一種碟簧式旋沖鉆具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于石油天然氣鉆井領(lǐng)域，具體涉及一種碟簧式旋沖鉆具。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油天然氣行業(yè)鉆井深度不斷增加，深井、超深井越來(lái)越多，而隨著鉆井深度的增加，巖石地層圍壓也不斷升高，導(dǎo)致巖石越發(fā)困難，鉆井效率大大降低。提高鉆井效率，縮短鉆井周期是鉆井工程的核心努力方向，實(shí)驗(yàn)證明在旋轉(zhuǎn)破巖的同時(shí)對(duì)巖石施加一定頻率的沖擊功可以明顯提高破巖效率。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在深井和超深井中采用旋沖鉆井技術(shù)可提高機(jī)械鉆速30%以上。旋沖鉆井的關(guān)鍵是在近鉆頭位置安裝一個(gè)沖擊器，使鉆具在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)產(chǎn)生軸向沖擊力作用于鉆頭。
[0003]目前使用的旋沖鉆具主要由液動(dòng)沖擊器和氣動(dòng)潛孔錘，雖然提高了脆硬性地層的破巖效率，但其本身密封要求極高，并且需要專門配備復(fù)雜的一套系統(tǒng)，無(wú)法直接運(yùn)用于常規(guī)鉆井中和螺桿鉆具直接配套使用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于解決深井、超深井破巖困難，機(jī)械鉆速低的問(wèn)題，提供一種碟簧式旋沖鉆具。
[0005]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種碟簧式旋沖鉆具，包括依次連接的同軸線的外殼體、過(guò)渡外殼和防掉殼體;所述外殼體、過(guò)渡外殼和防掉殼體的內(nèi)孔連通，形成內(nèi)腔；
[0007]在所述內(nèi)腔中設(shè)有同軸線的中心管和傳動(dòng)軸；所述中心管的下端插入到傳動(dòng)軸內(nèi)，并與傳動(dòng)軸連接;所述傳動(dòng)軸的下端伸出到內(nèi)腔外部；
[0008]在所述中心管上從上至下依次安裝有碟簧座、碟簧、滾輪座、滾輪和凸輪;所述傳動(dòng)軸的上端插入到凸輪內(nèi)，并與凸輪連接；
[0009]在所述凸輪的上端面上設(shè)有坡面，滾輪安裝在滾輪座內(nèi)，其下部與凸輪的上端面接觸。
[0010]所述外殼體的下端內(nèi)表面與過(guò)渡外殼的上端內(nèi)表面連接;所述過(guò)渡外殼的下端內(nèi)表面與防掉殼體的上端外表面連接；
[0011]所述碟簧座與中心管通過(guò)絲扣連接，碟簧和滾輪座與中心管活動(dòng)連接，碟簧的上端頂住所述碟簧座，下端頂住所述滾輪座。
[0012]在所述滾輪座下部設(shè)置有在周向上均勻分布的圓弧形凹槽;所述滾輪安裝在所述圓弧形凹槽內(nèi)，滾輪的軸線與滾輪座的軸線垂直；
[0013]在所述滾輪座的上部設(shè)置有在周向上均勻分布的矩形凹槽，所述矩形凹槽的長(zhǎng)度方向與滾輪座的軸向平行，相鄰的矩形凹槽和圓弧形凹槽在周向上相差45°。
[0014]所述圓弧形凹槽的外輪廓為圓心角是200°的圓弧。
[0015]在所述過(guò)渡外殼的上端設(shè)置有在周向上均勻分布的凸起花鍵，所述凸起花鍵向內(nèi)腔中部凸起;一個(gè)所述凸起花鍵置入所述滾輪座上部的一個(gè)矩形凹槽內(nèi)，凸起花鍵能夠在矩形凹槽內(nèi)沿滾輪座的軸向往復(fù)移動(dòng)。
[0016]在所述凸輪的上端面沿徑向開(kāi)有在周向上均勻分布的凹槽，每個(gè)所述凹槽的兩個(gè)側(cè)壁向外傾斜，形成所述坡面。
[0017]所述傳動(dòng)軸的上部的內(nèi)孔設(shè)置為六方孔，中心管的下部的外表面設(shè)置為外六方形，中心管下部的外六方形插入傳動(dòng)軸上部的六方孔內(nèi)，中心管和傳動(dòng)軸在軸向上能夠相對(duì)滑動(dòng)。
[0018]所述防掉殼體套在所述傳動(dòng)軸外，傳動(dòng)軸的下端伸出到防掉殼體的下端面外部；所述防掉殼體的下端與所述傳動(dòng)軸的外表面密封連接，在所述防掉殼體與傳動(dòng)軸之間設(shè)置有防磨套；
[0019]所述過(guò)渡外殼的下端和防掉殼體的上端通過(guò)絲扣連接;所述外殼體的下端和過(guò)渡外殼通過(guò)絲扣連接，上端和螺桿鉆具的彎殼體通過(guò)絲扣連接，中心管的上部和螺桿鉆具的萬(wàn)向軸通過(guò)絲扣連接；
[0020]所述傳動(dòng)軸的下端和鉆頭連接，上端的外表面和凸輪的內(nèi)表面通過(guò)絲扣連接。
[0021 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0022](1)本實(shí)用新型采用碟簧產(chǎn)生軸向沖擊力，提高鉆頭破巖效率，提高機(jī)械鉆速；
