單動三管鑽具球籠式可轉位定向造斜裝置的製作方法

2023-06-20 17:04:11

專利名稱：單動三管鑽具球籠式可轉位定向造斜裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種巖芯鑽探取樣用單動三管鑽具的球籠式定向裝置，特別是一種能用於可轉位高精度可控定向連續取芯鑽井勘探的定向造斜裝置。
背景技術：
目前，巖芯勘探鑽具主要包括雙動雙管、單動雙管和螺杆鑽等類型的鑽具。雙動雙管的內外管同時轉動，其主要適用於鬆散、易坍塌和怕衝刷巖礦層的取樣，並要求內管超前於外管。單動雙管的外管轉動而內管不動，振動、擺動和摩擦力對巖礦心的破壞作用較小， 巖礦心的採取率、完整度較好。但上述兩種鑽具由於外管轉動，振動、摩擦力等對鑽具定位導向影響較大，同時不能偏轉一定角度進行轉位並連續採取芯樣鑽井勘探。螺杆鑽具雖然可以滿足可轉位鑽井勘探，但其不能連續採取芯樣。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的上述不足而提供一種單動三管鑽具球籠式可轉位定向裝置，由不動外管保持固定起到良好的導向作用，採用球籠式結構能使動管可偏轉一定角度完成可轉位定向鑽進，同時使用繩索取芯內管能達到取芯的目的。本發明的技術方案是一種單動三管鑽具球籠式可轉位定向造斜裝置，它包括不動外管和動管，動管安裝在不動外管的內腔，並可在不動外管的內腔轉動。所述的不動外管包括上球籠殼蓋、上球籠套、下球籠套和下球籠殼蓋。上球籠殼蓋的一端設有外螺紋，上球籠殼蓋的另一端設有內螺紋。上球籠套的一端設有外螺紋，上球籠套的另一端設有外螺紋和凹球面。下球籠套由下球籠套上端部和下球籠套下端部組成，下球籠套上端部上設有內螺紋，下球籠套下端部上設有凹球面和外螺紋，凹球面的端面為定位端面，以定位端面為基準面，定位端面的上部是下球籠套上端部，定位端面的下部是下球籠套下端部，下球籠套上端部和下端部為彎頭形狀，其偏轉的角度為α，(Κα <2度。下球籠殼蓋上設有內螺紋。上球籠殼蓋和上球籠套通過螺紋連接為一體，上球籠套和下球籠套通過螺紋連接為一體，下球籠套和下球籠殼蓋通過螺紋連接為一體。所述的動管包括上球籠短接、上球籠、下球籠和下球籠短接。上球籠短接的一端設有外螺紋，上球籠短接的另一端設有內螺紋和T形凸肩。上球籠的一端設有外螺紋，上球籠的另一端設有凸球面和凹球面，在凹球面上設有八個半圓形滾珠孔，八個半圓形滾珠孔均勻分布在凹球面上。下球籠的一端設有外螺紋，下球籠的另一端設有凹球面，凹球面的端平面為定位端面，其埠的外圓上設有八個半圓形滾珠槽。下球籠短接的一端設有外螺紋，下球籠短接的另一端設有左旋內螺紋和T形凸肩。
上球籠短接和上球籠通過螺紋連接為一體，下球籠和下球籠短接通過螺紋連接為一體，下球籠和下球籠短接的螺紋連接與其他螺紋連接結構不一樣，單獨採用左旋螺紋結構。由上球籠短接、上球籠、下球籠和下球籠短接組成的動管安裝在由上球籠殼蓋、上球籠套、下球籠套和下球籠殼蓋組成的不動外管內，上球籠和下球籠的連接通過安裝在上球籠凹球面上八個半圓形滾珠孔內的滾珠來實現，滾珠的一半在上球籠凹球面上的半圓形滾珠孔內，一半在下球籠埠的半圓形滾珠槽內。在上球籠短接的外圓上依次分別安裝有耐磨套、墊圈、帶調心墊座的第一推力球軸承、短軸套和帶調心墊座的第二推力球軸承，在上球籠的外圓上依次分別安裝有帶調心墊座的第三推力球軸承、短軸套、帶調心墊座的第四推力球軸承和墊圈，在下球籠的外圓上依次分別安裝有墊圈、帶調心墊座的第五推力球軸承、長軸套和帶調心墊座的第六推力球軸承，在下球輪短接的外圓上依次分別安裝帶調心墊座的第七推力球軸承、短軸套、墊圈和耐磨套。考慮到上、下球籠套及上、下球籠的加工和裝配誤差，各球面球心不能同心，本發明採用帶調心墊圈座的推力球軸承，當出現加工和裝配誤差時，會使動管軸線與不動外管軸線不同軸，這時依靠調心推力球軸承的自調心能力，使動管與不動外管強制同軸，以保證動管在不動外管中轉動的靈活性。