螺杆驱动凹凸式振动冲击钻具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种螺杆驱动凹凸式振动冲击钻具，属于石油天然气开采领域。
【背景技术】
[0002]旋转冲击钻井是在普通回旋钻井的基础上，增加一个冲击器使其产生冲击作用，并通过钻头把周期性冲击载荷传递到地层上，以实现冲击载荷与静压旋转的联合作用来破碎岩石，从而提高钻井速度。国内外对旋转冲击钻井技术进行了一定的研宄，并取得了一定的成果，研制出一系列的旋转冲击钻具，但结构比较复杂，寿命有限，在很大程度上制约了旋转冲击钻具的推广及应用。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型旨在解决上述问题，提供一种可靠性较高、能够适应井下恶劣环境、寿命较长、钻井速度快的螺杆驱动凹凸式振动冲击钻具，其采用的技术方案如下:
[0004]螺杆驱动凹凸式振动冲击钻具，主要由下支撑、防滑垫片、滑动轴承总成、壳体、组合密封圈、普通平键、内螺旋座、外螺旋座、顶部外螺旋座、特制键、上支撑、螺塞、防掉螺母、芯轴、螺杆马达组成；所述的上支撑与下支撑之间设有内螺旋座、外螺旋座和顶部外螺旋座，内螺旋座、外螺旋座和顶部外螺旋座之间的接触面有三段螺旋斜面，每两段螺旋斜面之间都有一段低凹平面，并且内螺旋座螺旋面向上，外螺旋座螺旋面向下；所述的内螺旋座通过普通平键与芯轴连接；所述的外螺旋座上端通过特制键与壳体连接；所述的螺杆马达转子的内花键与芯轴上部的外花键配合；所述的螺杆马达定子与壳体上部螺纹连接，将定子固定在壳体上；所述的防掉螺母安装在芯轴中上部，防止在起下钻过程中芯轴掉入井中。
[0005]所述的上支撑安装在芯轴中部，其中部台阶面与壳体内中部台阶面接触，在其外圆柱面上加工有环形沟槽，并与壳体的NPT螺纹孔相对应；所述的螺塞尾部插入环形沟槽内，确保上支撑不会受钻井液的影响而上下移动；所述的内螺旋座底端面与芯轴中下部台阶面接触；所述的下支撑安装在壳体底部，用来扶正芯轴；所述的滑动轴承总成由轴套、内外YG8硬质合金滑动面组成，用于提高支撑面的寿命；所述的防滑垫片上端加工有两凸块，可嵌入到壳体下端的凹槽中，外端加工有两凸出薄片，可弯曲嵌入到下支撑侧面的沟槽中；所述的芯轴内部设有中空流道，下部加工有API标准的连接螺纹，用以连接钻头。
[0006]本实用新型的有益效果是:螺旋起振机构结构简单、性能稳定、加工方便、工作可靠，钻具整体使用寿命较长、强度高、能够适应井下的恶劣环境。
【附图说明】
[0007]图1:本实用新型螺杆驱动凹凸式振动冲击钻具的结构原理图；
[0008]图2:本实用新型螺杆驱动凹凸式振动冲击钻具螺旋座的结构示意图。
[0009]符号说明:
[0010]1.下支撑，2.防滑垫片，3.滑动轴承总成，4.壳体，5.组合密封圈，6.普通平键，7.内螺旋座，8.外螺旋座，9.顶部外螺旋座，10.特制键，11.上支撑，12.螺塞，13.滑动轴承总成，14.防掉螺母，15.芯轴，16.螺杆马达。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明:
[0012]如图1-2所示，本实用新型螺杆驱动凹凸式振动冲击钻具，主要由下支撑(1)、防滑垫片(2)、滑动轴承总成(3)、壳体(4)、组合密封圈(5)、普通平键(6)、内螺旋座(7)、外螺旋座(8)、顶部外螺旋座(9)、特制键(10)、上支撑(11)、螺塞(12)、滑动轴承总成(13)、防掉螺母(14)、芯轴(15)、螺杆马达(16)组成；所述的上支撑(11)与下支撑⑴之间设有内螺旋座(7)、外螺旋座(8)和顶部外螺旋座(9)，内螺旋座(7)、外螺旋座(8)和顶部外螺旋座(9)之间的接触面有三段螺旋斜面，每两段螺旋斜面之间都有一段低凹平面，并且内螺旋座(7)螺旋面向上，外螺旋座(8)螺旋面向下；所述的内螺旋座(7)通过普通平键(6)与芯轴(15)连接；所述的外螺旋座(8)上端通过特制键(10)与壳体(4)连接；所述的螺杆马达(16)转子的内花键与芯轴(15)上部的外花键配合；所述的螺杆马达(16)定子与壳体
(4)上部螺纹连接，将定子固定在壳体(4)上；所述的防掉螺母(14)安装在芯轴(15)中上部，防止在起下钻过程中芯轴(15)掉入井中。
