一种钻井工具的连接装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油、天然气开发钻井技术领域，尤其涉及一种用于固定钻井工具以便对其进行性能测试的连接装置。
【背景技术】
[0002]目前，随着油气钻井技术的发展，研究深井硬地层钻进新技术、新工艺具有很大的现实意义。为了解决深井硬地层钻进的技术难题，提高硬地层钻进效率，降低钻井成本，国内外研究机构及高等院校对旋转冲击钻井提升工具纷纷展开研究。
[0003]旋转冲击钻井提升工具的结构复杂，使用过程中内部流体形式多样化。为了完善设计，需要对加工完成后的旋转冲击钻井提速工具进行大量的性能测试，以及时调整工具的相关参数。现有技术中通常设计研发与钻井工具相应的测试装置，例如，中国专利第CN201340318Y号公开了一种物探冲击器性能测试装置。该装置利用高速摄影仪，通过高频拍摄的方式，得到活塞位移-时间曲线，进而得到速度-时间曲线。由活塞位移-时间曲线可以得到冲击器的冲击频率，由速度-时间曲线进而计算得出冲击功。中国专利第CN202229870U号公开了一种石油钻井冲击器性能测试装置。该装置采用传感器和数据转换器相结合的方式，直接测定出不同型号冲击器的冲击力和冲击频率。
[0004]然而，上述测试装置的结构复杂，测试结果精度有待提高，且使用不方便。因此，需要一种新型的钻井工具的连接装置以满足使用需求。
【实用新型内容】
[0005]为了解决上述全部或部分技术问题，本实用新型提供了一种钻井工具的连接装置，用于固定钻井工具以便于对其进行性能测试。连接装置包括旋转主轴、套设在旋转主轴外壁上的外筒，以及设置于旋转主轴与外筒之间的轴承组。轴承组能周向固定外筒，以使旋转主轴只能相对于外筒轴向做往复运动。由此，轴承组可以降低外筒与旋转主轴之间的摩擦，使旋转主轴的旋转和轴向运动更加灵活。
[0006]进一步地，外筒的上端与套在旋转主轴的上端部的上接头连接，外筒的下端与套在旋转主轴的底部的下接头连接;轴承组设置于上、下接头之间。由此，可将下接头传递给外筒的模拟钻压，通过轴承组传递给旋转主轴，进而传递给连接在旋转主轴上部的旋转冲击钻井工具和钻杆。
[0007]在这种情况下，利用旋转冲击钻井工具上部的测试装置，即可实现工具旋转冲击状态下的扭矩、转速和冲击频率的测试。
[0008]进一步地，在上、下接头的外壁上以及外筒的内壁上设有环状台阶和/或螺纹。由此，可以实现外筒与上、下接头的连接。由于在外筒的内壁上设置有环状台阶，因此，外筒、旋转主轴、上接头以及下接头可以共同围成可以容纳轴承组的容纳空间。
[0009]进一步地，下接头与旋转主轴之间围有活动腔。在下接头的底壁中心处设有台阶状的螺纹通孔。由此，在下接头的底壁可以安装模拟施工现场钻压的装置，模拟钻压通过下接头传递给旋转主轴，使得旋转主轴相对于外筒滑动。
[0010]进一步地，在轴承组的下方旋转主轴与外筒之间还套设有紧固件和螺母。由此，可以更好地固定轴承组。
[0011]进一步地，在旋转主轴的上端构造有能与钻井工具相连接的螺纹。由此，旋转冲击钻井工具可以连接在旋转主轴的上部。
[0012]进一步地，连接装置下接头底部能与可调弹性组件连接。在可调弹性组件的下方设有能与夹具相配合的固定部。由此，在固定部可以使用夹具将连接装置固定。优选地，弹性组件为碟形弹簧，在碟形弹簧的上方设有挡圈，在蝶形弹簧的下方设有调整螺母。在这种情况下，通过调节调整螺母可以调节蝶形弹簧对于下接头施加的压力，进而模拟施工现场的钻压。
[0013]进一步地，连接装置下接头底部能与冲击力传感器连接。由此，可以进行冲击力、冲击频率和冲击功的测试。
[0014]本实用新型的优点在于:(I)连接装置的上端可以通过螺纹与旋转冲击钻井工具旋转动力头相连接，中段为轴承组。轴承组一方面可以降低外筒与旋转主轴之间的摩擦，使旋转主轴的旋转和轴向运动更加灵活;另一方面，还可将下接头传递给外筒的模拟钻压，通过轴承组传递给旋转主轴。(2)当连接装置的下端连接可调式弹性组件时，利用调整螺母的轴向移动，调整弹性件的压力值，进而利用弹性组件反向模拟钻压。可以在室内进行试验测试而不必到施工现场。(3)当连接装置的下端连接冲击力传感器时，可以对工具的冲击力、冲击频率和冲击功进行测试。
【附图说明】
[0015]在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中:
[0016]图1为本实用新型实施例的连接装置的结构示意图；
[0017]图2为本实用新型实施例的连接装置的使用状态示意图；
[0018]图3为本实用新型实施例的连接装置的另一种使用状态示意图。
[0019]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0021]如图1所示，一种钻井工具的连接装置100，包括旋转主轴1、套设在旋转主轴I外壁上的外筒3，以及设置于旋转主轴I与外筒3之间的轴承组4。轴承组4周向固定外筒3，当旋转主轴I旋转时，将带动轴承组4与外筒3—起旋转。旋转主轴I只能相对于外筒3轴向做往复运动。在这种情况下，轴承组4可以降低外筒3和旋转主轴I之间的摩擦，使旋转主轴I的旋转和相对于外筒3的轴向运动更加灵活。
