一种用于钻井的组合式螺杆钻具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钻井技术领域，具体涉及一种用于钻井的组合式螺杆钻具。
【背景技术】
[0002]螺杆钻具是一种以钻井液为动力，将液压能量转化为机械能的一种容积式井下动力钻具，一般由旁通阀、马达总成、万向轴、传动轴以及钻头组成。由于地质环境的多样性，在进行钻井时不可避免会遇到较为坚硬的岩石层，如果维持相同的功率持续运作，则有可能导致钻头甚至是马达总成的损坏，不仅提高了钻井成本，同时降低了钻井效率。
[0003]因此，研制出一种能够适用于较坚硬岩石层、且钻井效率优秀的螺杆钻具是本领域技术人员所急需解决的难题。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明公开了一种用于钻井的组合式螺杆钻具。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]—种用于钻井的组合式螺杆钻具，包括螺杆钻具主体与组合式钻头;螺杆钻具主体包括外筒、钻具马达与万向轴总成;外筒的顶端安装有旁通阀；钻具马达安装于外筒中，并朝着外筒的末端、沿轴向与万向轴总成相连;组合式钻头包括主钻头与辅助钻头;主钻头连接有主传动轴总成；主传动轴总成通过万向轴总成连接钻具马达，并且主传动轴总成的外部套设有保护筒;辅助钻头连接辅助电机;辅助电机通过收缩组件连接于保护筒的外部；收缩组件包括收缩杆、辅助电机固定杆与收缩液压杆;收缩杆的一端转动连接于保护筒的外部，并通过钢制弹簧向上连接保护筒;收缩杆的另一端与辅助电机固定杆转动相连;收缩液压杆的两端分别与收缩杆以及辅助电机固定杆的中部相连;辅助电机固定于辅助电机固定杆的末端。
[0007]本发明提供了一种用于钻井的组合式螺杆钻具，由螺杆钻具主题以及组合式钻头组成。
[0008]本发明中螺杆钻具主体包含外筒、钻具马达以及万向轴总成;其中外筒的顶端安装有旁通阀，使得本发明在下钻时，能够避免钻出的泥浆污染井台；钻具马达安装于外筒中，并朝着外筒的末端、沿着外筒的轴向连接万向轴总成;通过外筒来对内部的部件进行一定的保护，同时通过万向轴总成，由花瓣套、中间接头以及钢球等零件组合而成，用于连接钻具马达的转子以及后续的主传动轴总成，将钻具马达的行星运动的机械性能传递给传动轴总成。
[0009]本发明中的组合式钻头由主钻头以及辅助钻头组成，其中主钻头连接主传动轴总成，通过主传动轴连接万向轴总成，进一步连接钻具马达，起到主要的钻井作用，同时总传动轴的外部套设有保护筒，一方面对主传动轴总成起到一定的保护作用，同时用于连接收缩组件;本发明中的收缩组件用于连接辅助钻头，配合主钻头提高钻井效率，由收缩杆、辅助电机固定杆以及收缩液压杆组成，其中收缩杆的一端转动连接于保护筒的外部，并通过钢制弹簧向上连接保护筒，收缩杆的另一端与辅助电机固定杆转动相连，并且收缩液压杆的两端分别与收缩杆以及辅助电机固定杆的中部相连;该结构使得正常情况时，在钢制弹簧以及收缩液压杆的作用下，收缩组件能够展开进行辅助钻井；当需要运输或者下井过程中，为了保护组合式钻头，可将整体向外筒中移动，在收缩液压杆的伸长作用以及钢制弹簧的拉长下将收缩组件连同辅助钻头一起收至外筒中进行保护，并且需要使用时，只需将收缩液压杆进行收缩、将钢制弹簧进行复位，即可完成收缩组件的展开，进行辅助钻井。
[0010]作为优选，钻具马达中还安装有过载重启组件。
[0011]作为优选，过载重启组件包括采样电阻、钻具马达转速控制CPU、可控硅、测速霍尔以及磁数环;采样电阻、钻具马达转速控制CPU以及可控硅串联接入钻具马达的回路中；磁数环安装于钻具马达的马达转子的顶部;测速霍尔安装于磁数环旁，并与钻具马达转速控制CPU相连接。
[0012]为了使得本发明更好的适应不同的地层，本发明在钻具马达中还安装有过载重启组件，由过载重启组件包括采样电阻、钻具马达转速控制CPU、可控硅、测速霍尔以及磁数环组成，采样电阻、钻具马达转速控制CPU以及可控硅串联接入钻具马达的回路中，磁数环安装于钻具马达的马达转子的顶部;采样电阻将钻具马达的回路中不同大小的电流值转换为相应的电压值，输入钻具马达转速控制CPU中，将电压模拟量转化为对应的数字量，控制可控硅的通断，实现控制钻具马达的运行与停止;并且本发明在钻具马达的马达转子顶部安装有磁数环，磁数环的旁边安装测速霍尔;磁数环随着马达转子一起转动，测速霍尔因磁数环的转动产生磁极的变化而产生脉冲，并将该脉冲传送至钻具马达转速控制CPU，对钻具马达的运行状态进行判断。当主钻头钻到较为坚硬的岩石层时，主钻头上的负载逐渐增大，同时钻具马达的负载也随之增大，采样电阻上的电压值同步增大，当采样电阻上的电压值达到最大时，钻具马达转速控制CPU控制钻具马达的关断，避免主钻头以及钻具马达的损坏，对两者进行保护。随后钻具马达转速控制CHJ会控制可控硅的导通角度，给钻具马达较低的电压值，带动主钻头进行转动，当主钻头的负载依旧没有减小时，钻具马达转速控制CPU没有检测到由测速霍尔传递的一定数量的脉冲信号，则不会继续给钻具马达供电。如此循环，在间断的短时间持续转动后，并配合辅助钻头的辅助钻井作用下，主钻头上的负载逐渐减小，直至测速霍尔检测到足够量的脉冲并传送至钻具马达转速控制CPU，判定主钻头以及钻具马达处于正常的负载范围，完全打开可控硅的导通角度，向钻具马达提供足够的电压，实现主钻头的持续运转。
[0013]作为优选，采样电阻以及可控硅均焊接于钻具马达转速控制CPU上。
[0014]本发明中的采样电阻以及可控硅均焊接于钻具马达转速控制CPU上，该结构使得在进行持续钻井时，过载重启组件更为牢固，工作更为稳定。
[0015]作为优选，辅助钻头的数量为4个，以主钻头为圆心，均匀分布于主钻头的周围；收缩杆的上表面沿其长度方向设有收缩槽，并且在外筒的末端相对应的位置设有限位凸起；收缩槽与限位凸起相配合，均为燕尾状。
[0016]本发明中辅助钻头的数量设有4个，均匀分布在主钻头周围，有助于提高钻井速度以及钻井质量，并且本发明在收缩杆的上表面沿、长度方向设有燕尾状的收缩槽，并在外筒末端相对应的位置设有与之配合的限位凸起，该结构使得收缩组件在进行收缩与展开时更为稳定。
[0017]本发明与现有技术相比，带有能够收缩与展开的收缩组件，方便运输与下井;主钻头与辅助钻头相互配合，提高钻井效率;并且带有过