一种近钻头可调控钻压短节的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种近钻头可调控钻压短节，属油气开采钻井井下工具技术领域。
【背景技术】
[0002]在传统的油气开采中，钻头的旋转是通过钻柱旋转驱动进行扭转运动。钻头旋转钻进过程要承受钻柱施加的钻压。钻头承受钻压的能力与钻头的类型、钻井工况和待钻地层有关。工作过程中，钻井工人通常都是通过监测钻压值，使其保持在上限钻压值之下，以提高钻头使用寿命。若钻井过程中，钻头的钻压值高于预设上限值时，钻头在钻进过程将会快速损坏，而更换钻头需要起下钻，降低钻井实效，增加劳动强度，并且增加了钻井成本。由此可知，钻井过程中，将钻头承载钻压控制在预设上限值即可提高钻头使用寿命和钻井效率，又能降低钻井成本。基于此，需要研发设计一种在钻井过程中，可将钻头承载钻压控制在预设上限值上，从而提高钻头使用寿命和钻井效率，并降低钻井成本的井下工具。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于:提供一种结构简单，实用性好，可有效实现井下钻压的控制，从而提高钻头使用寿命和钻井效率，并降低钻井成本的近钻头可调控钻压短节。
[0004]本实用新型的技术方案是:
[0005]—种近钻头可调控钻压短节，包括壳体、上心轴、下心轴和阻尼器，其特征在于:壳体内装有上心轴，上心轴的下端通过密封圈和阻尼器滑动安装有下心轴，下心轴的上端面与上心轴之间设置有心轴伸缩腔;阻尼器下方的上心轴和下心轴之间设置有偏置元件;所述的壳体上设置有锥形流道，上心轴上设置有中心孔；中心孔和锥形流道连通，下心轴上设置有分流孔和过流腔，过流腔与中心孔之间通过分流孔连通。
[0006]所述的下心轴上端呈内齿状，与上心轴下端连接，其中心位置形成环形空腔，用于装配偏置元件和连接安装钻头。
[0007]所述的偏置元件为螺旋压缩弹簧、蝶形弹簧或可变螺距弹簧。
[0008]本实用新型与现有技术相比的有益效果在于:
[0009]1)钻井过程中，通过监测钻井液的液压来控制轴向驱动力，具有操作简单的特点，可有效提尚钻头的使用寿命；
[0010]2)工作过程中，下心轴沿轴向伸出和压缩，可有效防止卡住不易取出的问题；
[0011]3)通过偏置元件提供的偏置力，可使下心轴保持在一个平衡位置，减缓其磨损，有效提高了钻井效率和经济效益。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的装配结构示意图；
[0013]图2是本实用新型工作状态示意图。
[0014]图中，1、壳体，2、上心轴，3、密封圈，4、阻尼器，5、偏置元件，6、下心轴，7、过流腔，
8、分流孔，9、锥形流道，10、中心孔，11、心轴伸缩腔，12、钻柱，13、钻头。
【具体实施方式】
[0015]该近钻头可调控钻压短节包括壳体1、上心轴2、下心轴6和阻尼器4。壳体1内装有上心轴2，上心轴2的下端通过密封圈3和阻尼器4滑动安装有下心轴6，下心轴6的上端面与上心轴2之间设置有心轴伸缩腔11。下心轴6上端呈内齿状，与上心轴2下端连接，其中心位置形成环形空腔，阻尼器4下方的上心轴2和下心轴6之间的环形空腔用于装配偏置元件5和连接安装钻头13。
[0016]壳体1上设置有锥形流道9，上心轴1上设置有中心孔10;中心孔10和锥形流道9连通。
[0017]下心轴6上设置有分流孔8和过流腔7，过流腔7与中心孔10之间通过分流孔8连通。
[0018]该近钻头可调控钻压短节安装时，通过壳体1上端的锥形流道9螺纹安装在钻柱12上，偏置元件5上端与上心轴2接触，下心轴6在轴向力的作用下，可沿着上心轴2伸出和压缩。
