能够对钻头产生周期性的周向振动的钻具的制作方法

文档序号:25952167发布日期:2021-07-20 17:09阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种能够对钻头产生周期性的周向振动的钻具,包括套管形的钻具本体和用于与钻头连接的下接头,所述下接头的上端与所述钻具本体的下端连接,所述下接头设有竖向中心通孔,其特征在于:所述下接头与所述钻具本体的下端通过非固定连接装置连接,所述非固定连接装置使所述下接头与所述钻具本体之间在具有传动功能的同时具有微距移动空间;所述钻具还包括安装于所述钻具本体的竖向中心通孔内的引流件、压帽、心轴、驱动阀、冲击锤、冲击套筒和喷嘴,所述压帽设有竖向中心通孔且套装于所述钻具本体的竖向中心通孔的上段内,所述压帽的中上段厚度逐渐减小且在内外两侧均形成内凹弧形过渡面,所述压帽的上端通过所述引流件与所述钻具本体的内壁连接,所述引流件设有竖向中心通孔且所述引流件的内壁比所述压帽的下段内壁更靠近所述钻具本体的内壁,所述压帽的中上段外壁与所述钻具本体的内壁之间形成环形的导流内腔,所述引流件的下端与所述压帽的中段内壁之间设有间隙且该间隙与所述导流内腔相通,所述心轴设有竖向中心通孔,所述心轴的上端与所述压帽的下端连接,所述驱动阀设有竖向中心通孔且通过该竖向中心通孔套装于所述心轴外且能够旋转,所述冲击锤设有竖向中心通孔且通过该竖向中心通孔套装于所述驱动阀外且能够旋转,所述冲击套筒的中上段通过自身的竖向中心通孔套装于所述冲击锤外,所述冲击套筒套装于所述钻具本体的中段内,所述心轴的下端向外弯曲后与所述冲击套筒的下端连接,所述冲击套筒的下端同时与所述下接头的上端连接,所述驱动阀的上端和所述冲击锤的上端分别与所述压帽的下端旋转连接,所述驱动阀的下端与所述心轴的下段外壁旋转连接,所述冲击锤的下端与所述冲击套筒的下段内壁旋转连接,所述压帽的下端与所述冲击套筒的上端连接,所述心轴上与所述驱动阀对应的圆周壁上设有多个横向的心轴过流孔,所述驱动阀上与所述心轴过流孔对应的位置设有横向的驱动通孔,竖向同一高度的两个所述驱动通孔对称分布于所述驱动阀的竖向中心轴线两侧,所述驱动阀的外周表面设有横向的止推凹槽,竖向同一高度的两个所述止推凹槽对称分布于所述驱动阀的竖向中心轴线两侧,所述止推凹槽的轴向两侧槽壁表面为圆弧形过渡面,两个所述驱动通孔与两个所述止推凹槽均匀分布于所述驱动阀的圆周上,所述冲击锤的外周壁上设有两个外凸的锤头,竖向同一高度的两个所述锤头对称分布于所述冲击锤的竖向中心轴线两侧,所述冲击锤的外周壁上位于所述锤头周向两侧的位置分别设有横向的第一冲击锤通孔,同一个所述锤头两侧的两个所述第一冲击锤通孔的内端之间的周向距离与对应的所述驱动通孔的周向宽度相同,所述冲击套筒的内壁上设有横向内凹的套筒凹槽,两个所述套筒凹槽对称分布于所述冲击套筒的竖向中心轴线两侧,两个所述锤头分别置于两个所述套筒凹槽内且能够周向摆动,同一个所述锤头两侧的两个所述第一冲击锤通孔能够同时置于对应的所述套筒凹槽内,所述冲击锤的内周壁上设有两个内凸的止推凸块,竖向同一高度的两个所述止推凸块对称分布于所述冲击锤的竖向中心轴线两侧,两个所述止推凸块分别置于对应的两个所述止推凹槽内,所述冲击锤的外周壁上位于所述止推凸块周向两侧的位置分别设有横向的第二冲击锤通孔,同一个所述止推凸块两侧的两个所述第二冲击锤通孔的外端之间的周向距离不大于对应的所述止推凹槽的周向宽度,所述冲击套筒的外周表面设有竖向的引流凹槽,竖向同一高度的四个所述引流凹槽对称分布于所述冲击套筒的竖向中心轴线两侧,每两个所述引流凹槽分别位于两个所述套筒凹槽的同一侧,所述引流凹槽的上端与所述导流内腔相通且下端封闭,所述冲击套筒的外周壁上与所述引流凹槽对应且与所述第二冲击锤通孔相通高度的位置设有引流通孔,所述引流通孔与所述引流凹槽相通,所述喷嘴安装于所述心轴的下段内壁上,所述喷嘴的竖向中心通孔为上大下小的锥形孔且其最小孔径小于所述心轴的竖向中心通孔的孔径,所述喷嘴的竖向中心通孔的上端和下端分别与所述心轴的竖向中心通孔的下端和所述下接头的竖向中心通孔的上端相通。

