坏。②在特殊地层如砾石层钻进，会产生跳钻现象，为解决跳钻问题，设计了各种减震器，但减震效果有限，不能满足现场要求。③防斜打直，往往采用吊打的方法作业，这种方法虽然有效，但是在牺牲机械钻速的情况下实现的。在特殊钻井过程中：①深井、大斜井或水平井，由于受钻柱重力分力，浮力，摩阻等因素影响，会产生“假钻压”现象，很难获得理想的钻压，使操作带有盲目性。②小井眼钻井，由于钻柱尺寸小，重量轻，刚性差，造成加压困难，大大影响了钻井效率。这种传统的刚性加压方式存在许多不可避免的弊病(如送钻不均匀，跳钻、钻具弯曲、假钻压等)，严重影响着机械钻速，钻头、钻具的寿命。
实用新型内容
本实用新型目的在于设计一种能克服以上缺陷、延长钻头使用寿命的钻头柔性加压减震装置。
本实用新型至少包括一个可与钻柱连接的液力增压器和一个可与钻头连接的动力柔性转换器；所述液力增压器包括液缸筒A、中空的活塞A、中空的中轴、轴套A，液缸筒A的上端设置与钻柱连接的连接件A，轴套A螺纹连接在液缸筒A下端，活塞A和中轴螺纹连接，活塞A配合于液缸筒A内，中轴轴向可滑动式配合在轴套A内，轴套A的下端设置有连接螺纹；所述动力柔性转换器包括液缸筒B、中空的活塞B、中空的键轴、键套、轴套B，液缸筒B的上端设置连接螺纹，键套的上下两端分别螺纹连接液缸筒B和轴套B，键轴螺纹连接在活塞B的下端，活塞B配合在液缸筒B内，键轴上段开设键槽，下段为圆轴，键轴通过键槽轴向滑动配合在键套B内，键轴圆轴处配合在轴套B内，键轴B的下端设置可与钻头连接的连接件B，在液缸筒B的径向开设油孔，在油孔外端设置塞体，在键套的径向开设油孔，在油孔外端设置塞体，在轴套的径向开设油孔，在油孔外端设置塞体。
由于以上种种问题的产生无不和钻压有关，因此，改善钻井加压方式就显得非常重要，将本实用新型连接在钻柱和钻头之间，可将钻柱上转盘的旋转扭矩和液力增压器所产生的轴向动力传递给钻头。该装置自身不消耗水马力，能最大限度地吸收冲击振动，减震效果是所有类型的减震器所不能比拟的，在大钻压和保持高机械钻速的情况下，具有防斜、稳斜的作用。水力加压装置解决了定向井，大位移井，水平井和小井眼中钻井施工中钻压不易施加的问题，能提高机械钻速40％左右，延长钻头、钻具和地面设备使用寿命，钻头平均寿命提高一倍以上，井下事故也大大降低。本实用新型操作简单，能自动送钻，减轻了司钻劳动强度。本实用新型还能扩大使用范围，利用该装置专门进行防斜打直作业，并形成了一套防斜打直的新方法、工艺和理论。另，该实用新型装置的单位压降推力提高约30％，充分满足了低泵低压使用要求。
另，为了保证钻头柔性加压减震装置的密封可靠性，在液力增压器的液缸筒A和活塞A之间、轴套A和中轴之间分别设置密封圈。
同理，在动力柔性转换器的液缸筒B和活塞B之间、在键轴和轴套B之间分别设置密封圈。
在动力柔性转换器的键套与液缸筒B、轴套B之间分别设置密封圈。
本实用新型的液缸筒A上端的连接件A为中空的上接头，上接头下端与液缸筒A上端螺纹连接，上接头上端设置与钻柱端部连接的螺纹孔。
本实用新型的键轴下端的连接件B为中空的下接头，下接头上端与键轴下端螺纹连接，下接头下端设置与钻头端部连接的螺纹。
为了液力增压器能产生稳定可靠的轴向载荷，在液力增压器的中轴与液缸筒A之间套置扶正活塞，还在扶正活塞与中轴、液缸筒A相对的两个接触面之间分别设置密封圈。
