鑽頭柔性加壓減震裝置的製作方法
2023-08-07 05:39:56 2
專利名稱：鑽頭柔性加壓減震裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於水力或泥漿的循環鑽井設備技術領域。
背景技術：
現有技術在常規鑽井過程中，鑽頭直接連接在鑽柱的下端，鑽壓是由鑽頭上部鑽柱重量提供的，這種方式存在許多弊端①鑽壓難保持穩定，送鑽量不易把握；鑽壓小，低鑽速，機械鑽速很低；鑽壓大，嚴重影響鑽頭壽命，鑽柱也易發生疲勞破壞。②在特殊地層如礫石層鑽進，會產生跳鑽現象，為解決跳鑽問題，設計了各種減震器，但減震效果有限，不能滿足現場要求。③防斜打直，往往採用吊打的方法作業，這種方法雖然有效，但是在犧牲機械鑽速的情況下實現的。在特殊鑽井過程中①深井、大斜井或水平井，由於受鑽柱重力分力，浮力，摩阻等因素影響，會產生「假鑽壓」現象，很難獲得理想的鑽壓，使操作帶有盲目性。②小井眼鑽井，由於鑽柱尺寸小，重量輕，剛性差，造成加壓困難，大大影響了鑽井效率。這種傳統的剛性加壓方式存在許多不可避免的弊病(如送鑽不均勻，跳鑽、鑽具彎曲、假鑽壓等)，嚴重影響著機械鑽速，鑽頭、鑽具的壽命。
發明內容
本發明目的在於設計一種能克服以上缺陷、延長鑽頭使用壽命的鑽頭柔性加壓減震裝置。
本發明至少包括一個可與鑽柱連接的液力增壓器和一個可與鑽頭連接的動力柔性轉換器；所述液力增壓器包括液缸筒A、中空的活塞A、中空的中軸、軸套A，液缸筒A的上端設置與鑽柱連接的連接件A，軸套A螺紋連接在液缸筒A下端，活塞A和中軸螺紋連接，活塞A配合於液缸筒A內，中軸軸向可滑動式配合在軸套A內，軸套A的下端設置有連接螺紋；所述動力柔性轉換器包括液缸筒B、中空的活塞B、中空的鍵軸、鍵套、軸套B，液缸筒B的上端設置連接螺紋，鍵套的上下兩端分別螺紋連接液缸筒B和軸套B，鍵軸螺紋連接在活塞B的下端，活塞B配合在液缸筒B內，鍵軸上段開設鍵槽，下段為圓軸，鍵軸通過鍵槽軸向滑動配合在鍵套B內，鍵軸圓軸處配合在軸套B內，鍵軸B的下端設置可與鑽頭連接的連接件B，在液缸筒B的徑向開設油孔，在油孔外端設置塞體，在鍵套的徑向開設油孔，在油孔外端設置塞體，在軸套的徑向開設油孔，在油孔外端設置塞體。
由於以上種種問題的產生無不和鑽壓有關，因此，改善鑽井加壓方式就顯得非常重要，將本發明連接在鑽柱和鑽頭之間，可將鑽柱上轉盤的旋轉扭矩和液力增壓器所產生的軸向動力傳遞給鑽頭。該裝置自身不消耗水馬力，能最大限度地吸收衝擊振動，減震效果是所有類型的減震器所不能比擬的，在大鑽壓和保持高機械鑽速的情況下，具有防斜、穩斜的作用。水力加壓裝置解決了定向井，大位移井，水平井和小井眼中鑽井施工中鑽壓不易施加的問題，能提高機械鑽速40％左右，延長鑽頭、鑽具和地面設備使用壽命，鑽頭平均壽命提高一倍以上，井下事故也大大降低。本發明操作簡單，能自動送鑽，減輕了司鑽勞動強度。本發明還能擴大使用範圍，利用該裝置專門進行防斜打直作業，並形成了一套防斜打直的新方法、工藝和理論。另，該發明裝置的單位壓降推力提高約30％，充分滿足了低泵低壓使用要求。
另，為了保證鑽頭柔性加壓減震裝置的密封可靠性，在液力增壓器的液缸筒A和活塞A之間、軸套A和中軸之間分別設置密封圈。
同理，在動力柔性轉換器的液缸筒B和活塞B之間、在鍵軸和軸套B之間分別設置密封圈。
在動力柔性轉換器的鍵套與液缸筒B、軸套B之間分別設置密封圈。
本發明的液缸筒A上端的連接件A為中空的上接頭，上接頭下端與液缸筒A上端螺紋連接，上接頭上端設置與鑽柱端部連接的螺紋孔。
本發明的鍵軸下端的連接件B為中空的下接頭，下接頭上端與鍵軸下端螺紋連接，下接頭下端設置與鑽頭端部連接的螺紋。
