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1、 注 本页蓝色字体部分可点击查询相关专利 SooPAT 一种旋冲螺杆钻具一种旋冲螺杆钻具 申请号 2 0 1 4 1 0 2 9 8 4 6 2 6 申请日 2 0 1 4 0 6 2 7 申请 专利权 人申请 专利权 人西南石油大学 地址地址6 1 0 5 0 0 四川省成都市新都区新都大道8 号 发明 设计 人发明 设计 人田家林 李友 杨琳 朱永豪 付传红 庞小林 夏天鸿 刘刚 杨志 吴纯明 袁长福 主分类号主分类号E 2 1 B 1 7 2 2 2 0 0 6 0 1 I 分类号分类号E 2 1 B 1 7 2 2 2 0 0 6 0 1 I 公开 公告 号公开 公告 号1 0 4 0
2、 3 3 1 1 3 A 公开 公告 日公开 公告 日2 0 1 4 0 9 1 0 专利代理机构专利代理机构 代理人代理人 10 授权公告号 45 授权公告日 21 申请号 201410298462 6 22 申请日 2014 06 27 E21B 17 22 2006 01 73 专利权人 西南石油大学 地址 610500 四川省成都市新都区新都大道 8 号 72 发明人 田家林 李友 杨琳 朱永豪 付传红 庞小林 夏天鸿 刘刚 杨志 吴纯明 袁长福 54 发明名称 一种旋冲螺杆钻具 57 摘要 本发明公开了一种用于石油钻井等领域中的 旋冲螺杆钻具 解决了深井超深井中硬岩破碎效 率的问题
3、其技术方案是 旁通阀壳体 防掉接 头 马达壳体 万向轴壳体 外壳体 轴承壳体 凸 轮外壳体 底部活塞壳体和下壳体依次通过丝扣 相连 上下轴体通过花键连接 上下轴体之间为 周向均布的 8 个花键销 滚轮座通过周向三个均 布的螺钉固定于凸轮外壳体上 凸轮周向通过三 个均布螺钉固定在凸轮座上 滚轮装在滚轮座上 凸轮座通过螺纹连接在下轴体上 下分环通过锯 齿槽形卡在下轴体上 并通过下挡圈固定 本发明 可以使螺杆钻具下轴体产生一定频率和大小的稳 定的柔和的轴向冲击力 提高了钻头破岩的效率 提高了机械钻速 进而降低钻井成本 51 Int Cl 审查员 崔焕丽 19 中华人民共和国国家知识产权局 12 发明
4、专利 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 104033113 B 2016 01 27 CN 104033113 B 1 2 页 2 1 一种旋冲螺杆钻具 由旁通阀壳体 阀芯 弹簧 阀体 挡圈 防掉接头 防掉螺帽 防 掉连杆 马达壳体 定子 转子 万向轴壳体 活铰 万向轴连杆 转接头 外壳体 浮动活塞 上轴体 轴承壳体 防磨垫圈 跳动垫 橡胶垫圈 补偿盒 上挡圈 上分环 凸轮外壳体 滚轮 座 滚轮 凸轮 凸轮座 花键销 下挡圈 下分环 底部活塞壳体 下轴体 下壳体 密封盒 浮 动环 冲击盘 47 冲击喷嘴 48 组成 其特征在于外壳部分 旁通阀壳体 1 防掉接头 6 马达壳体 9 万向
5、轴壳体 12 外壳体 21 轴承壳体 24 凸轮外壳体 31 底部活 塞壳体 39 和下壳体 41 依次通过丝扣相连 在旁通阀壳体 1 内 阀芯 2 与阀体 4 之间采用间隙配合 弹簧 3 卡在阀芯 2 和阀体 4 之间 旁通阀壳体 1 上的台肩和挡 圈 5 将阀体 4 与阀芯 2 卡在中间 阀芯 2 下端有周向均布的通孔 旁通阀壳体 1 上一侧有通孔 防掉接头 6 内 防掉连杆 8 上端与防掉螺帽 7 下端与转子 11 通过 螺纹连接 防掉螺帽 7 外径大于防掉接头 6 内台肩的内径 马达壳体 9 内为定子 10 与转子 11 配合 转子 11 下端开有斜孔 转子 11 下端与活铰 13 相