为了增加中轴传递载荷的稳定性，在液力增压器的中轴与轴套A之间套置轴扶正套，还在轴扶正套与中轴、轴套A相对的两个接触面之间分别设置密封圈。
上述动力柔性转换器的键轴的上段周向开设键槽，键套内开设配合的凹槽，键套轴向可滑动式连接在键轴的上段，键轴的下段配合在轴套B内。
上述动力柔性转换器的键轴的中部设置向外凸出的台阶，在台阶上开设与轴向平行的键槽，所述键套内设置与键槽配合的凹槽。
附图说明
图1为本实用新型的一种结构示意图；
图2为液力增压器的一种结构示意图；
图3为液力增压器的另一种结构示意图；
图4为动力柔性转换器的一种结构示意图；
图5为图4中A-A剖面图；
图6为图4中键轴的一种结构示意图；
图7至图10为图6中B-B剖面图。
图11为动力柔性转换器的另一种结构示意图；
图12为图11中键轴的一种结构示意图；
图13至16为图12中的C-C剖面图。
具体实施方式
如图1所示，本例由可与钻柱连接的一个上接头1、两组液力增压器2和一个动力柔性转换器3和一个可与钻头连接的下接头4组成，位于最上端的液力增压器2连接上接头1，两组液力增压器2相互串接，位于最下端的液力增压器2与动力柔性转换器3连接。
如图2，液力增压器2主要由液缸筒A 2-1、中空的活塞A 2-2、中空的中轴2-3、轴套A 2-4组成，液缸筒A 2-1的上端设置与上接头或与上一组液力增压器2的轴套A 2-4下端螺纹连接的内螺纹，轴套A 2-4螺纹连接在液缸筒A 2-1下端，活塞A 2-2和中轴2-3螺纹连接，活塞A 2-2配合于液缸筒A 2-1内，中轴2-3轴向可滑动、转动式配合在轴套A 2-4内，轴套A 2-4的下端设置有外螺纹，该外螺纹可与下一组液力增压器2的液缸筒A 2-1或动力柔性转换器3的上端连接。
液缸筒A 2-1和活塞A 2-2之间、轴套A 2-4和中轴2-3之间分别设置密封圈2-5。
如图3所示，液力增压器2除了液缸筒A 2-1、中空的活塞A 2-2、中空的中轴2-3、轴套A 2-4外，还在中轴2-3与轴套A 2-4之间套置两只轴扶正套2-6、2-7，密封圈2-5分别设置在轴扶正套2-6、2-7与中轴2-3、液缸筒A 2-1、轴套A 2-4相对的两个接触面之间。
如图4、5、6所示，动力柔性转换器3主要由液缸筒B 3-1、中空的活塞B 3-2、中空的键轴3-3、键套3-4、轴套B 3-5组成，液缸筒B 3-1的上端设置与液力增压器2的轴套A 3-4连接的内螺纹，键套3-4的上、下两端分别螺纹连接液缸筒B 3-1和轴套B 3-5，键轴3-3螺纹连接在活塞B 3-2的下端，活塞B 3-2配合在液缸筒B 3-1内，键轴3-3上段开设键槽3-10，下段为圆轴，键轴3-3开键槽3-10处轴向滑动配合在键套B 3-4内，键轴3-3圆轴处配合在轴套3-5内，键轴3-3的下端螺纹连接下接头4。下接头4的下端设置与钻头端部连接的外螺纹。
在液缸筒B 3-1的径向、键套3-4的径向、轴套B 3-5的径向分别开设油孔3-6，在各油孔3-6外端分别设置塞体3-7。
在液缸筒B 3-1和活塞B 3-2之间、在键轴3-3和轴套B 3-5之间、键套3-4与液缸筒B 3-1、键套3-4与轴套B 3-5之间分别设置密封圈3-9。
键轴3-3的B-B剖面图也可为图7至10、图13至16所示的不同形状，还可以为其它形状。