[0022]在本实用新型的一个具体实施例中，如图1所示，在旋转主轴I的上端设有螺纹。具体地，在旋转主轴I的上端的周向上构造有由上到下背离旋转主轴I的轴线方向倾斜的管状螺纹面。在旋转主轴I的中部区域构造有多级环状台阶。例如，环状台阶为三个逐级朝向旋转主轴I的轴线方向凹入的区域，第一级台阶处用于安装上接头2、第二台阶处用于安装轴承组4和紧固件5、第三台阶处用于安装螺母6。
[0023]在本实用新型的一个具体实施例中，在上接头2的外壁上构造有用于连接外筒3的环状螺纹。在外筒3的内壁的上下两端构造有分别能与上接头2与下接头7连接的螺纹面。优选地，外筒3的内壁的下端的螺纹面由上到下背离旋转主轴I的轴线方向倾斜。在外筒3的内壁的中部区域，对应旋转主轴I的第二台阶处也构造有向内凹的环状台阶，在这种情况下，旋转主轴I与外筒3之间围成了一个用于安装轴承组4的安装空间。
[0024]在本实用新型的一个具体实施例中，下接头7与外筒3采用螺纹连接。在下接头7的底壁中心处设有上细下粗的台阶通孔。台阶通孔的粗端为螺纹孔，该螺纹孔能与排水管12的螺纹端相连接。如图2所示，挡圈8和碟形弹簧9依次套在排水管12上，在其下端装有调整螺母10和固定丝杠11。固定丝杠11用夹具固定后，可通过调节调整螺母10的位置调节碟形弹簧9的弹簧力的大小，从而模拟施工现场的钻压值。在这种情况下，利用旋转冲击钻井工具上部的测试装置，即可实现对钻井工具旋转冲击状态下的扭矩、转速和冲击频率的测试。
[0025]在本实用新型的一个具体实施例中，如图3所示，当连接装置100的下接头7的下端连接冲击力传感器13时，即可实现钻井工具旋转冲击状态下的冲击力、冲击频率和冲击功的测试。
[0026]综上所述，本实用新型的旋转冲击钻井工具的性能测试连接装置，主要包括用于止推的轴承组4、测试连接接头、施力碟簧和调整丝杠等几大部分。具体地，在外筒3内部设有一组轴承组4，其主要作用是将蝶形弹簧施加的模拟钻压传递给旋转冲击钻井工具的旋转主轴I ο轴承组4还可以降低外筒3和旋转主轴I之间的摩擦，使旋转主轴I的旋转和轴向运动更加灵活。在外筒3和旋转主轴I之间设有上接头2。上接头2与外筒3采用螺纹连接，其下端和旋转主轴I下端均形成环形台阶，用于固定和容纳轴承组4。本实用新型的连接装置可将下接头7传递给外筒3的反向模拟钻压，通过该轴承组4传递给旋转主轴I，进而传递给旋转主轴上部的旋转冲击钻井工具和钻杆。外筒3的内侧下端设有环形台阶，其和紧固件5，例如，顶紧套一起固定轴承组4，旋转主轴I的下端有螺纹，螺母6通过与旋转主轴I螺纹连接，固定紧固件5。
[0027]虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【主权项】
1.一种钻井工具的连接装置，用于固定所述钻井工具以便于对其进行性能测试，其特征在于，包括旋转主轴、套设在所述旋转主轴外壁上的外筒，以及 设置于所述旋转主轴与所述外筒之间的轴承组； 所述轴承组周向固定所述外筒，所述旋转主轴能相对于所述外筒轴向做往复运动。2.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述外筒的上端与套在所述旋转主轴的上端部的上接头连接； 所述外筒的下端与套在所述旋转主轴的底部的下接头连接； 所述轴承组设置于所述上、下接头之间。3.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于，在所述上、下接头的外壁上以及所述外筒的内壁上设有环状台阶和/或螺纹。4.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于，所述下接头与所述旋转主轴之间围有活动腔。5.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于，在所述下接头的底壁中心处设有台阶状的螺纹通孔。6.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，在所述轴承组的下方旋转主轴与外筒之间还套设有紧固件和螺母。7.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，在所述旋转主轴的上端构造有螺纹。8.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于，在所述下接头底部能连接冲击力传感器。9.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于，在所述下接头底部能连接可调式弹性组件。10.根据权利要求9所述的连接装置，其特征在于，所述弹性组件为碟形弹簧，在所述碟形弹簧的下方设有调整螺母。
【专利摘要】本实用新型提出了一种钻井工具的连接装置，用于固定钻井工具以便于对其进行性能测试。连接装置包括旋转主轴、套设在旋转主轴外壁上的外筒，以及设置于旋转主轴与外筒之间的轴承组。轴承组能周向固定外筒，以使旋转主轴只能相对于外筒轴向做往复运动。本实用新型的连接装置使得对钻井工具的测试结果精度高，且结构简单、使用方便。
【IPC分类】G01D21/02, G01D11/00
【公开号】CN205333090
【申请号】CN201520925117
【发明人】张海平, 王甲昌, 张仁龙, 孙明光, 陶兴华, 索忠伟, 刘晓丹, 刘鹏, 胡彦峰, 涂玉林
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2015年11月19日