6、连 活铰 13 球 座 14 大球 15 压圈 16 锁紧套 17 橡胶护套 18 万向轴连杆 19 一起组成万向 轴 万向轴下端与转接头 20 相连 浮动活塞 22 位于上轴体 23 和外壳体 21 之间 上轴体 23 上部与转接头 20 通过螺纹相连 下部与下轴体 40 通过花键连接 上轴体 23 与下轴体 40 之间为周向均布的 8 个花键销 36 冲击喷嘴 48 通过螺纹固定在上 轴体 23 上 冲击盘 47 置于下轴体 40 与冲击喷嘴 48 之间的台肩内 轴承壳体 24 内 上分环 30 通过锯齿槽形卡在上轴体 23 上 并用上挡圈 29 进行固定 上分环 30 向上依次为补偿盒
7、28 橡胶垫圈 27 跳动垫 26 防磨垫圈 25 橡胶垫圈 27 和跳 动垫 26 装在补偿盒 28 中 上分环 30 向下为对称结构 凸轮外壳体 31 内部有滚轮 座 32 滚轮 33 凸轮 34 凸轮座 35 下挡圈 37 下分环 38 滚轮座 32 通过周 向三个均布的螺钉固定于凸轮外壳体 31 上 凸轮 34 周向通过三个均布螺钉固定在凸 轮座 35 上 滚轮 33 装在滚轮座 32 上 凸轮座 35 通过螺纹连接在下轴体 40 上 下分环 38 通过锯齿槽形卡在下轴体 40 上 并通过下挡圈 37 固定 下分环 38 轴向 通过底部活塞壳体 39 固定 密封盒 42 通过螺纹固定在
8、底部活塞壳体 39 上 浮动环 43 位于下壳体 41 和下轴体 40 之间 浮动环 43 上装有 O 形密封圈 44 2 根据权利要求 1 所述的一种旋冲螺杆钻具 其特征在于上分环 30 和下分环 38 为两瓣结构 上挡圈 29 与上分环 30 和下挡圈 37 与下分环 38 都采用过盈配合 3 根据权利要求1所述的一种旋冲螺杆钻具 其特征在于滚轮 33 可以绕自身轴线旋 转 滚轮 33 的个数为三个 凸轮 34 为圆柱凸轮 凸轮 34 与滚轮 33 和滚轮座 32 能形成运动配合 4 根据权利要求 1 所述的一种旋冲螺杆钻具 其特征在于轴承壳体 24 和凸轮外壳 体 31 与下轴体 40
9、之间有密封圈 c 50 和密封圈 b 49 底部活塞壳体 39 与下轴体 40 之间有密封圈 a 45 5 根据权利要求 1 所述的一种旋冲螺杆钻具 其特征在于底部活塞壳体 39 上有一 螺堵孔 旋冲螺杆钻具装配完成后 从螺堵孔通入一定量的润滑油 使凸轮外壳体 31 和 底部活塞壳体 39 内都充满润滑油 润滑油通过密封圈 a 45 密封圈 b 49 O 形密封圈 b 46 和 O 形密封圈 44 进行密封 6 根据权利要求 1 所述的一种旋冲螺杆钻具 其特征在于万向轴为球瓣式万向轴 压 权 利 要 求 书 CN 104033113 B 2 2 2 页 3 圈 16 压在万向轴连杆 19 上
10、锁紧套 17 上有台肩 锁紧套 17 与活铰 13 通过螺 纹连接 并将橡胶护套 18 压圈 16 和万向轴连杆 19 与活铰 13 固定在一起 球座 14 装在活铰 13 内 使大球 15 装在球座 14 和万向轴连杆 19 之间 万向轴上下两 端为对称结构 权 利 要 求 书 CN 104033113 B 3 1 4 页 4 一种旋冲螺杆钻具 技术领域 0001 本发明涉及一种用于石油钻井 矿山开采 地质钻探等领域中的具有旋转冲击功 能的螺杆钻具 背景技术 0002 随着赋存较好的浅层油气资源的逐渐枯竭 目前世界钻井逐渐向深井 超深井等 领域发展 井深增加后 岩石在地层围压的作用下其硬度和
11、强度都会明显增加 导致钻头破 岩效率不高 寿命大大降低 钻井速度大幅下降 而钻井速度的提高关键在于如何提高钻头 的破岩效率 为提高钻头破岩效率 利用井下工具与钻头组合 产生振动提高机械钻速 其 应用包括在深井和超深井中采用液动冲击回转钻井技术和对射流冲击器的改进提高钻井 速度 现场实验结果表明可提高机械钻速 30 以上 以及利用井下工具产生旋转振动冲击 其应用包括使用扭力冲击器配合个性化钻头 提高机械钻速 现场使用结果对比表明提高 机械钻速 110 左右 旋冲钻井的关键是在钻具的近钻头上方接一个冲击器 钻井过程中 钻具一边旋转 冲击器一边产生轴向冲击力作用于钻头 钻头对岩石产生一个交变的冲击