[0023](2)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠；
[0024](3)直接與螺桿鉆具的動(dòng)力部分配合使用，使用條件簡(jiǎn)單。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型一種碟簧式旋沖鉆具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是滾輪座、滾輪和凸輪的三維結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]圖3是圖1A-A截面#1』視圖；
[0028]圖4是圖1B-B截面剖視圖；
[0029]圖中:1.外殼體，2.碟簧座，3.碟簧，4.中心管，5.滾輪座，6.滾輪，7.凸輪，8.過(guò)渡外殼，9.防掉殼體，10.防磨套，11.傳動(dòng)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0031]如圖1所示，本實(shí)用新型一種碟簧式旋沖鉆具，包括外殼體1、碟簧座2、碟簧3、中心管4、滾輪座5、滾輪6、凸輪7、過(guò)渡外殼8、防掉殼體9、防磨套10和傳動(dòng)軸11。所述傳動(dòng)軸11下端和鉆頭絲扣連接，上端和凸輪7絲扣連接;傳動(dòng)軸11上端內(nèi)孔設(shè)置為六方孔，中心管4下端設(shè)置為外六方，中心管4下端外六方插入傳動(dòng)軸11上端六方孔內(nèi)，中心管4和傳動(dòng)軸11軸向可以相對(duì)滑動(dòng)；防磨套10置入防掉殼體9內(nèi)腔，防掉殼體9套入傳動(dòng)軸11中部；四個(gè)滾輪6安裝在滾輪座5下部四個(gè)圓弧形凹槽內(nèi)，滾輪的軸與滾輪座的軸垂直;滾輪座5和滾輪6—起套入中心管4，滾輪6和凸輪7上端面接觸;過(guò)渡外殼8下端和防掉殼體9上端絲扣連接;若干組碟簧3套入中心管4，安裝在滾輪座5上端面，碟簧座2和中心管4上部絲扣連接;外殼體1下端和過(guò)渡外殼8絲扣連接，上端和螺桿鉆具的彎殼體絲扣連接，中心管4上部和螺桿鉆具的萬(wàn)向軸絲扣連接。
[0032]如圖1、圖2和圖3所示，滾輪座5下部周向均勻設(shè)置四個(gè)圓弧形凹槽，圓弧形凹槽外廓為圓心角是200°的圓弧，滾輪座5上部周向均勻設(shè)置四個(gè)矩形凹槽，矩形凹槽的長(zhǎng)度方向與滾輪座的軸向平行，相鄰的矩形凹槽和圓弧形凹槽周向相差45° ;四個(gè)滾輪6安裝在滾輪座5下部四個(gè)圓弧形凹槽內(nèi)；凸輪7上端面設(shè)置為周向均勻分布的四個(gè)坡面，即沿徑向開(kāi)有四個(gè)凹槽、凹槽的兩側(cè)壁為向外傾斜;過(guò)渡外殼8上端內(nèi)孔周向均勻設(shè)置四個(gè)凸起花鍵，過(guò)渡外殼8四個(gè)凸起花鍵置入滾輪座5上部四個(gè)矩形凹槽內(nèi)，工作時(shí)，花鍵在凹槽內(nèi)沿軸向往復(fù)移動(dòng)。
[0033]如圖1和圖4所示，傳動(dòng)軸11上端內(nèi)孔設(shè)置為六方孔，中心管4下端設(shè)置為外六方，中心管4下端的外六方插入傳動(dòng)軸11上端的六方孔內(nèi)。
[0034]本實(shí)用新型一種碟簧式旋沖鉆具的工作原理是:螺桿鉆具的萬(wàn)向軸驅(qū)動(dòng)中心管4和傳動(dòng)軸11旋轉(zhuǎn)；凸輪7和傳動(dòng)軸11 一起旋轉(zhuǎn)，使?jié)L輪6在凸輪7上端面不停爬坡和落下，在這個(gè)過(guò)程中滾輪座5和滾輪6—起軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，周期性地壓縮碟簧3;滾輪6每次從凸輪7上端面高點(diǎn)落到低點(diǎn)都對(duì)凸輪7造成沖擊作用，而該沖擊力通過(guò)傳動(dòng)軸11傳遞給鉆頭。
[0035]上述技術(shù)方案只是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本實(shí)用新型公開(kāi)了原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本實(shí)用新型上述具體實(shí)施例所描述的結(jié)構(gòu)，因此前面描述的只是優(yōu)選的，而并不具有限制件的意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碟簧式旋沖鉆具，其特征在于:所述碟簧式旋沖鉆具包括依次連接的同軸線的外殼體、過(guò)渡外殼和防掉殼體;所述外殼體、過(guò)渡外殼和防掉殼體的內(nèi)孔連通，形成內(nèi)腔； 