專利名稱：鉆頭柔性加壓減震裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水力或泥漿的循環(huán)鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)在常規(guī)鉆井過(guò)程中，鉆頭直接連接在鉆柱的下端，鉆壓是由鉆頭上部鉆柱重量提供的，這種方式存在許多弊端①鉆壓難保持穩(wěn)定，送鉆量不易把握；鉆壓小，低鉆速，機(jī)械鉆速很低；鉆壓大，嚴(yán)重影響鉆頭壽命，鉆柱也易發(fā)生疲勞破壞。②在特殊地層如礫石層鉆進(jìn)，會(huì)產(chǎn)生跳鉆現(xiàn)象，為解決跳鉆問(wèn)題，設(shè)計(jì)了各種減震器，但減震效果有限，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。③防斜打直，往往采用吊打的方法作業(yè)，這種方法雖然有效，但是在犧牲機(jī)械鉆速的情況下實(shí)現(xiàn)的。在特殊鉆井過(guò)程中①深井、大斜井或水平井，由于受鉆柱重力分力，浮力，摩阻等因素影響，會(huì)產(chǎn)生“假鉆壓”現(xiàn)象，很難獲得理想的鉆壓，使操作帶有盲目性。②小井眼鉆井，由于鉆柱尺寸小，重量輕，剛性差，造成加壓困難，大大影響了鉆井效率。這種傳統(tǒng)的剛性加壓方式存在許多不可避免的弊病(如送鉆不均勻，跳鉆、鉆具彎曲、假鉆壓等)，嚴(yán)重影響著機(jī)械鉆速，鉆頭、鉆具的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于設(shè)計(jì)一種能克服以上缺陷、延長(zhǎng)鉆頭使用壽命的鉆頭柔性加壓減震裝置。
本發(fā)明至少包括一個(gè)可與鉆柱連接的液力增壓器和一個(gè)可與鉆頭連接的動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)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(shè)置與鉆柱連接的連接件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配合于液缸筒A內(nèi)，中軸軸向可滑動(dòng)式配合在軸套A內(nèi)，軸套A的下端設(shè)置有連接螺紋；所述動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)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(shè)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(nèi)，鍵軸上段開(kāi)設(shè)鍵槽，下段為圓軸，鍵軸通過(guò)鍵槽軸向滑動(dòng)配合在鍵套B內(nèi)，鍵軸圓軸處配合在軸套B內(nèi)，鍵軸B的下端設(shè)置可與鉆頭連接的連接件B，在液缸筒B的徑向開(kāi)設(shè)油孔，在油孔外端設(shè)置塞體，在鍵套的徑向開(kāi)設(shè)油孔，在油孔外端設(shè)置塞體，在軸套的徑向開(kāi)設(shè)油孔，在油孔外端設(shè)置塞體。
由于以上種種問(wèn)題的產(chǎn)生無(wú)不和鉆壓有關(guān)，因此，改善鉆井加壓方式就顯得非常重要，將本發(fā)明連接在鉆柱和鉆頭之間，可將鉆柱上轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)扭矩和液力增壓器所產(chǎn)生的軸向動(dòng)力傳遞給鉆頭。該裝置自身不消耗水馬力，能最大限度地吸收沖擊振動(dòng)，減震效果是所有類型的減震器所不能比擬的，在大鉆壓和保持高機(jī)械鉆速的情況下，具有防斜、穩(wěn)斜的作用。水力加壓裝置解決了定向井，大位移井，水平井和小井眼中鉆井施工中鉆壓不易施加的問(wèn)題，能提高機(jī)械鉆速40％左右，延長(zhǎng)鉆頭、鉆具和地面設(shè)備使用壽命，鉆頭平均壽命提高一倍以上，井下事故也大大降低。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，能自動(dòng)送鉆，減輕了司鉆勞動(dòng)強(qiáng)度。本發(fā)明還能擴(kuò)大使用范圍，利用該裝置專門進(jìn)行防斜打直作業(yè)，并形成了一套防斜打直的新方法、工藝和理論。另，該發(fā)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，為了保證鉆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(shè)置密封圈。
同理，在動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)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(shè)置密封圈。
在動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)換器的鍵套與液缸筒B、軸套B之間分別設(shè)置密封圈。
本發(fā)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(shè)置與鉆柱端部連接的螺紋孔。
本發(fā)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(shè)置與鉆頭端部連接的螺紋。
為了液力增壓器能產(chǎn)生穩(wěn)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(duì)的兩個(gè)接觸面之間分別設(shè)置密封圈。
為了增加中軸傳遞載荷的穩(wěn)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(duì)的兩個(gè)接觸面之間分別設(shè)置密封圈。
上述動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)換器的鍵軸的上段周向開(kāi)設(shè)鍵槽，鍵套內(nèi)開(kāi)設(shè)配合的凹槽，鍵套軸向可滑動(dòng)式連接在鍵軸的上段，鍵軸的下段配合在軸套B內(nèi)。
上述動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)換器的鍵軸的中部設(shè)置向外凸出的臺(tái)階，在臺(tái)階上開(kāi)設(shè)與軸向平行的鍵槽，所述鍵套內(nèi)設(shè)置與鍵槽配合的凹槽。


圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為液力增壓器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為液力增壓器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)換器的一種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖；圖7至圖10為圖6中B-B剖面圖。
圖11為動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)換器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為圖11中鍵軸的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖13至16為圖12中的C-C剖面圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本例由可與鉆柱連接的一個(gè)上接頭1、兩組液力增壓器2和一個(gè)動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)換器3和一個(gè)可與鉆頭連接的下接頭4組成，位于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，位于最下端的液力增壓器2與動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)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(shè)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(nèi)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配合于液缸筒A 2-1內(nèi)，中軸2-3軸向可滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)式配合在軸套A 2-4內(nèi)，軸套A 2-4的下端設(shè)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(dòng)力柔性轉(zhuǎn)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(shè)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之間套置兩只軸扶正套2-6、2-7，密封圈2-5分別設(shè)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(duì)的兩個(gè)接觸面之間。