12、力 达到迅速破岩的目的 0003 现场使用表明 液动冲击器的换向动作时依靠钻井液驱动换向阀来实现的 液动 冲击器普遍存在两个缺陷 一是钻井液的冲蚀导致开关阀件不能正常工作 从而造成整个 冲击器性能不稳定 寿命短 二是振动频率和冲击力随钻井液排量和泵压等因素的变化而 变化 这种变化无论对钻头设计还是对岩层破碎做功求解都很难做到与实际情况相符 冲 击破碎效果不理想 因此 为解决现有冲击器使用过程中的问题 开发新的具有旋转冲击功 能的螺杆钻具尤为重要 发明内容 0004 本发明的目的在于 为解决深井 超深井中钻头破岩效率和机械钻速不高和现有 液动冲击器使用效果不理想的问题 特提供一种旋冲螺杆钻具 0
13、005 为实现上述目的 本发明采用的技术方案是 一种旋冲螺杆钻具 由旁通阀壳体 阀芯 弹簧 阀体 挡圈 防掉接头 防掉螺帽 防掉连杆 马达壳体 定子 转子 万向轴壳体 活铰 万向轴连杆 转接头 外壳体 浮动活塞 上轴体 轴承壳体 防磨垫圈 跳动垫 橡胶垫 圈 补偿盒 上挡圈 上分环 凸轮外壳体 滚轮座 滚轮 凸轮 凸轮座 花键销 下挡圈 下 分环 底部活塞壳体 下轴体 下壳体 密封盒 浮动环 冲击盘 冲击喷嘴组成 其特征在于 外壳部分 旁通阀壳体 防掉接头 马达壳体 万向轴壳体 外壳体 轴承壳体 凸轮外壳体 底部活塞壳体和下壳体依次通过丝扣相连 在旁通阀壳体内 阀芯与阀体之间采用间隙配 合 弹
14、簧卡在阀芯和阀体之间 旁通阀壳体上的台肩和挡圈将阀体与阀芯卡在中间 阀芯下 端有周向均布的通孔 旁通阀壳体上一侧有通孔 防掉接头内 防掉连杆上端与防掉螺帽 下端与转子通过螺纹连接 防掉螺帽外径大于防掉接头内台肩的内径 马达壳体内为定子 与转子配合 转子下端开有斜孔 转子下端与活铰相连 活铰 球座 大球 压圈 锁紧套 橡 说 明 书 CN 104033113 B 4 2 4 页 5 胶护套 万向轴连杆一起组成万向轴 万向轴为球瓣式万向轴 压圈压在万向轴连杆上 锁 紧套上有台肩 锁紧套与活铰通过螺纹连接 并将橡胶 压圈和万向轴连杆与活铰固定在一 起 球座装在活铰内 使大球装在球座和万向轴连杆之间
15、万向轴上下两端为对称结构 万 向轴下端与转接头相连 浮动活塞位于上轴体和外壳体之间 上轴体上部与转接头通过螺 纹相连 下部与下轴体通过花键连接 上轴体与下轴体之间为周向均布的 8 个花键销 冲击 喷嘴通过螺纹固定在上轴体上 冲击盘置于下轴体与冲击喷嘴之间的台肩内 轴承壳体内 上分环通过锯齿槽形卡在上轴体上 并用上挡圈进行固定 上分环向上依次为补偿盒 橡胶 垫圈 跳动垫 防磨垫圈 橡胶垫圈和跳动垫装在补偿盒中 上分环向下为对称结构 凸轮外 壳体内部有滚轮座 滚轮 凸轮 凸轮座 下挡圈 下分环 滚轮座通过周向三个均布的螺钉 固定于凸轮外壳体上 凸轮周向通过三个均布螺钉固定在凸轮座上 滚轮装在滚轮座
16、上 滚 轮可以绕自身轴线旋转 滚轮个数为 3 个 凸轮为圆柱凸轮 凸轮座通过螺纹连接在下轴体 上 下分环通过锯齿槽形卡在下轴体上 并通过下挡圈固定 下分环轴向通过底部活塞壳体 固定 密封盒通过螺纹固定在底部活塞壳体上 浮动环位于下壳体和下轴体之间 浮动环上 装有 O 形密封圈 上分环和下分环为两瓣结构 上挡圈与上分环和下挡圈与下分环都采用 过盈配合 轴承壳体和凸轮外壳体与下轴体之间有密封圈 c 和密封圈 b 底部活塞壳体与下 轴体之间有密封圈 a 底部活塞壳体上有一螺堵孔 旋冲螺杆钻具装配完成后 从螺堵孔通 入一定量的润滑油 使凸轮外壳体和底部活塞壳体内都充满润滑油 润滑油通过密封圈 a 密封圈 b O 形密封圈 b 和 O 形密封圈进行密封 0006 本发明的有益效果是 1 本发明通过泥浆带动马达旋转 进而带动下轴体和凸 轮旋转 凸轮的旋转可以使下轴体产生一定频率和大小的轴向冲击力 从而使螺杆马达具 有旋转冲击的功能 提高钻井破岩效率 降低钻井成本 2 由于凸轮结构的使用 冲击力 是机械结构运动的形式产生的 并为连续稳定的柔和冲击力 避免冲击力瞬间产生破坏切 削齿的问题 提高钻头破岩
