专利名称：抗冲击螺杆钻具的制作方法
技术领域：
本发明涉及钻井设备领域，尤其涉及一种螺杆钻具。
背景技术：
钻井中钻具和钻头在大钻压下，通过钻具输出大的转矩的情况下进行钻进，特别 是牙轮钻头是靠牙轮齿不断压碎岩石来进行钻进，在碳石受压力破碎的瞬间就产生了震动 和冲击。在砾石层或硬度大并具稳固较差的底层中往往表现的尤为突出，甚至出现跳钻现 象。如果出现跳钻会产生共振作用，能使数千米的钻杆钻具一起跳动，对钻杆、钻具、钻头破 坏力极大。震动会对井壁造成较大的破坏力，会发生坍塌掉快。大量掉快的聚积会产生卡 钻等井下事故。如图4所示现有螺杆钻具承主要通过串轴承承受钻进压力。串轴承由内钢圈12、 外钢圈13和钢球14组成，在工作中钢球14在内钢圈12和外钢圈13的轨道中滚动，钢球 14与内钢圈12、外钢圈13点线接触。钢球14在内钢圈12、外钢圈13上下相互作用下工 作，承受着较大的压力和剪切力。工作中受到的冲击破坏，大大影响了使用寿命。万向节受冲击损害同样较大，冲击容易导致花瓣和钢球的损坏，减少了正常使用 寿命。钻具的各个连接扣也容易因为冲击震动发生松动和开扣，发生落井事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于在跳钻底层中钻进时减轻或消除跳 钻和冲击震动，减少钻具、钻头的损坏，保护钻铤的联接和井壁的完好，提高钻具的整体使 用寿命，增加钻井安全性，提高钻井速度的抗冲击螺杆钻具。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是抗冲击螺杆钻具，包括螺杆钻外壳 体，所述螺杆钻外壳体内转动安装有传动轴，所述传动轴的下端伸出所述螺杆钻外壳体，所 述传动轴的下端部套装有安装钻头的缓冲套，所述传动轴和所述缓冲套之间为花键配合， 所述传动轴上设有限制所述缓冲套轴向移动范围的缓冲限位装置，所述传动轴和所述缓冲 套之间设有轴向弹性缓冲装置，所述传动轴和所述缓冲套的配合间隙处设有密封装置。作为优选的技术方案，所述缓冲套包括缓冲套体，所述缓冲套体的下端固定安装 有用于安装钻头的转换接头。作为优选的技术方案，所述轴向弹性缓冲装置包括套装在所述传动轴上的弹性部 件，所述传动轴上设有传动轴凸肩，所述缓冲套上设有与所述传动轴凸肩对应的缓冲套凸 肩，所述传动轴凸肩和所述缓冲套凸肩之间的间隙内安装所述弹性部件，所述弹性部件的 上端抵靠在所述传动轴凸肩上，所述弹性部件的下端抵靠在所述缓冲套凸肩上。作为优选的技术方案，所述弹性部件为弹簧。作为优选的技术方案，所述弹簧为至少两组环形弹簧。作为优选的技术方案，所述缓冲限位装置包括设置在所述传动轴上的上限位凸 肩，所述传动轴的下端安装有下限位挡环。
作为优选的技术方案，所述密封装置包括分别设置在所述传动轴和所述缓冲套之 间间隙两端的密封圈。由于采用了上述技术方案，抗冲击螺杆钻具，包括螺杆钻外壳体，所述螺杆钻外壳 体内转动安装有传动轴，所述传动轴的下端伸出所述螺杆钻外壳体，所述传动轴的下端部 套装有安装钻头的缓冲套，所述传动轴和所述缓冲套之间为花键配合，所述传动轴上设有 限制所述缓冲套轴向移动范围的缓冲限位装置，所述传动轴和所述缓冲套之间设有轴向弹 性缓冲装置，所述传动轴和所述缓冲套的配合间隙处设有密封装置；传动轴和缓冲套之间 设有轴向弹性缓冲装置，减轻或消除了在跳钻底层中钻进时的跳钻和冲击震动，减少了钻 具、钻头的损坏，保护了钻铤的联接和井壁的完好，提高了钻具的整体使用寿命，并且增加 了钻井的安全性，提高了钻井的速度。
图1是本发明实施例的结构示意图；图2是图1中I处的局部放大图；图3是本发明实施例的工作状态示意图；图4是背景技术中现有设计的结构示意图；图中1-传动轴；2-转换接头；3-缓冲套；4-传动轴凸肩；5-缓冲套凸肩；7_下限 位挡环；8-内花键；9-外花键；10-环形弹簧；11-密封圈；12-内钢圈；13-外钢圈；14-钢 球；15-螺杆钻外壳体。
具体实施例方式如图1和图2所示，抗冲击螺杆钻具，包括螺杆钻外壳体15，所述螺杆钻外壳体15 内转动安装有传动轴1，所述传动轴1的下端伸出所述螺杆钻外壳体15，所述传动轴1的下 端部套装有安装钻头的缓冲套3，所述传动轴1和所述缓冲套3之间为花键配合，所述缓冲 套3的中部设有内花键8，所述传动轴1上设有与所述内花键8对应的外花键9，所述传动 轴1上设有限制所述缓冲套3轴向移动范围的缓冲限位装置；所述传动轴1和所述缓冲套 3之间设有轴向弹性缓冲装置，所述传动轴1和所述缓冲套3的配合间隙处设有密封装置， 所述密封装置包括分别设置在所述传动轴1和所述缓冲套3之间间隙两端的密封圈11 ；所 述缓冲套3包括缓冲套体，所述缓冲套体的下端固定安装有用于安装钻头的转换接头2 ；所 述轴向弹性缓冲装置包括套装在所述传动轴1上的弹性部件，所述传动轴1上设有传动轴 凸肩4，所述缓冲套3上设有与所述传动轴凸肩4对应的缓冲套凸肩5，所述传动轴凸肩4 和所述缓冲套凸肩5之间的间隙内安装所述弹性部件，所述弹性部件的上端抵靠在所述传 动轴凸肩4上，所述弹性部件的下端抵靠在所述缓冲套凸肩5上，所述弹性部件为弹簧，所 述弹簧为四组环形弹簧10 ；所述缓冲限位装置包括设置在所述传动轴1上的上限位凸肩， 所述传动轴凸肩4兼做所述上限位凸肩，所述传动轴1的下端安装有下限位挡环7。