為了液力增壓器能產生穩定可靠的軸向載荷，在液力增壓器的中軸與液缸筒A之間套置扶正活塞，還在扶正活塞與中軸、液缸筒A相對的兩個接觸面之間分別設置密封圈。
為了增加中軸傳遞載荷的穩定性，在液力增壓器的中軸與軸套A之間套置軸扶正套，還在軸扶正套與中軸、軸套A相對的兩個接觸面之間分別設置密封圈。
上述動力柔性轉換器的鍵軸的上段周向開設鍵槽，鍵套內開設配合的凹槽，鍵套軸向可滑動式連接在鍵軸的上段，鍵軸的下段配合在軸套B內。
上述動力柔性轉換器的鍵軸的中部設置向外凸出的臺階，在臺階上開設與軸向平行的鍵槽，所述鍵套內設置與鍵槽配合的凹槽。
圖1為本發明的一種結構示意圖；圖2為液力增壓器的一種結構示意圖；圖3為液力增壓器的另一種結構示意圖；圖4為動力柔性轉換器的一種結構示意圖；圖5為圖4中A-A剖面圖；圖6為圖4中鍵軸的一種結構示意圖；圖7至圖10為圖6中B-B剖面圖。
圖11為動力柔性轉換器的另一種結構示意圖；圖12為圖11中鍵軸的一種結構示意圖；圖13至16為圖12中的C-C剖面圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本例由可與鑽柱連接的一個上接頭1、兩組液力增壓器2和一個動力柔性轉換器3和一個可與鑽頭連接的下接頭4組成，位於最上端的液力增壓器2連接上接頭1，兩組液力增壓器2相互串接，位於最下端的液力增壓器2與動力柔性轉換器3連接。
如圖2，液力增壓器2主要由液缸筒A 2-1、中空的活塞A 2-2、中空的中軸2-3、軸套A 2-4組成，液缸筒A 2-1的上端設置與上接頭或與上一組液力增壓器2的軸套A 2-4下端螺紋連接的內螺紋，軸套A 2-4螺紋連接在液缸筒A 2-1下端，活塞A 2-2和中軸2-3螺紋連接，活塞A 2-2配合於液缸筒A 2-1內，中軸2-3軸向可滑動、轉動式配合在軸套A 2-4內，軸套A 2-4的下端設置有外螺紋，該外螺紋可與下一組液力增壓器2的液缸筒A 2-1或動力柔性轉換器3的上端連接。
液缸筒A 2-1和活塞A 2-2之間、軸套A 2-4和中軸2-3之間分別設置密封圈2-5。
如圖3所示，液力增壓器2除了液缸筒A 2-1、中空的活塞A 2-2、中空的中軸2-3、軸套A 2-4外，還在中軸2-3與軸套A 2-4之間套置兩隻軸扶正套2-6、2-7，密封圈2-5分別設置在軸扶正套2-6、2-7與中軸2-3、液缸筒A 2-1、軸套A 2-4相對的兩個接觸面之間。
如圖4、5、6所示，動力柔性轉換器3主要由液缸筒B 3-1、中空的活塞B 3-2、中空的鍵軸3-3、鍵套3-4、軸套B 3-5組成，液缸筒B 3-1的上端設置與液力增壓器2的軸套A 3-4連接的內螺紋，鍵套3-4的上、下兩端分別螺紋連接液缸筒B 3-1和軸套B 3-5，鍵軸3-3螺紋連接在活塞B 3-2的下端，活塞B 3-2配合在液缸筒B 3-1內，鍵軸3-3上段開設鍵槽3-10，下段為圓軸，鍵軸3-3開鍵槽3-10處軸向滑動配合在鍵套B 3-4內，鍵軸3-3圓軸處配合在軸套3-5內，鍵軸3-3的下端螺紋連接下接頭4。下接頭4的下端設置與鑽頭端部連接的外螺紋。
在液缸筒B 3-1的徑向、鍵套3-4的徑向、軸套B 3-5的徑向分別開設油孔3-6，在各油孔3-6外端分別設置塞體3-7。
在液缸筒B 3-1和活塞B 3-2之間、在鍵軸3-3和軸套B 3-5之間、鍵套3-4與液缸筒B 3-1、鍵套3-4與軸套B 3-5之間分別設置密封圈3-9。
鍵軸3-3的B-B剖面圖也可為圖7至10、圖13至16所示的不同形狀，還可以為其它形狀。
如圖11所示，動力柔性轉換器3主要由液缸筒B 3-1、中空的活塞B 3-2、中空的鍵軸3-3、鍵套3-4、軸套B 3-5組成，如圖7所示，鍵軸3-3的中部設置向外凸出的臺階，在臺階上開設與軸向平行的鍵槽3-10，如圖5，鍵套3-4內設置與鍵槽3-10配合的凹槽3-8。