[0019]工作时，钻井液经地面栗通过钻柱12然后到达中心孔10，沿分流孔8的方向最后到达钻头13，以达到对钻头13的冷却和润滑作用。
[0020]在钻井过程中，若钻井工人卸载掉施加在钻头上的钻压，下心轴6会因钻压的突然改变而撞击上心轴2的边缘，而阻尼器4将缓冲下心轴6的冲击力，避免对上心轴2造成破坏。偏置元件5与上心轴2的上边缘相接触。偏置元件5可以是螺旋压缩弹簧、蝶形弹簧或可变螺距弹簧。偏置元件5有一个恒定的偏置力，当钻压值大于偏置元件5的偏置力时，下心轴6将向上心轴2移动，并且通过在地面所监测到的钻井液液压变化产生的压力信号，地面钻井工人判断钻压值是否超过其预设上限值而改变钻压(参见附图1)。
[0021]当上心轴2上的上密封面与下心轴6上的下密封面完全接触在一起，即可形成液体密封;表明钻压值大于偏置元件5的偏置力。但此时上心轴2上的上密封面与下心轴6上的下密封面并没有形成完全密封，钻井液仍可以从下心轴6的过流腔7中流过而到达钻头13。过流孔13的作用就是防止液封时钻井液的压力过大而对内部零件造成的破坏，并且避免钻头13因没有钻井液而造成损伤(参见附图2)。
[0022]上心轴2上的上密封面与下心轴6上的下密封面接触在一起形成液封时，钻井液的液压也随之增大，地面的钻井工人可以根据监测的液压值，减小钻压。当钻压值减小，下心轴6受到偏置部件5的偏置力，上心轴2上的上密封面与下心轴6上的下密封面分开，液封解除，钻头正常工作。
[0023]该近钻头可调控钻压短节操作简单、密封性好、使用寿命长，可广泛用于钻井作业中，可有效提高钻头和井下工具的服役寿命。
【主权项】
1.一种近钻头可调控钻压短节，包括壳体(1)、上心轴(2)、下心轴(6)和阻尼器(4)，其特征在于:壳体(1)内装有上心轴(2)，上心轴(2)的下端通过密封圈(3)和阻尼器(4)滑动安装有下心轴(6)，下心轴(6)的上端面与上心轴(2)之间设置有心轴伸缩腔(11);阻尼器(4)下方的上心轴(2)和下心轴(6)之间设置有偏置元件(5);所述的壳体(1)上设置有锥形流道(9)，上心轴(2)上设置有中心孔(10);中心孔(10)和锥形流道(9)连通，下心轴(6)上设置有分流孔(8)和过流腔(7)，过流腔(7)与中心孔(10)之间通过分流孔(8)连通。2.根据权利要求1所述的一种近钻头可调控钻压短节，其特征在于:所述的下心轴(6)上端呈内齿状，与上心轴(2)下端连接，其中心位置形成环形空腔，用于装配偏置元件(5)和连接安装钻头(13)。3.根据权利要求1所述的一种近钻头可调控钻压短节，其特征在于:所述的偏置元件(5)为螺旋压缩弹簧、蝶形弹簧或可变螺距弹簧。
【专利摘要】本实用新型涉及一种近钻头可调控钻压短节，属油气开采钻井井下工具技术领域。该钻压短节包括壳体、上心轴、下心轴和阻尼器，壳体内装有上心轴，上心轴的下端通过密封圈和阻尼器滑动安装有下心轴，下心轴的上端面与上心轴之间设置有心轴伸缩腔；阻尼器下方的上心轴和下心轴之间设置有偏置元件。该钻压短节通过偏置元件提供的偏置力，可使下心轴保持在一个平衡位置，减缓其磨损，有效提高了钻井效率和经济效益。具有操作简单、密封性好、使用寿命长，可广泛用于钻井作业中，并有效提高钻头和井下工具的服役寿命。
【IPC分类】E21B19/08
【公开号】CN205135465
【申请号】CN201520994698
【发明人】刘少胡, 肖晖
【申请人】长江大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月6日