一种可调预紧力式扭矩调节器及调节方法与流程

本发明属于石油钻井工具技术领域，具体涉及一种可调预紧力式扭矩调节器及调节方法。

背景技术：

在石油钻井过程中，由于地层的硬度存在不均，钻具钻头在旋转过程中会出现扭矩不均衡的情况，会加快钻头磨损，延长了钻井周期。本发明能够对钻头受到的扭矩进行调节，且可根据不同地域的不同地层进行所需工具预紧力微调，延长钻头的使用寿命，缩短了钻井周期。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可调预紧力式扭矩调节器及调节方法，克服现有技术中在石油钻井过程中，由于地层的硬度存在不均，钻具钻头在旋转过程中会出现扭矩不均衡的情况，加快钻头磨损，延长了钻井周期问题。

为此，本发明提供了一种可调预紧力式扭矩调节器，包括下接头、外筒体、中心杆、组合碟簧、悬挂封套、内螺旋接头、下封套和外螺旋中心杆，下接头右端的上部和下部依次连接外筒体和中心杆，外筒体和中心杆之间从左向右依次连接组合碟簧和悬挂封套，外筒体右端从左向右依次连接内螺旋接头和下封套，悬挂封套右端连接外螺旋中心杆，外螺旋中心杆左段外侧连接内螺旋接头，外螺旋中心杆右段外侧套接下封套。

所述下接头右端上部和外筒体左端螺纹固定连接，中心杆左端镶嵌在下接头内，悬挂封套右端螺纹连接外螺旋中心杆左端，外筒体右端螺纹固定连接内螺旋接头左端，内螺旋接头右端螺纹固定连接下封套。

还包括调整螺母和背帽螺母，下接头中段内径和右段内径依次设有梯形螺纹和光滑表面的孔径，调整螺母和背帽螺母通过梯形螺纹连接在下接头内径内。

还包括密封圈，中心杆左段为大头结构，中心杆右段为杆状结构，大头结构的外径大于杆状结构的外径，杆状结构外表面光滑，大头结构外径上开有密封槽，密封槽内连接密封圈，下接头光滑表面的孔径与中心杆的大头结构密封连接。

还包括挡泥环、Y型圈、O型圈和挡圈，悬挂封套与中心杆和杆状结构之间开设4个密封槽，密封槽分别连接挡泥环、Y型圈、O型圈和挡圈且从左向右依次排布。

所述内螺旋接头内径左段设有多头长导程内螺纹，外螺旋中心杆中段外径设有多头长导程外螺纹，内螺旋接头和外螺旋中心杆通过多头长导程外螺纹相互啮合。

所述外螺旋中心杆为长杆结构，长杆结构右段为光滑外表面，下封套和外螺旋中心杆的光滑外表面连接，下封套和外螺旋中心杆之间开设2个密封槽，密封槽分别连接O型圈和挡圈。

所述下接头、外筒体、内螺旋接头和下封套通过螺纹相互固定为一个刚性体。

本发明的有益效果：本发明提供的这种可调预紧力式扭矩调节器内螺旋接头和外螺旋中心杆通过多头长导程外螺纹相互啮合，将多余的扭矩及轴向压力转化为轴向力；通过中心杆上的组合碟簧将轴向力储存起来，当扭矩不足时释放能量，补充到钻头上；下封套7的O型密封圈15和挡泥环16始终包覆在外螺旋中心杆8的光洁外圆处，悬挂封套5的O型密封圈13、挡泥环11和Y型圈12始终包覆在中心杆3的光洁外圆处，起到密封作用，保持可调预紧力式扭矩调节器内腔整洁，能够防止泥沙进入而影响正常运行，本发明结构稳定，操作方便，成本较低，能够向钻头提供相对稳定扭矩。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明可调预紧力式扭矩调节器的整体结构示意图；

图2是本发明可调预紧力式扭矩调节器左段结构放大示意图；

图3是本发明可调预紧力式扭矩调节器右段结构放大示意图。

附图标记说明：1、下接头；2、外筒体；3、中心杆；4、调整螺母；5、悬挂封套；6、内螺旋接头；7、下封套；8、外螺旋中心杆；9、背帽螺母；10、密封圈；11、挡泥环；12、Y型圈；13、O型圈；14、挡圈；15、组合碟簧；16、密封槽。

具体实施方式

实施例1：

如图1-3所示，一种可调预紧力式扭矩调节器，其特征在于：包括下接头1、外筒体2、中心杆3、组合碟簧15、悬挂封套5、内螺旋接头6、下封套7和外螺旋中心杆8，下接头1右端的上部和下部依次连接外筒体2和中心杆3，外筒体2和中心杆3之间从左向右依次连接组合碟簧15和悬挂封套5，外筒体2右端从左向右依次连接内螺旋接头6和下封套7，悬挂封套5右端连接外螺旋中心杆8，外螺旋中心杆8左段外侧连接内螺旋接头6，外螺旋中心杆8右段外侧套接下封套7；当石油钻井钻至不均质地层时，钻头的反扭矩传导到可调预紧力式扭矩调节器后，首先受到扭力的外螺旋中心杆8将扭力向上转导，通过外螺旋中心杆8自身的多头长导程螺纹与内螺旋接头6相互啮合作用，将扭力转化为轴向的推力，推力传递到悬挂封套5上，悬挂封套5继续向上移动，压缩碟簧15，起到储能的目的，并保护钻头。本发明结构稳定，操作方便，成本较低，可以随时调整工具的预紧力，能够为钻头提供恒定扭矩。