鍵軸3-3結構可為圖12所示的形狀，其C-C剖面圖可以為如圖13至16、圖7至10的形狀，或其它形狀。
權利要求
1.鑽頭柔性加壓減震裝置，其特徵在於至少包括一個可與鑽柱連接的液力增壓器和一個可與鑽頭連接的動力柔性轉換器；所述液力增壓器包括液缸筒A、中空的活塞A、中空的中軸、軸套A，液缸筒A的上端設置與鑽柱連接的連接件A，軸套A螺紋連接在液缸筒A下端，活塞A和中軸螺紋連接，活塞A配合於液缸筒A內，中軸軸向可滑動式配合在軸套A內，軸套A的下端設置有連接螺紋；所述動力柔性轉換器包括液缸筒B、中空的活塞B、中空的鍵軸、鍵套、軸套B，液缸筒B的上端設置連接螺紋，鍵套的上下兩端分別螺紋連接液缸筒B和軸套B，鍵軸螺紋連接在活塞B的下端，活塞B配合在液缸筒B內，鍵軸上段開設鍵槽，下段為圓軸，鍵軸通過鍵槽軸向滑動配合在鍵套B內，鍵軸圓軸處配合在軸套B內，鍵軸B的下端設置可與鑽頭連接的連接件B，在液缸筒B的徑向開設油孔，在油孔外端設置塞體，在鍵套的徑向開設油孔，在油孔外端設置塞體，在軸套的徑向開設油孔，在油孔外端設置塞體。
2.根據權利要求1所述鑽頭柔性加壓減震裝置，其特徵在於在液力增壓器的液缸筒A和活塞A之間、軸套A和中軸之間分別設置密封圈。
3.根據權利要求1所述鑽頭柔性加壓減震裝置，其特徵在於在動力柔性轉換器的液缸筒B和活塞B之間、在鍵軸和軸套B之間分別設置密封圈。
4.根據權利要求3所述鑽頭柔性加壓減震裝置，其特徵在於在動力柔性轉換器的鍵套與液缸筒B、軸套B之間分別設置密封圈。
5.根據權利要求1所述鑽頭柔性加壓減震裝置，其特徵在於液缸筒A上端的連接件A為中空的上接頭，上接頭下端與液缸筒A上端螺紋連接，上接頭上端設置與鑽柱端部連接的螺紋孔。
6.根據權利要求1所述鑽頭柔性加壓減震裝置，其特徵在於鍵軸下端的連接件B為中空的下接頭，下接頭上端與鍵軸下端螺紋連接，下接頭下端設置與鑽頭端部連接的螺紋。
7.根據權利要求1所述鑽頭柔性加壓減震裝置，其特徵在於在液力增壓器的中軸與液缸筒A之間套置扶正活塞，扶正活塞與中軸、液缸筒A相對的兩個接觸面之間分別設置密封圈。
8.根據權利要求1所述鑽頭柔性加壓減震裝置，其特徵在於在液力增壓器的中軸與軸套A之間套置軸扶正套，軸扶正套與中軸、軸套A相對的兩個接觸面之間分別設置密封圈。
9.根據權利要求1所述鑽頭柔性加壓減震裝置，其特徵在於動力柔性轉換器的鍵軸上段周向開設鍵槽，鍵套內開設配合的凹槽，鍵套軸向可滑動式連接在鍵軸的上段，鍵軸的下段配合在軸套B內。
10.根據權利要求1所述鑽頭柔性加壓減震裝置，其特徵在於動力柔性轉換器的鍵軸的中部設置向外凸出的臺階，在臺階上開設與軸向平行的鍵槽，所述鍵套內設置與鍵槽配合的凹槽。
全文摘要
鑽頭柔性加壓減震裝置，屬於水力或泥漿的循環鑽井設備技術領域。至少包括一個可與鑽柱連接的液力增壓器和一個可與鑽頭連接的動力柔性轉換器，液力增壓器包括液缸筒、中空的活塞、中空的中軸、軸套，液缸筒的上端設置與鑽柱連接的連接件，動力柔性轉換器包括液缸筒、中空的活塞、中空的鍵軸、鍵套、軸套。將本發明連接在鑽柱和鑽頭之間，可將鑽柱上轉盤的旋轉扭矩和液力增壓器所產生的軸向動力傳遞給鑽頭，自身不消耗水馬力，能最大限度地吸收衝擊振動，在大鑽壓和保持高機械鑽速的情況下，具有防斜、穩斜的作用，能提高機械鑽速40％左右，延長鑽頭、鑽具和地面設備使用壽命。
文檔編號E21B17/07GK1807828SQ20061003838
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月17日 優先權日2006年2月17日
發明者祝兆清 申請人:祝兆清