2.根据权利要求1所述的能够对钻头产生周期性的周向振动的钻具,其特征在于:所述引流件的下端与所述压帽的中段外壁之间的间隙内安装有环形过滤板,所述环形过滤板的内周壁通过衬环和波形弹簧与所述引流件连接,所述压帽的中前段设有横向的压帽过流孔。

3.根据权利要求1所述的能够对钻头产生周期性的周向振动的钻具,其特征在于:所述驱动阀的上端与所述压帽的下端和所述冲击锤的上端之间通过深沟球轴承连接,所述冲击锤的上端与所述压帽的下端之间通过第一滚针轴承连接,所述驱动阀的下端与所述心轴的下段外壁之间、所述冲击锤的下端与所述冲击套筒的下段内壁之间分别通过止推轴承连接,所述冲击锤的下端与所述冲击套筒的下段内壁之间还设有第二滚针轴承。

4.根据权利要求1所述的能够对钻头产生周期性的周向振动的钻具,其特征在于:所述冲击套筒的下端外壁为上大下小的圆锥壁且设有外螺纹,所述下接头的上端内壁为圆锥壁且设有内螺纹,所述冲击套筒的下端与所述下接头的上端之间通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的能够对钻头产生周期性的周向振动的钻具,其特征在于:所述心轴的下端与所述冲击套筒的下端之间通过防转销连接。

6.根据权利要求1所述的能够对钻头产生周期性的周向振动的钻具,其特征在于:所述喷嘴的上端通过所述心轴的下段内壁限位,所述喷嘴的下端通过第一孔用弹性挡圈阻挡限位,所述心轴的下段位于所述喷嘴与所述心轴的下端之间的位置设有心轴引流孔,所述心轴的下段与所述冲击套筒之间设有过流间隙,所述套筒凹槽、所述过流间隙、所述心轴引流孔和所述下接头的竖向中心通孔相通。

7.根据权利要求1-6中任何一项所述的能够对钻头产生周期性的周向振动的钻具,其特征在于:所述非固定连接装置包括传动花键、第二孔用弹性挡圈、钢球和安装螺钉,所述传动花键安装于所述下接头的上端与所述钻具本体的下端,所述传动花键用于使所述钻具本体带动所述下接头旋转;所述钻具本体的下段套装于所述下接头的上段外,所述钻具本体的下段壁上设有一个或多个径向的安装通孔,所述钻具本体的下段内壁上设有圆周方向的外环形凹槽,所述安装通孔与所述外环形凹槽相通,所述下接头的上段外壁上设有圆周方向的内环形凹槽,多个所述钢球同时置于所述内环形凹槽和所述外环形凹槽内,所述安装螺钉置于所述安装通孔内且其内端抵住所述钢球、外端被安装于所述安装通孔外端的所述第二孔用弹性挡圈挡住限位。

8.根据权利要求1-6中任何一项所述的能够对钻头产生周期性的周向振动的钻具,其特征在于:所述心轴的上端与所述压帽的下端之间通过螺纹连接且两者接触位置安装有第一“o”形密封圈,所述心轴的下段内壁与所述喷嘴的上端之间通过螺纹连接且两者接触位置安装有第二“o”形密封圈。

9.根据权利要求1-6中任何一项所述的能够对钻头产生周期性的周向振动的钻具,其特征在于:所述钻具本体的竖向中心通孔的上端为锥孔且该锥孔孔壁上设有上内螺纹,所述下接头的竖向中心通孔的下端为锥孔且该锥孔孔壁上设有下内螺纹。


技术总结
本发明公开了一种能够对钻头产生周期性的周向振动的钻具,包括套管形的钻具本体、下接头以及安装于钻具本体的竖向中心通孔内的引流件、压帽、心轴、驱动阀、冲击锤、冲击套筒和喷嘴,下接头的上端与钻具本体的下端通过非固定连接装置连接,所述非固定连接装置使所述下接头与所述钻具本体之间在具有传动功能的同时具有微距移动空间;钻具本体、引流件、压帽、心轴、驱动阀、冲击锤、冲击套筒、喷嘴和下接头有效组装整合为钻井液引流结构以及驱动阀和冲击锤的旋转传动结构,并最终产生周期性的周向振动功能。本发明在不影响旋转传动的前提下对钻头形成的周期性的周向振动,提高了钻进速度和效率,提高了井眼质量,保护了钻头,延长了钻头寿命。

技术研发人员:徐少俊;肖睿;刘宇;杜金虎
受保护的技术使用者:成都百施特金刚石钻头有限公司
技术研发日:2020.01.17
技术公布日:2021.07.20
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