工作時，上球籠短接帶動上球籠轉動，上球籠轉動的同時通過滾珠連接帶動下球籠轉動，從而帶動和下球籠連接在一起的下球籠短接轉動，達到可轉位定向造斜鑽進的目的。提鑽時，動管上提通過上球籠短接的T形凸肩上壓其上的帶調心墊座的第二推力球軸承，推動短軸套壓緊上面的帶調心墊座的第一推力球軸承，帶調心墊座的第一推力球軸承再上壓上球籠殼蓋內腔的臺肩面，從而帶動不動外管上提達到提鑽的目的。壓鑽時，動管下壓通過下球籠短接上的T形凸肩下壓其下的帶調心墊座的第七推力球軸承，推動短軸套下壓下球籠殼蓋內腔的臺肩面，從而帶動不動外管下壓達到壓鑽的目的。本發明與現有技術相比具有如下特點
本發明提供的單動三管鑽具可轉位定向造斜裝置，在不影響取芯內管取樣的情況下， 由不動外管固定導向，尤其是可採用不同傾角的彎頭形式，並與動管組合成球籠式結構，動管在其中形成類似球關節運動的可轉位定向鑽進，適用於在各種地質條件下的高精度可控定向地質礦產勘探及巖土工程勘探。整套裝置結構簡單，製造精密。以下結合附圖和具體實施方式
對本發明的詳細結構作進一步描述。


附圖1為本發明的結構示意圖； 附圖2為上球籠短接的結構示意圖； 附圖3為上球籠殼蓋的結構示意圖； 附圖4為下球籠套的結構示意圖； 附圖5為下球籠的結構示意圖；附圖6為附圖5中的A-A剖視圖； 附圖7為上球籠的結構示意圖； 附圖8為附圖7中的B-B剖視圖； 附圖9為上球籠套的結構示意圖； 附圖10為下球籠短接的結構示意圖； 附圖11為下球籠殼蓋的結構示意圖。
具體實施例方式一種單動三管鑽具球籠式可轉位定向造斜裝置，它包括不動外管和動管，動管安裝在不動外管的內腔，並可在不動外管的內腔轉動。所述的不動外管包括上球籠殼蓋3、上球籠套7、下球籠套8和下球籠殼蓋13。上球籠殼蓋3的一端設有外螺紋3-1，上球籠殼蓋3的另一端設有內螺紋3-2。上球籠套7的一端設有外螺紋7-1，上球籠套7的另一端設有外螺紋7-2和凹球面
7-3。下球籠套8由下球籠套上端部8-1和下球籠套下端部8-2組成，下球籠套上端部
8-1上設有內螺紋8-4，下球籠套下端部8-2上設有凹球面8-3和外螺紋8_5，凹球面8_3 的端面為定位端面8-6，以定位端面8-6為基準面，定位端面8-6的上部是下球籠套上端部
8-1，定位端面8-6的下部是下球籠套下端部8-2，下球籠套上端部8-1和下端部8_2為彎頭形狀，其偏轉的角度為α為1.5度。下球籠殼蓋13上設有內螺紋13-1。上球籠殼蓋3和上球籠套7通過螺紋連接為一體，上球籠套7和下球籠套8通過螺紋連接為一體，下球籠套8和下球籠殼蓋13通過螺紋連接為一體。所述的動管包括上球籠短接1、上球籠6、下球籠9和下球籠短接14。上球籠短接1的一端設有外螺紋1-1，上球籠短接1的另一端設有內螺紋1-2和T 形凸肩1-3。上球籠6的一端設有外螺紋6-1，上球籠6的另一端設有凸球面6-2和凹球面6_4， 在凹球面6-4上設有八個半圓形滾珠孔6-3，八個半圓形滾珠孔6-3均勻分布在凹球面6-4上。下球籠9的一端設有左旋外螺紋9-3，下球籠9的另一端設有凹球面9-1，凹球面
9-1的端平面為定位端面9-4，其埠的外圓上設有八個半圓形滾珠槽9-2。下球籠短接14的一端設有外螺紋14-3，下球籠短接14的另一端設有左旋內螺紋 14-1和T形凸肩14-2。上球籠短接1和上球籠6通過螺紋連接為一體，下球籠9和下球籠短接14通過螺紋連接為一體，下球籠9和下球籠短接14的螺紋連接與其他螺紋連接結構不一樣，單獨採用左旋螺紋結構。由上球籠短接1、上球籠6、下球籠9和下球籠短接14組成的動管安裝在由上球籠殼蓋3、上球籠套7、下球籠套8和下球籠殼蓋13組成的不動外管內，上球籠6和下球籠9 的連接通過安裝在上球籠6凹球面6-4上八個半圓形滾珠孔6-3內的滾珠21來實現，滾珠 21的一半在上球籠6凹球面6-4上的半圓形滾珠孔6-3內，一半在下球籠9埠的半圓形滾珠槽9-2內。 在上球籠短接1的外圓上依次分別安裝有耐磨套2、墊圈15、帶調心墊座的第一推力球軸承4、短軸套5和帶調心墊座的第二推力球軸承16，在上球籠6的外圓上依次分別安裝有帶調心墊座的第三推力球軸承17、短軸套18、帶調心墊座的第四推力球軸承19和墊圈 20，在下球籠9的外圓上依次分別安裝有墊圈22、帶調心墊座的第五推力球軸承23、長軸套 10和帶調心墊座的第六推力球軸承對，在下球籠短接14的外圓上依次分別安裝帶調心墊座的第七推力球軸承11、短軸套12、墊圈25和耐磨套26。
