[實用新型]一種鉆頭、鉆柱減振工具

有效

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• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN201661248U
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 楊立源;馮超;邱奕龍;董波;楊迎新
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B17/10
• 分類號: E21B17/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種用于石油天然氣鉆井及地質勘探鉆井的鉆頭、鉆柱減振工具，屬于鉆井工具。

背景技術

鉆柱的振動現(xiàn)象是在直井鉆井中經(jīng)常遇到的復雜情況。特別是勘探領域越來越寬廣，所鉆地層的巖性硬度等狀況越來越復雜的情況下，鉆柱的振動問題也越來越難以解決。鉆柱的振動不僅影響到鉆井的施工效率，在頻繁劇烈地發(fā)生時還會造成鉆柱的斷裂破壞等事故，從而加大了施工成本，造成經(jīng)濟損失。鉆柱的振動中，縱向振動(簡稱縱振)通常是人們研究鉆柱受力與疲勞破壞的重要因素。鉆柱的縱向振動常常使鉆壓不能均勻地加在鉆頭上，鉆頭因鉆壓的劇烈振蕩跳動而跳離井底，產生沖擊載荷可能使鉆頭軸承和牙齒過早的破壞，對PDC鉆頭而言，鉆頭動載荷效應對切削齒壽命的影響更加明顯。另外，當鉆柱振動比較嚴重時，往往引起鉆機和井架的強烈振動，對地面設備也有一定的破壞作用。在鉆井過程中，鉆柱的受力狀況和工作環(huán)境異常惡劣，是一個極其復雜的動力學系統(tǒng)，在這種情況下，我們要減輕鉆柱的振動尤其是直井中的縱向振動，保證鉆頭的安全、提高鉆柱系統(tǒng)的工作壽命就變得非常重要。

在實際鉆井過程中，使用液力加壓器可以在一定程度上減緩動載荷。但是，液力加壓器壓耗比較高，在深井鉆井時其應用有較大的局限。另一方面，液力加壓器對PDC鉆頭鉆進的適用性差，其原因是PDC鉆頭水孔多，流道面積大，液力加壓器缺乏足夠的鉆頭壓力降。因此就需要尋找其他的途徑來解決深井鉆井和PDC鉆頭鉆井過程中的鉆頭緩沖、增效問題。目前，減輕鉆頭、鉆柱的縱振是鉆具研究的重要課題。

發(fā)明內容

本實用新型的目的是：為了有效地減輕鉆頭縱振對鉆頭、鉆柱的損傷，解決深井鉆井和PDC鉆頭鉆井過程中的鉆頭緩沖、增效問題，特提供一種鉆頭、鉆柱減振工具。

為了達到上述目的，本實用新型解決此技術問題的技術方案是：一種鉆頭、鉆柱減振工具，是由連接塊、花鍵、彈簧組成，其結構特征是：該減振工具上部為鉆鋌連接塊，下部為鉆頭連接塊，在鉆鋌連接塊和鉆頭連接塊的內部設置有花鍵，花鍵能傳遞扭矩使鉆鋌連接塊和鉆頭連接塊的轉動保持一致；鉆鋌連接塊與鉆頭連接塊之間對稱安裝有彈簧，鉆鋌連接塊與鉆鋌之間是螺紋連接。彈簧的上端和下端分別固定在鉆鋌連接塊和鉆頭連接塊上，鉆鋌連接塊與鉆鋌之間是螺紋連接，鉆頭連接塊與鉆頭之間是螺紋連接，花鍵下端的直徑大于花鍵的直徑，用來在起下鉆時承載鉆頭和鉆頭連接塊的重量。

在鉆井過程中，鉆鋌、連接裝置、鉆頭在井底轉動，彈簧處于自然狀態(tài)。當遇到井底不平、鉆頭發(fā)生縱振時，鉆頭將要向上跳動，固定在鉆鋌連接塊上的彈簧受力壓縮，彈簧受壓縮后趨向于恢復彈簧自然長度，于是彈簧對鉆頭連接塊產生向下的推力，鉆頭連接塊與鉆頭是螺紋連接，向下的推力緩解了鉆頭的縱振，減輕了縱振對鉆頭、鉆柱的損傷，增加了鉆柱的壽命，提高了鉆頭工作穩(wěn)定性和綜合性能。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術比較具有以下有益效果：(1)本減振工具上彈簧對鉆頭的機械緩沖作用減輕了縱振對鉆頭、鉆柱的損傷，增加了鉆頭和鉆柱的壽命；(2)彈簧的機械緩沖作用減少了鉆頭動載荷，提高了鉆頭工作穩(wěn)定性，鉆頭切削齒的工作壽命，從而提高了鉆頭綜合性能和工作效率，節(jié)約了鉆井成本。

附圖說明：

圖1為本實用新型一種鉆頭、鉆柱減振工具的結構示意圖。

圖2是本減振工具圖1的A-A剖視圖。

圖中：1、鉆鋌連接塊??2、鉆頭連接塊??3、花鍵??4、彈簧??5、鉆井液通道。

具體實施方式

下面結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步說明。

根據(jù)圖1、圖2所示，一種鉆頭、鉆柱減振工具，包括鉆鋌連接塊1、鉆頭連接塊2、花鍵3，在鉆鋌連接塊1和鉆頭連接塊2之間設置有彈簧4，彈簧4的上端和下端分別固定在鉆鋌連接塊1和鉆頭連接塊2上，鉆鋌連接塊1和鉆頭連接塊2內部是花鍵3。本方案的特點是：連接裝置分為鉆鋌連接塊1、鉆頭連接塊2上下兩部分，鉆鋌連接塊1和鉆頭連接塊2之間設置有彈簧4，彈簧能阻礙鉆頭和鉆頭連接塊2向上跳動。鉆井過程中，鉆鋌連接塊1、鉆頭連接塊2隨鉆頭在井底轉動，當遇到井底不平，鉆頭有向上跳動的趨勢或發(fā)生縱振時，彈簧4受力壓縮，對鉆頭連接塊2和鉆頭產生向下的推力，緩解了鉆頭的縱振，減輕了縱振對鉆頭、鉆柱的損傷。花鍵下端的直徑大于花鍵的直徑，能在起下鉆時承載鉆頭和鉆頭連接塊2的重量。花鍵3內開有鉆井液通道5，鉆井液能通過鉆井液通道進入井底。

本實用新型實際投入生產時不需改變鉆鋌的原有結構，具有較大的工程應用價值。