如圖4、5、6所示，動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)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(shè)置與液力增壓器2的軸套A 3-4連接的內(nèi)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(nèi)，鍵軸3-3上段開(kāi)設(shè)鍵槽3-10，下段為圓軸，鍵軸3-3開(kāi)鍵槽3-10處軸向滑動(dòng)配合在鍵套B 3-4內(nèi)，鍵軸3-3圓軸處配合在軸套3-5內(nèi)，鍵軸3-3的下端螺紋連接下接頭4。下接頭4的下端設(shè)置與鉆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(kāi)設(shè)油孔3-6，在各油孔3-6外端分別設(shè)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(shè)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(dòng)力柔性轉(zhuǎn)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(shè)置向外凸出的臺(tái)階，在臺(tái)階上開(kāi)設(shè)與軸向平行的鍵槽3-10，如圖5，鍵套3-4內(nèi)設(shè)置與鍵槽3-10配合的凹槽3-8。
鍵軸3-3結(jié)構(gòu)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(quán)利要求
1.鉆頭柔性加壓減震裝置，其特征在于至少包括一個(gè)可與鉆柱連接的液力增壓器和一個(gè)可與鉆頭連接的動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)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(shè)置與鉆柱連接的連接件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配合于液缸筒A內(nèi)，中軸軸向可滑動(dòng)式配合在軸套A內(nèi)，軸套A的下端設(shè)置有連接螺紋；所述動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)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(shè)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(nèi)，鍵軸上段開(kāi)設(shè)鍵槽，下段為圓軸，鍵軸通過(guò)鍵槽軸向滑動(dòng)配合在鍵套B內(nèi)，鍵軸圓軸處配合在軸套B內(nèi)，鍵軸B的下端設(shè)置可與鉆頭連接的連接件B，在液缸筒B的徑向開(kāi)設(shè)油孔，在油孔外端設(shè)置塞體，在鍵套的徑向開(kāi)設(shè)油孔，在油孔外端設(shè)置塞體，在軸套的徑向開(kāi)設(shè)油孔，在油孔外端設(shè)置塞體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉆頭柔性加壓減震裝置，其特征在于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(shè)置密封圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉆頭柔性加壓減震裝置，其特征在于在動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)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(shè)置密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鉆頭柔性加壓減震裝置，其特征在于在動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)換器的鍵套與液缸筒B、軸套B之間分別設(shè)置密封圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉆頭柔性加壓減震裝置，其特征在于液缸筒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(shè)置與鉆柱端部連接的螺紋孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉆頭柔性加壓減震裝置，其特征在于鍵軸下端的連接件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(shè)置與鉆頭端部連接的螺紋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉆頭柔性加壓減震裝置，其特征在于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(duì)的兩個(gè)接觸面之間分別設(shè)置密封圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉆頭柔性加壓減震裝置，其特征在于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(duì)的兩個(gè)接觸面之間分別設(shè)置密封圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉆頭柔性加壓減震裝置，其特征在于動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)換器的鍵軸上段周向開(kāi)設(shè)鍵槽，鍵套內(nèi)開(kāi)設(shè)配合的凹槽，鍵套軸向可滑動(dòng)式連接在鍵軸的上段，鍵軸的下段配合在軸套B內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉆頭柔性加壓減震裝置，其特征在于動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)換器的鍵軸的中部設(shè)置向外凸出的臺(tái)階，在臺(tái)階上開(kāi)設(shè)與軸向平行的鍵槽，所述鍵套內(nèi)設(shè)置與鍵槽配合的凹槽。
全文摘要
鉆頭柔性加壓減震裝置，屬于水力或泥漿的循環(huán)鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。至少包括一個(gè)可與鉆柱連接的液力增壓器和一個(gè)可與鉆頭連接的動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)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(shè)置與鉆柱連接的連接件，動(dòng)力柔性轉(zhuǎn)換器包括液缸筒、中空的活塞、中空的鍵軸、鍵套、軸套。將本發(fā)明連接在鉆柱和鉆頭之間，可將鉆柱上轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)扭矩和液力增壓器所產(chǎn)生的軸向動(dòng)力傳遞給鉆頭，自身不消耗水馬力，能最大限度地吸收沖擊振動(dòng)，在大鉆壓和保持高機(jī)械鉆速的情況下，具有防斜、穩(wěn)斜的作用，能提高機(jī)械鉆速40％左右，延長(zhǎng)鉆頭、鉆具和地面設(shè)備使用壽命。
文檔編號(hào)E21B17/07GK1807828SQ20061003838
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2006年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
發(fā)明者祝兆清 申請(qǐng)人:祝兆清