權利要求
1.一種單動三管鑽具球籠式可轉位定向造斜裝置，其特徵是它包括不動外管和動管，動管安裝在不動外管的內腔，並可在不動外管的內腔轉動；所述的不動外管包括上球籠殼蓋、上球籠套、下球籠套和下球籠殼蓋； 上球籠殼蓋的一端設有外螺紋，上球籠殼蓋的另一端設有內螺紋； 上球籠套的一端設有外螺紋，上球籠套的另一端設有外螺紋和凹球面； 下球籠套由下球籠套上端部和下球籠套下端部組成，下球籠套上端部上設有內螺紋， 下球籠套下端部上設有凹球面和外螺紋，凹球面的端面為定位端面，以定位端面為基準面， 定位端面的上部是下球籠套上端部，定位端面的下部是下球籠套下端部，下球籠套上端部和下端部為彎頭形狀，其偏轉的角度為α ； 下球籠殼蓋上設有內螺紋；上球籠殼蓋和上球籠套通過螺紋連接為一體，上球籠套和下球籠套通過螺紋連接為一體，下球籠套和下球籠殼蓋通過螺紋連接為一體；所述的動管包括上球籠短接、上球籠、下球籠和下球籠短接； 上球籠短接的一端設有外螺紋，上球籠短接的另一端設有內螺紋和T形凸肩； 上球籠的一端設有外螺紋，上球籠的另一端設有凸球面和凹球面，在凹球面上設有八個半圓形滾珠孔，八個半圓形滾珠孔均勻分布在凹球面上；下球籠的一端設有外螺紋，下球籠的另一端設有凹球面，凹球面的端平面為定位端面， 其埠的外圓上設有八個半圓形滾珠槽；下球籠短接的一端設有外螺紋，下球籠短接的另一端設有左旋內螺紋和T形凸肩； 上球籠短接和上球籠通過螺紋連接為一體，下球籠和下球籠短接通過螺紋連接為一體，下球籠和下球籠短接的螺紋連接與其他螺紋連接結構不一樣，單獨採用左旋螺紋結構；由上球籠短接、上球籠、下球籠和下球輪短接組成的動管安裝在由上球籠殼蓋、上球籠套、下球籠套和下球籠殼蓋組成的不動外管內，上球籠和下球籠的連接通過安裝在上球籠凹球面上八個半圓形滾珠孔內的滾珠來實現，滾珠的一半在上球籠凹球面上的半圓形滾珠孔內，一半在下球籠埠的半圓形滾珠槽內；在上球籠短接的外圓上依次分別安裝有耐磨套、墊圈、帶調心墊座的第一推力球軸承、 短軸套和帶調心墊座的第二推力球軸承，在上球籠的外圓上依次分別安裝有帶調心墊座的第三推力球軸承、短軸套、帶調心墊座的第四推力球軸承和墊圈，在下球籠的外圓上依次分別安裝有墊圈、帶調心墊座的第五推力球軸承、長軸套和帶調心墊座的第六推力球軸承，在下球輪短接的外圓上依次分別安裝帶調心墊座的第七推力球軸承、短軸套、墊圈和耐磨套。
2.根據權利要求1所述的一種單動三管鑽具球籠式可轉位定向造斜裝置，其特徵是 下球籠套上端部和下端部為彎頭形狀，其偏轉的角度為α，(Κα <2度。
全文摘要
一種單動三管鑽具球籠式可轉位定向造斜裝置，它包括不動外管和動管，所述的不動外管包括上球籠殼蓋、上球籠套、下球籠套和下球籠殼蓋，所述的動管包括上球籠短接、上球籠、下球籠和下球籠短接，由上球籠短接、上球籠、下球籠和下球籠短接組成的動管安裝在由上球籠殼蓋、上球籠套、下球籠套和下球籠殼蓋組成的不動外管內，並可在不動外管的內腔轉動。工作時，由不動外管保持固定起到良好的導向作用，上球籠短接帶動上球籠轉動，上球籠轉動的同時通過滾珠連接帶動下球籠轉動，從而帶動和下球籠連接在一起的下球籠短接轉動，使動管可偏轉一定角度完成可轉位定向造斜鑽進，同時使用繩索取芯內管能達到取芯的目的。
文檔編號E21B7/08GK102312654SQ20111029238
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者李光偉, 李輝, 譚雄衛 申請人:李光偉, 李輝, 譚雄衛