所述传动轴1上位于所述传动轴凸肩和所述缓冲套凸肩5之间的所述环形弹簧 10，将发生的震动加以瞬间消除，震动无法上传，避免了钻头以上的工具受到冲击，减缓了 部件的损坏，增加了传动部分的寿命。环形弹簧10具有较高的弹性和承压性能，消除震动效果好，而且性能可靠。环形弹簧由带有内锥面的外圆环和带有外锥面的内圆环配合而成。外圆环的对数根据承受载荷 的大小和变形的要求而定。外圆环和内圆环沿配合圆锥相对滑动时，接触表面具有很大的 摩擦力，加载时，轴向力是由表面压力和摩擦力平衡。减小了轴向载荷的作用，增大子弹簧 刚度。卸载时，摩擦力阻滞了弹簧弹性变形的恢复，减小了弹簧作用力。环形弹簧适用于空 间尺寸受限制而又需要强力缓冲的场合、环形弹簧由许多对内、外圆环组成，若损坏或磨损 后不需要全部更换，只需将报废的个别圆更换即可，易于修理。所述密封装置包括分别设置在所述传动轴1和所述缓冲套3之间间隙两端的密封 圈11 ；在高压下不泄露，保证环形弹簧及其他工作元件在密闭的油浸环境中工作，增加各 工作件的使用寿命。如图3所示，在钻井中遇到跳钻，钻头带动转换接头2，转换接头2带动缓冲套3上 跳，缓冲套3压迫环型弹簧10迫使其变形吸收能量，减轻或消除了在跳钻底层中钻进时的 跳钻和冲击震动，减少了钻具、钻头的损坏，保护了钻铤的联接和井壁的完好，提高了钻具 的整体使用寿命，并且增加了钻井的安全性，提高了钻井的速度。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。
权利要求
1.抗冲击螺杆钻具，包括螺杆钻外壳体，所述螺杆钻外壳体内转动安装有传动轴，其特 征在于所述传动轴的下端伸出所述螺杆钻外壳体，所述传动轴的下端部套装有安装钻头 的缓冲套，所述传动轴和所述缓冲套之间为花键配合，所述传动轴上设有限制所述缓冲套 轴向移动范围的缓冲限位装置，所述传动轴和所述缓冲套之间设有轴向弹性缓冲装置，所 述传动轴和所述缓冲套的配合间隙处设有密封装置。
2.如权利要求1所述的抗冲击螺杆钻具，其特征在于所述缓冲套包括缓冲套体，所述 缓冲套体的下端固定安装有用于安装钻头的转换接头。
3.如权利要求1所述的抗冲击螺杆钻具，其特征在于所述轴向弹性缓冲装置包括套 装在所述传动轴上的弹性部件，所述传动轴上设有传动轴凸肩，所述缓冲套上设有与所述 传动轴凸肩对应的缓冲套凸肩，所述传动轴凸肩和所述缓冲套凸肩之间的间隙内安装所述 弹性部件，所述弹性部件的上端抵靠在所述传动轴凸肩上，所述弹性部件的下端抵靠在所 述缓冲套凸肩上。
4.如权利要求3所述的抗冲击螺杆钻具，其特征在于所述弹性部件为弹簧。
5.如权利要求4所述的抗冲击螺杆钻具，其特征在于所述弹簧为至少两组环形弹簧。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的抗冲击螺杆钻具，其特征在于所述缓冲限位装置 包括设置在所述传动轴上的上限位凸肩，所述传动轴的下端安装有下限位挡环。
7.如权利要求1、2、3、4或5所述的抗冲击螺杆钻具，其特征在于所述密封装置包括 分别设置在所述传动轴和所述缓冲套之间间隙两端的密封圈。
全文摘要
本发明公开了一种抗冲击螺杆钻具，包括螺杆钻外壳体，所述螺杆钻外壳体内转动安装有传动轴，所述传动轴的下端伸出所述螺杆钻外壳体，所述传动轴的下端部套装有安装钻头的缓冲套，所述传动轴和所述缓冲套之间为花键配合，所述传动轴上设有限制所述缓冲套轴向移动范围的缓冲限位装置，所述传动轴和所述缓冲套之间设有轴向弹性缓冲装置，所述传动轴和所述缓冲套的配合间隙处设有密封装置；传动轴和缓冲套之间设有轴向弹性缓冲装置，减轻或消除了在跳钻底层中钻进时的跳钻和冲击震动，减少了钻具、钻头的损坏，保护了钻铤的联接和井壁的完好，提高了钻具的整体使用寿命，并且增加了钻井的安全性，提高了钻井的速度。
文档编号E21B17/10GK102061888SQ20111000016
公开日2011年5月18日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者严光权, 冯宝忠, 单连茂, 孟霞, 贺波 申请人:潍坊盛德石油机械制造有限公司