一种自冲洗钻杆连接装置的制作方法

1.本发明属于钻具领域，涉及一种自冲洗钻杆连接装置。


背景技术：

2.液动锤凭借其较高的钻孔效率、较好的成孔质量，目前被广泛运用于煤矿硬岩钻孔施工中，但是液动锤对钻井液的清洁度要求极为苛刻，然而每次添加钻杆后，新添加的钻杆内部带有大量的岩屑，钻杆内部的岩屑跟随钻井液到达液动锤内部，夹带岩屑的钻井液导致液动锤使用寿命非常短，据统计，液动锤在井下工作6小时的磨损与在清水中工作80～100h磨损的程度相当，新添加钻杆内部的岩屑导致液动锤失效严重影响了钻探效率，同时也造成了大量的经济损失。


技术实现要素：

3.有鉴于此，为了保证新添加钻杆内部的清洁程度，提高液动锤的使用寿命，本发明提供一种自冲洗钻杆连接装置，通过流量变化实现自冲洗钻杆连接装置的清洗钻杆模式和钻孔作业模式自动切换，实现了自动高效的钻杆冲洗，保证添加钻杆的内部清洁程度，大大提高了液动锤的使用寿命。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种自冲洗钻杆连接装置，包括外壳体，所述外壳体内转动设置有转轴，所述转轴与所述外壳体的轴向相对固定；所述外壳体内设有沿其轴向活动设置的芯柱，所述芯柱内设有节流通道，所述转轴及所述外壳体上均设有与所述节流通道相通的流道；通过控制流过所述节流通道的液体压力控制所述芯柱在所述外壳体内的相对位置；所述外壳体上开设有与所述芯柱相配合的排污孔，所述芯柱在其活动过程中遮挡或释放所述排污孔。
6.可选的，所述转轴远离所述芯柱的一端上设有用于连通水管的连接套。
7.可选的，所述连接套通过连接销固定在所述转轴上。
8.可选的，所述芯柱在所述转轴内的两个极限位置均设有限位单元。
9.可选的，所述芯柱远离所述转轴的一端设有复位弹簧。
10.可选的，所述转轴通过第一轴承与第二轴承设置在所述外壳体内，沿由外之内的方向分别为第一轴承、第二轴承。
11.可选的，所述第一轴承上设有轴承压环，所述轴承压环通过环形密封圈压紧所述第一轴承。
12.可选的，所述环形密封圈通过设置在所述外壳体上的压盖进行压紧。
13.可选的，所述芯柱与所述外壳体之间设有芯柱密封圈。
14.可选的，所述转轴朝向所述芯柱的一侧与所述外壳体之间设有压环。
15.本发明的有益效果在于：
16.本发明具有根据流量变化实现钻杆自冲洗模式和钻孔模式的自动切换的功能，实现了钻杆清洗和钻孔作业的连续性，保证了新添加钻杆内部的清洁程度，大大提高了液动
锤的使用寿命。
17.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
18.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
19.图1为本发明的结构示意图；
20.图2为本发明中芯柱处于另一行程极限的结构示意图。
21.附图标记：连接销1、转轴2、压盖3、第一轴承4、转轴密封圈5、外壳体6、芯柱7、芯柱密封圈8、复位弹簧9、压环10、第二轴承11、轴承压环12、环形密封圈13、连接套14、排污孔601、节流通道701。
具体实施方式
22.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
24.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
25.请参阅图1～图2，为一种自冲洗钻杆连接装置，包括外壳体6，所述外壳体6内转动设置有转轴2，所述转轴2与所述外壳体6的轴向相对固定；所述外壳体6内设有沿其轴向活动设置的芯柱7，所述芯柱7内设有节流通道701，所述转轴2及所述外壳体6上均设有与所述节流通道701相通的流道；通过控制流过所述节流通道701的液体压力控制所述芯柱7在所述外壳体6内的相对位置；所述外壳体6上开设有与所述芯柱7相配合的排污孔601，所述芯柱7在其活动过程中遮挡或释放所述排污孔601。
26.所述转轴2远离所述芯柱7的一端上设有用于连通水管的连接套14，所述连接套14
通过连接销1固定在所述转轴2上。所述芯柱7在所述转轴2内的两个极限位置均设有限位单元。在本实施例中通过压环10及复位弹簧9对芯柱7进行限位。所述转轴2朝向所述芯柱7的一侧与所述外壳体6之间设有压环10；所述芯柱7远离所述转轴2的一端设有复位弹簧9。
27.所述转轴2通过第一轴承4与第二轴承11设置在所述外壳体6内，沿由外之内的方向分别为第一轴承4、第二轴承11，所述第一轴承4上设有轴承压环12，所述轴承压环12通过环形密封圈13压紧所述第一轴承4；所述环形密封圈13通过设置在所述外壳体6上的压盖3进行压紧。所述芯柱7与所述外壳体6之间设有芯柱7密封圈。所述转轴2与所述外壳体6之间设有转轴2密封圈。
28.打钻时需要在钻杆内部提供钻井液，钻井液经过节流通道701后，在节流通道701两端形成节流效应，在节流通道701两端形成压差，且上端压力大于下端压力，芯柱7上端流体压强为p1，芯柱7下端的流体压强为p2，p1大于p2，本发明中钻井液作用向下的有效作用面积和作用向上的有效作用面积相等，因此芯柱7受到向下压差的作用力。
29.需要说明的是：所述节流效应是气体或液体在管道内流过截面突然缩小的断面受到阻碍，流体在收缩截面处产生漩涡、碰撞、摩擦，流体必须克服这些阻力，因此在收缩截面后的压力比收缩截面前的压力低得多。
30.高压胶管插入连接套14中，插入连接销1，实现高压胶管与本发明的连接，钻孔作业时外壳体6跟随钻杆一起旋转，通过第一轴承4和第二轴承11消除了外壳体6对转轴2的转动影响，转轴2和高压胶管均保持相对静止，实现了高压胶管与钻杆的连接，且不影响内部的高压钻井液流道。
31.实施例1钻杆冲洗：添加新钻杆后，在钻杆尾部连接本发明装置，提供钻井液流量为q1，所述q1小于设定值q，钻井液经过节流通道701后，在节流通道701两端形成节流效应，在节流通道701两端形成压差，压差作用在芯柱7向下作用力不足以克服复位弹簧9提供的向上弹力，芯柱7保持静止状态，排污孔601处于芯柱7下方，排污孔601将内部流道与外界联通，钻井液在钻杆内部达到一定高度后，从排污孔流出，钻杆内部的岩屑跟随钻井液排除，完成新添加钻杆内部的清洗。
32.实施例2正常钻孔作业：完成新添加钻杆清洗后，通入流量为q2的钻井液，所述q2大于设定值q，钻井液经过节流通道701后，在节流通道701两端形成节流效应，在节流通道701两端形成压差，压差作用在芯柱7向下的作用力克服复位弹簧9提供的向上弹力，芯柱7向下运动，芯柱7达到下极限位置后，排污孔601处于芯柱密封圈8上方，排污孔601被芯柱7截断实现排污孔601的关闭，钻井液经过本发明装置的内部流道到达孔低，实现钻孔作业。
33.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。