一种牙嵌式旋冲钻井工具连接装置的制作方法

本实用新型涉及一种钻井工具，主要是为旋转动力马达驱动式旋转冲击复合钻井工具提供一种连接装置。

背景技术：

随着石油领域深井硬地层钻井的发展，旋冲钻井技术成为了快速钻进的有效方法，该技术自诞生以来就得到了较快的发展。旋冲钻井工具是实现该技术的关键工具之一，对于中硬以上的地层，冲击动载能使岩石产生大体积的破碎，大幅提高机械钻速；对于明显塑性岩石采用旋冲钻进，由于冲击功大部分消耗在岩石的塑性变形上，冲击方式碎岩效果较差，在这种情况下应充分发挥旋转切削的功能，而冲击起辅助破岩作用。复合双驱钻进技术与冲击钻进技术相结合，形成旋转冲击复合钻井技术，具有较好的提速效果，在其它技术参数相同的条件下，冲击频率增大，钻进效率将成正比增加，这是由于在单次冲击功能够保证体积碎岩的情况下，增大冲击频率，单位时间破碎岩石的次数增多；另一方面，旋转冲击复合钻井工具的转速较高，从而加快了破碎岩石的过程，特别是在中硬岩石地层中钻进，效果尤为明显。

实际工作过程中，马达转子做的是旋转运动，冲击工具的冲击锤做的是往复冲击运动，实现二者结合的关键是将马达转子的旋转运动转换为冲击锤的往复运动，因此，研究人员设计了冲击式钻井设备，将马达转子的旋转运动转化为了冲击锤的往复运动，而实现这一转化的关键之一是二者的连接，这具有非常大的技术难度。

为此，本实用新型的发明人设计出一种牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，将二者巧妙地连接了起来。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，实现旋转动力钻具的马达和下部的冲击发生机构的连接，同时起到对上凸轮定心及防止其工作过程中产生周向及轴向蹿动的作用。

为达上述目的，本实用新型提供一种牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，其包括：传动轴外壳体、连接装置壳体、传动轴主轴、冲击发生机构主轴、上凸轮以及冲击发生机构外壳体；

所述连接装置壳体的上端与传动轴外壳体固定连接，所述连接装置壳体的下端依次具有第二螺纹部以及第一牙嵌部，所述连接装置壳体的下端通过第二螺纹部与冲击发生机构外壳体的上端连接；

所述传动轴主轴部分位于所述所述传动轴外壳体内，并且所述冲击发生机构主轴部分位于所述所述传动轴主轴内；

所述上凸轮的上端具有与所述连接装置壳体的第一牙嵌部匹配连接的第二牙嵌部，所述上凸轮套设在所述冲击发生机构主轴上并且位于所述连接装置壳体和冲击发生机构外壳体之间。

所述的牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，其中，所述第一牙嵌部与第二牙嵌部之间为间隙配合。

所述的牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，其中，还包括轴承，所述轴承安装在传动轴外壳体和传动轴主轴之间的环空空间内并且套设在传动轴主轴上。

所述的牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，其中，所述轴承为TC轴承。

所述的牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，其中，所述传动轴主轴与所述传动轴外壳体为同轴设置。

所述的牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，其中，所述冲击发生机构主轴与所述传动轴主轴为同轴设置。

所述的牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，其中，所述冲击发生机构外壳体、上凸轮及冲击发生机构主轴为同轴设置。

所述的牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，其中，所述连接装置壳体的上端具有第一螺纹部，连接装置壳体通过所述第一螺纹部与传动轴外壳体连接。

所述的牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，其中，所述冲击发生机构主轴的上端通过花键与传动轴主轴连接。

所述的牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，其中，所述上凸轮的下端具有圆柱段，所述圆柱段与冲击发生机构外壳体为公差配合。

综上所述，本实用新型的有益效果在于：该连接装置缩短了旋转冲击复合钻井工具的长度，简化了工具结构，上凸轮更换方便。同时，还起到了对上凸轮定心及防止其在冲击发生机构工作的过程中产生周向及轴向蹿动的作用。上凸轮轴向定位容易。冲击发生机构外壳体、上凸轮及冲击发生机构主轴三者同轴度高，防止了径向振动。冲击发生机构主轴与传动轴主轴的花键连接，较好地实现了扭矩的传递，同时，由于其为滑动定心联接，在冲击发生机构冲击的过程中，确保传动轴冲击端面负载均匀。