在所述內(nèi)腔中設(shè)有同軸線的中心管和傳動(dòng)軸;所述中心管的下端插入到傳動(dòng)軸內(nèi)，并與傳動(dòng)軸連接;所述傳動(dòng)軸的下端伸出到內(nèi)腔外部； 在所述中心管上從上至下依次安裝有碟簧座、碟簧、滾輪座、滾輪和凸輪;所述傳動(dòng)軸的上端插入到凸輪內(nèi)，并與凸輪連接； 在所述凸輪的上端面上設(shè)有坡面，滾輪安裝在滾輪座內(nèi)，其下部與凸輪的上端面接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碟簧式旋沖鉆具，其特征在于:所述外殼體的下端內(nèi)表面與過(guò)渡外殼的上端內(nèi)表面連接;所述過(guò)渡外殼的下端內(nèi)表面與防掉殼體的上端外表面連接； 所述碟簧座與中心管通過(guò)絲扣連接，碟簧和滾輪座與中心管活動(dòng)連接，碟簧的上端頂住所述碟簧座，下端頂住所述滾輪座。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碟簧式旋沖鉆具，其特征在于:在所述滾輪座下部設(shè)置有在周向上均勻分布的圓弧形凹槽;所述滾輪安裝在所述圓弧形凹槽內(nèi)，滾輪的軸線與滾輪座的軸線垂直； 在所述滾輪座的上部設(shè)置有在周向上均勻分布的矩形凹槽，所述矩形凹槽的長(zhǎng)度方向與滾輪座的軸向平行，相鄰的矩形凹槽和圓弧形凹槽在周向上相差45°。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碟簧式旋沖鉆具，其特征在于:所述圓弧形凹槽的外輪廓為圓心角是200°的圓弧。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碟簧式旋沖鉆具，其特征在于:在所述過(guò)渡外殼的上端設(shè)置有在周向上均勻分布的凸起花鍵，所述凸起花鍵向內(nèi)腔中部凸起;一個(gè)所述凸起花鍵置入所述滾輪座上部的一個(gè)矩形凹槽內(nèi)，凸起花鍵能夠在矩形凹槽內(nèi)沿滾輪座的軸向往復(fù)移動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碟簧式旋沖鉆具，其特征在于:在所述凸輪的上端面沿徑向開(kāi)有在周向上均勻分布的凹槽，每個(gè)所述凹槽的兩個(gè)側(cè)壁向外傾斜，形成所述坡面。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的碟簧式旋沖鉆具，其特征在于:所述傳動(dòng)軸的上部的內(nèi)孔設(shè)置為六方孔，中心管的下部的外表面設(shè)置為外六方形，中心管下部的外六方形插入傳動(dòng)軸上部的六方孔內(nèi)，中心管和傳動(dòng)軸在軸向上能夠相對(duì)滑動(dòng)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碟簧式旋沖鉆具，其特征在于:所述防掉殼體套在所述傳動(dòng)軸夕卜，傳動(dòng)軸的下端伸出到防掉殼體的下端面外部;所述防掉殼體的下端與所述傳動(dòng)軸的外表面密封連接，在所述防掉殼體與傳動(dòng)軸之間設(shè)置有防磨套； 所述過(guò)渡外殼的下端和防掉殼體的上端通過(guò)絲扣連接;所述外殼體的下端和過(guò)渡外殼通過(guò)絲扣連接，上端和螺桿鉆具的彎殼體通過(guò)絲扣連接，中心管的上部和螺桿鉆具的萬(wàn)向軸通過(guò)絲扣連接； 所述傳動(dòng)軸的下端和鉆頭連接，上端的外表面和凸輪的內(nèi)表面通過(guò)絲扣連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種碟簧式旋沖鉆具，屬于石油天然氣鉆井領(lǐng)域。該碟簧式旋沖鉆具包括依次連接的同軸線的外殼體、過(guò)渡外殼和防掉殼體；所述外殼體、過(guò)渡外殼和防掉殼體的內(nèi)孔連通，形成內(nèi)腔；在所述內(nèi)腔中設(shè)有同軸線的中心管和傳動(dòng)軸；所述中心管的下端插入到傳動(dòng)軸內(nèi)，并與傳動(dòng)軸連接；所述傳動(dòng)軸的下端伸出到內(nèi)腔外部；在所述中心管上從上至下依次安裝有碟簧座、碟簧、滾輪座、滾輪和凸輪；所述傳動(dòng)軸的上端插入到凸輪內(nèi)，并與凸輪連接；在所述凸輪的上端面上設(shè)有坡面，滾輪安裝在滾輪座內(nèi)，其下部與凸輪的上端面接觸。
【IPC分類】E21B4/16
【公開(kāi)號(hào)】CN205154008
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520842589
【發(fā)明人】侯健, 魏新芳, 毛迪, 張世龍, 劉國(guó)臣, 王曉宇
【申請(qǐng)人】中威聯(lián)合國(guó)際能源服務(wù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月28日