实施例2：

如图1-3所示，在实施例1的基础上，所述下接头1右端上部和外筒体2左端螺纹固定连接，中心杆3左端镶嵌在下接头1内，悬挂封套5右端螺纹连接外螺旋中心杆8左端，外筒体2右端螺纹固定连接内螺旋接头6左端，内螺旋接头6右端螺纹固定连接下封套7。操作简单，连接可靠、使用方便、通用性好、装拆方便可重复使用。

进一步的，还包括调整螺母4和背帽螺母9，下接头1中段内径和右段内径依次设有梯形螺纹和光滑表面的孔径，调整螺母4和背帽螺母9通过梯形螺纹连接在下接头1内径内。所述调整螺母4可通过啮合在下接头1内径的螺纹上前后调整距离，起到调整初始碟簧15预紧力的作用，调整好后旋紧背帽螺母9固定，确保连接可靠稳定。

进一步的，还包括密封圈10，中心杆3左段为大头结构，中心杆3右段为杆状结构，大头结构的外径大于杆状结构的外径，杆状结构外表面光滑，大头结构外径上开有密封槽16，密封槽16内连接密封圈10，下接头1光滑表面的孔径与中心杆3的大头结构密封连接。保持可调预紧力式扭矩调节器内腔整洁，能够防止泥沙进入而影响正常运行。

进一步的，还包括挡泥环11、Y型圈12、O型圈13和挡圈14，悬挂封套5与中心杆3和杆状结构之间开设4个密封槽16，密封槽16分别连接挡泥环11、Y型圈12、O型圈13和挡圈14且从左向右依次排布。外螺旋中心杆8向上的或者向下旋转移动时，悬挂封套5的O型密封圈13、挡泥环11和Y型圈12始终包覆在中心杆3的光洁外圆处，起到密封作用，保持可调预紧力式扭矩调节器内腔整洁，能够防止泥沙进入而影响正常运行。

进一步的，所述内螺旋接头6内径左段设有多头长导程内螺纹，外螺旋中心杆8中段外径设有多头长导程外螺纹，内螺旋接头6和外螺旋中心杆8通过多头长导程外螺纹相互啮合。当钻具施加在钻头上的扭矩不足时，所述碟簧15所储存的压缩势能释放出推力，推力推动悬挂封套5向下移动，悬挂封套5推动外螺旋中心杆8向下移动，通过外螺旋中心杆8自身的多头长导程螺纹与内螺旋接头6相互啮合作用，将推力转化为扭力，扭力进而传递到钻头上，起到补充扭矩加快钻进的作用。结构稳定，操作方便，成本较低，可以随时调整工具的预紧力，能够为钻头提供恒定扭矩。

进一步的，所述外螺旋中心杆8为长杆结构，长杆结构右段为光滑外表面，下封套7和外螺旋中心杆8的光滑外表面连接，下封套7和外螺旋中心杆8之间开设2个密封槽16，密封槽16分别连接O型圈13和挡圈14。所述外螺旋中心杆8向上的或者向下旋转移动时，下封套7的O型密封圈13和挡泥环11始终包覆在外螺旋中心杆8的光洁外圆处，起到密封作用，保持可调预紧力式扭矩调节器内腔整洁，能够防止泥沙进入而影响正常运行。

进一步的，所述下接头1、外筒体2、内螺旋接头6和下封套7通过螺纹相互固定为一个刚性体。确保操作过程中结构稳定。

本发明的工作原理为：

当石油钻井钻至不均质地层时，钻头的反扭矩传导到可调预紧力式扭矩调节器后，首先受到扭力的外螺旋中心杆8将扭力向上转导，通过外螺旋中心杆8自身的多头长导程螺纹与内螺旋接头6相互啮合作用，将扭力转化为轴向的推力，推力传递到悬挂封套5上，悬挂封套5继续向上移动，压缩碟簧15，起到储能的目的，并保护钻头；当钻具施加在钻头上的扭矩不足时，所述碟簧15所储存的压缩势能释放出推力，推力推动悬挂封套5向下移动，悬挂封套5推动外螺旋中心杆8向下移动，通过外螺旋中心杆8自身的多头长导程螺纹与内螺旋接头6相互啮合作用，将推力转化为扭力，扭力进而传递到钻头上，起到补充扭矩加快钻进的作用。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。