附图说明

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：

图1为根据本实用新型的一种牙嵌式旋冲钻井工具连接装置的结构示意图；

图2为连接装置壳体的局部立体图；

图3为上凸轮的立体图。

附图标记说明：1-传动轴外壳体；2-TC轴承；3-连接装置壳体；4-传动轴主轴；5-冲击发生机构主轴；6-上凸轮；7-冲击发生机构外壳体。

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

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

首先如图1所示，其为根据本实用新型的一种牙嵌式旋冲钻井工具连接装置的结构示意图。所述的牙嵌式旋冲钻井工具连接装置，主要包括：传动轴外壳体1、TC(硬质合金)轴承2、连接装置壳体3、传动轴主轴4、冲击发生机构主轴5、上凸轮6以及冲击发生机构外壳体7。

所述连接装置壳体3的上端具有第一螺纹部(图中未标示)，连接装置壳体3通过所述第一螺纹部而与旋转动力钻具(图中未示出)的传动轴外壳体1形成固定连接。

所述传动轴主轴4部分位于所述所述传动轴外壳体1内并且与所述传动轴外壳体1为同轴设置。优选地，所述TC轴承2安装在传动轴外壳体1和传动轴主轴4之间的环空空间内并且套设在传动轴主轴4上，主要是起防磨作用。

所述冲击发生机构主轴5部分位于所述所述传动轴主轴4内并且与所述传动轴主轴4为同轴设置。优选地，冲击发生机构主轴5的上端通过花键与传动轴主轴4相连接，在实现扭矩传递的同时，形成轴向滑动联接，使得冲击发生机构仅产生向下的单向冲击，确保传动轴冲击端面负载均匀，延长了传动轴的使用寿命。

再如图2所示，所述连接装置壳体3的下端依次具有第二螺纹部31以及第一牙嵌部32，所述第一牙嵌部32具有呈周向间隔布置的卡牙。如图3所示，所述上凸轮6的上端具有与连接装置壳体3的第一牙嵌部32相匹配的第二牙嵌部61，所述第二牙嵌部61也具有呈周向间隔布置的卡牙。优选地，所述第一牙嵌部32与第二牙嵌部61之间为间隙配合，以确保扭矩传递均匀，同时可防止上凸轮在冲击发生机构工作的过程中产生周向蹿动。

连接装置壳体3和上凸轮6是整个装置的核心部件，该两部件采用牙嵌式连接，简化了旋转冲击复合钻井工具结构，缩短了工具的长度。在轴心方向，连接装置壳体3的下端与冲击发生机构外壳体7上端通过第二螺纹31形成固定连接，上凸轮6套设在所述冲击发生机构主轴5上并且由连接装置壳体3下端面和冲击发生机构外壳体7的内部台肩面的距离来确定，轴向定位容易，同时防止上凸轮6轴向窜动。上凸轮6的下端圆柱段与冲击发生机构外壳体7为公差配合，起定心作用，提高了冲击发生机构外壳体7、上凸轮6及冲击发生机构主轴5三者同轴度。此外，由于上凸轮6安装在连接装置壳体3和冲击发生机构外壳体7之间，缩短了工具长度，简化了工具结构，使得装配简单，更易于根据现场钻井的需要对上凸轮进行不同结构参数的更换。

综上所述，本实用新型的有益效果在于：

该连接装置缩短了旋转冲击复合钻井工具的长度，简化了工具结构，上凸轮更换方便。同时，还起到了对上凸轮6定心及防止其在冲击发生机构工作的过程中产生周向及轴向蹿动的作用。上凸轮6轴向定位容易。冲击发生机构外壳体7、上凸轮6及冲击发生机构主轴5三者同轴度高，防止了径向振动。冲击发生机构主轴5与传动轴主轴4的花键连接，较好地实现了扭矩的传递，同时，由于其为滑动定心联接，在冲击发生机构冲击的过程中，确保传动轴冲击端面负载均匀。

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。