[0013]所述的上支撑(11)安装在芯轴(15)中部，其中部台阶面与壳体(4)内中部台阶面接触，在其外圆柱面上加工有环形沟槽，并与壳体(4)的NPT螺纹孔相对应；所述的螺塞
(12)尾部插入环形沟槽内，确保上支撑(11)不会受钻井液的影响而上下移动；所述的内螺旋座(7)底端面与芯轴(15)中下部台阶面接触；所述的下支撑(I)安装在壳体(4)底部，用来扶正芯轴(15);所述的防滑垫片(2)上端加工有两凸块，可嵌入到壳体(4)下端的凹槽中，外端加工有两凸出薄片，可弯曲嵌入到下支撑(I)侧面的沟槽中；所述的芯轴(15)内部设有中空流道，下部加工有API标准的连接螺纹，用以连接钻头。
[0014]本实用新型在工作时，螺杆马达(16)作为井下动力源，其转子发生转动，并通过矩形花键连接带动芯轴(15)旋转，芯轴(15)通过与内螺旋座(7)的普通平键(6)带动内螺旋座(7)旋转，再通过内螺旋座(7)、外螺旋座(8)和顶部外螺旋座(9)螺旋面间的相互作用，将内螺旋座(X)的旋转运动转化为外螺旋座(8)和顶部外螺旋座(9)的轴向往复运动。在外螺旋座(8)和顶部外螺旋座(9)轴向往复运动的下降阶段，与外螺旋座(8)和顶部外螺旋座(9)相连的钻具壳体及其上部钻杆，在自身重力的作用下，向下冲击内螺旋座
(7)，再由芯轴(15)将动力传至下面连接的钻头，从而实现振动冲击钻井的目的，同时提高了钻速。
【主权项】
1.螺杆驱动凹凸式振动冲击钻具，其特征在于:主要由下支撑(I)、防滑垫片(2)、滑动轴承总成(3)、壳体(4)、组合密封圈(5)、普通平键￠)、内螺旋座(7)、外螺旋座(8)、顶部外螺旋座(9)、特制键(10)、上支撑(11)、螺塞(12)、滑动轴承总成(13)、防掉螺母(14)、芯轴(15)、螺杆马达(16)组成；所述的上支撑(11)与下支撑⑴之间设有内螺旋座(7)、外螺旋座(8)和顶部外螺旋座(9)，内螺旋座(7)、外螺旋座(8)和顶部外螺旋座(9)之间的接触面有三段螺旋斜面，每两段螺旋斜面之间都有一段低凹平面，并且内螺旋座(7)螺旋面向上，外螺旋座(8)螺旋面向下；所述的内螺旋座(7)通过普通平键(6)与芯轴(15)连接；所述的外螺旋座⑶上端通过特制键(10)与壳体(4)连接；所述的螺杆马达(16)转子的内花键与芯轴(15)上部的外花键配合；所述的螺杆马达(16)定子与壳体(4)上部螺纹连接，将定子固定在壳体(4)上；所述的防掉螺母(14)安装在芯轴(15)中上部。2.根据权利要求1所述的螺杆驱动凹凸式振动冲击钻具，其特征在于:所述的上支撑(11)安装在芯轴(15)中部，其中部台阶面与壳体(4)内中部台阶面接触，在其外圆柱面上加工有环形沟槽，并与壳体(4)的NPT螺纹孔相对应；所述的螺塞(12)尾部插入环形沟槽内；所述的内螺旋座(7)底端面与芯轴(15)中下部台阶面接触；所述的下支撑(I)安装在壳体⑷底部；所述的滑动轴承总成由轴套、内外YG8硬质合金滑动面组成；所述的防滑垫片(2)上端加工有两凸块，可嵌入到壳体(4)下端的凹槽中，外端加工有两凸出薄片，可弯曲嵌入到下支撑(I)侧面的沟槽中；所述的芯轴(15)内部设有中空流道，下部加工有API标准的连接螺纹。
【专利摘要】本实用新型涉及一种螺杆驱动凹凸式振动冲击钻具，属于石油天然气开采领域。主要由下支撑、防滑垫片、滑动轴承总成、壳体、组合密封圈、普通平键、内螺旋座、外螺旋座、顶部外螺旋座、特制键、上支撑、螺塞、防掉螺母、芯轴、螺杆马达组成；所述的螺杆马达转子的内花键与芯轴上部的外花键配合；工作时，螺杆马达通过矩形花键连接带动芯轴旋转，芯轴通过普通平键连接带动内螺旋座旋转，再通过内外螺旋座之间螺旋斜面相互作用使外螺旋座做轴向往复运动，对钻头产生冲击和下压作用，从而实现振动冲击钻井的目的。有益效果：螺旋起振机构结构简单、性能稳定、加工方便、工作可靠，钻具整体使用寿命较长、强度高、能够适应井下的恶劣环境。
【IPC分类】E21B7/24, E21B28/00
【公开号】CN204627412
【申请号】CN201520107617
【发明人】赵军友, 赵路豪, 傅建伟, 徐依吉, 郭公浦, 兰凯
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月10日