如图11所示，动力柔性转换器3主要由液缸筒B 3-1、中空的活塞B 3-2、中空的键轴3-3、键套3-4、轴套B 3-5组成，如图7所示，键轴3-3的中部设置向外凸出的台阶，在台阶上开设与轴向平行的键槽3-10，如图5，键套3-4内设置与键槽3-10配合的凹槽3-8。
键轴3-3结构可为图12所示的形状，其C-C剖面图可以为如图13至16、图7至10的形状，或其它形状。
Claims (10)
1、钻头柔性加压减震装置，其特征在于至少包括一个可与钻柱连接的液力增压器和一个可与钻头连接的动力柔性转换器；所述液力增压器包括液缸筒A、中空的活塞A、中空的中轴、轴套A，液缸筒A的上端设置与钻柱连接的连接件A，轴套A螺纹连接在液缸筒A下端，活塞A和中轴螺纹连接，活塞A配合于液缸筒A内，中轴轴向可滑动式配合在轴套A内，轴套A的下端设置有连接螺纹；所述动力柔性转换器包括液缸筒B、中空的活塞B、中空的键轴、键套、轴套B，液缸筒B的上端设置连接螺纹，键套的上下两端分别螺纹连接液缸筒B和轴套B，键轴螺纹连接在活塞B的下端，活塞B配合在液缸筒B内，键轴上段开设键槽，下段为圆轴，键轴通过键槽轴向滑动配合在键套B内，键轴圆轴处配合在轴套B内，键轴B的下端设置可与钻头连接的连接件B，在液缸筒B的径向开设油孔，在油孔外端设置塞体，在键套的径向开设油孔，在油孔外端设置塞体，在轴套的径向开设油孔，在油孔外端设置塞体。
2、根据权利要求1所述钻头柔性加压减震装置，其特征在于在液力增压器的液缸筒A和活塞A之间、轴套A和中轴之间分别设置密封圈。
3、根据权利要求1所述钻头柔性加压减震装置，其特征在于在动力柔性转换器的液缸筒B和活塞B之间、在键轴和轴套B之间分别设置密封圈。
4、根据权利要求3所述钻头柔性加压减震装置，其特征在于在动力柔性转换器的键套与液缸筒B、轴套B之间分别设置密封圈。
5、根据权利要求1所述钻头柔性加压减震装置，其特征在于液缸筒A上端的连接件A为中空的上接头，上接头下端与液缸筒A上端螺纹连接，上接头上端设置与钻柱端部连接的螺纹孔。
6、根据权利要求1所述钻头柔性加压减震装置，其特征在于键轴下端的连接件B为中空的下接头，下接头上端与键轴下端螺纹连接，下接头下端设置与钻头端部连接的螺纹。
7、根据权利要求1所述钻头柔性加压减震装置，其特征在于在液力增压器的中轴与液缸筒A之间套置扶正活塞，扶正活塞与中轴、液缸筒A相对的两个接触面之间分别设置密封圈。
8、根据权利要求1所述钻头柔性加压减震装置，其特征在于在液力增压器的中轴与轴套A之间套置轴扶正套，轴扶正套与中轴、轴套A相对的两个接触面之间分别设置密封圈。
9、根据权利要求1所述钻头柔性加压减震装置，其特征在于动力柔性转换器的键轴上段周向开设键槽，键套内开设配合的凹槽，键套轴向可滑动式连接在键轴的上段，键轴的下段配合在轴套B内。
10、根据权利要求1所述钻头柔性加压减震装置，其特征在于动力柔性转换器的键轴的中部设置向外凸出的台阶，在台阶上开设与轴向平行的键槽，所述键套内设置与键槽配合的凹槽。
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2006
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