[實用新型]具有沖擊功能的螺桿鉆具傳動軸總成

無效

• 申請號: 200920026880.4
• 申請日: 2009-06-05
• 公開（公告）號: CN201443299U
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發明（設計）人: 李鵬飛;李小楠;李泊靜
• 申請（專利權）人: 李鵬飛
• 主分類號: E21B4/00
• 分類號: E21B4/00;E21B17/00;F16C3/02
• 代理公司: 煙臺信合專利代理有限公司 37102
• 代理人: 張露晶

技術領域

本實用新型涉及石油鉆井和地質勘查鉆井用液動沖擊器和螺桿鉆具技術領域，具體地講是一種具有沖擊功能的螺桿鉆具傳動軸總成。

背景技術

螺桿鉆具是目前在全世界范圍內業已成熟的石油鉆井或地質勘查鉆井井下動力鉆具，是定向井鉆井和復合鉆井的必備工具，其型號和種類繁多，但原理和構成基本相同，鉆井速度也天致一樣。如何提高鉆井速度是目前世界各國正在研究的技術難題。

提高鉆井速度的核心技術內容是如何提高鉆頭的破巖效率。圍繞該技術內容，除了研究鉆頭技術、水力噴射破巖技術以及其它鉆井技術以外，近幾十年又提出了旋轉沖擊鉆井技術(簡稱旋沖鉆井)概念，并進行了大量的技術研究和現場應用。業已證明，旋沖鉆井可以大幅度提高鉆井的機械鉆速(每小時鉆頭鉆進地層的米數稱為機械鉆速)，具有廣泛的應用價值。旋沖鉆井技術的核心內容，是在鉆具的近鉆頭上方連接一個沖擊器，鉆井過程中，鉆具一邊旋轉，沖擊器一邊產生一個軸向沖擊力作用于鉆頭，鉆頭對巖石產生一個交變的沖擊力，達到快速破巖的目的。目前世界各國研制出的沖擊器類型較多，按動力方式不同可分為液動、氣動、電動、氣液混合及機械作用等形式。在石油鉆井或地質勘查領域研究應用最廣泛的是液動和氣動兩種。液動沖擊器是以液力(鉆井液)為驅動介質，按照結構的不同可分為閥式正作用、閥式反作用、閥式雙作用(含活閥式和節流式)、射流式、射吸式等形式。這些沖擊器的主要結構包括換向機構(活塞、彈簧、密封件、沖錘)及能量傳遞機構(砧子、鉆頭)等。現場應用證明，由于液動沖擊器的換向動作是依靠液體(鉆井液)驅動換向機構(閥件)來實現的，故普遍存在兩大致命的缺陷，一是液體(鉆井液)的沖蝕或其中的固相顆粒，使得開關閥件不能正常地實現規定的動作，要么工作不正常，要么不工作，且閥件壽命短，從而造成了整個沖擊器性能不穩定，壽命短；二是振動頻率和沖擊力隨著液體(鉆井液)排量和泵壓等因素的變化而變化，是一個隨機變量，這種變化，無論對鉆頭設計(或選型)還是對巖層破碎功的求解都很難做到與實際情況相符，現場應用也充分證明了這個事實，沖擊破巖效果不明顯。因此，多年來該技術尚未進行普及性推廣應用，仍處于技術研發和完善階段。氣動沖擊器是以空氣為循環介質，工作原理與液動沖擊器大同小異，因其無液體的沖蝕或固相顆粒的破壞，設計相對容易，且壽命和應用效果都優于液動沖擊器，但僅限于空氣鉆井使用，應用范圍受限。其它方式沖擊器(或振擊器)僅限于地面或地表使用，不能應用于石油鉆井或地質勘查鉆井使用，故不贅述。

現有的液動沖擊器工作原理嚴重制約了技術的進一步發展，限制了沖擊破巖技術在鉆井中的應用，而傳統螺桿鉆具單一的功能，也限制了其應用規模的擴大和領域的拓寬。如果能將二者功能合二為一，既增加了液動沖擊器的壽命、可控性和效果性，又推動了螺桿鉆具在鉆井中的規模化應用與技術的進步，技術發展前景應該十分廣闊。

發明內容

本實用新型的目的旨在克服已有技術存在的缺陷，為石油勘探開發鉆井、非石油資源勘查和開采鉆井用螺桿鉆具提供一種具有沖擊功能的螺桿鉆具傳動軸總成，使現有的各型號和規格的螺桿鉆具，連接本實用新型后，不僅保持了螺桿鉆具原有的功能，還具有使用壽命長、可控頻率、可控沖擊力大小的液動沖擊器功能，可以在任何井型的鉆井施工中，大幅度提高鉆頭破巖效率，提高鉆井機械鉆速，降低鉆井施工成本。

本實用新型的技術方案是：一種具有沖擊功能的螺桿鉆具傳動軸總成，它具有傳動軸，在傳動軸外側設有外體，外體與傳動軸之間設有雙向限位軸承，在傳動軸的上端連接有過水連接短節，過水連接短節上設有過水孔與傳動軸內的空腔相通，特點是，傳動軸分為上傳動軸和下傳動軸兩部分，上傳動軸與下傳動軸為活動連接，對應于傳動軸，外體也分為上外體和下外體兩部分，在下外體與下傳動軸之間的環形空腔內活動設有環形剛體沖擊套和上啟振座，環形剛體沖擊套與上啟振座連接為一體，在上啟振座的頂端設有彈簧，彈簧的另一端與下外體的內頂壁相接，在環形剛體沖擊套的下端設有沖擊座，沖擊座固定連接在下傳動軸上，在上啟振座與下傳動軸之間、環形剛體沖擊套與下傳動軸之間設有啟振裝置，下傳動軸的上端設有與其內腔相通的傳壓孔，傳壓孔的位置設在上啟振座上方。

所述設在上啟振座與下傳動軸之間的啟振裝置包括下啟振座，下啟振座與上啟振座的位置相對應并固定連接在下傳動軸上，在上啟振座與下啟振座接觸的端面上沿周向平面對應的分別設置N個等分等高度等斜度的斜面，N≥2。其中，為了提高斜面的耐磨強度及延長其耐磨壽命，在斜面上可以燒結上硬質合金材料，或者在下啟振座的斜面上設置滾珠槽，滾珠槽內安裝上滾珠，滾珠的直徑要略大于滾珠槽的深度，即滾珠凸出于斜面表面，以減小工作時的斜面摩阻力。