一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置的制作方法

本发明涉及石油开采设备，具体为一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置。

背景技术：

1、平底磨鞋是一种利用底面所堆焊的硬质合金去研磨井下落物的工具，工具入井后，依其底面上的硬质合金吃入井底落物，在钻压和扭矩的作用下，对井筒落物进行切削、研磨，磨铣产生的碎屑随工作液循环带出地面，从而达到清洁井筒的目的。

2、由于是通过钻杆延伸到井下进行作业，平底磨鞋的使用中下钻速度不宜太快，避免研磨阻力过大导致钻杆扭矩超出材料极限导致损坏，但是由于井下碰到的障碍物阻力不一，匀速递进的方式并不适用于平底磨鞋钻杆的进位，在碰到质地坚硬的岩石等障碍时又需要放缓进位速度，以避免钻杆损坏，因此现有设备对于平底磨鞋的进位控制存在难以调和的问题，如何在进位速度与安全性上进行平衡，成为加快平底磨鞋研磨效率的主要研究方向。

3、为此，本领域技术人员提出一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，在保证平底磨鞋正常地工作进位基础上，如果遇到质地坚硬的障碍物能够快速调节进位速度，避免损坏钻杆。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，解决了现有技术中以恒定速度驱动钻杆向下运动进行井下研磨，其中因为井下障碍物硬度不确定导致的研磨速度无法预测，并因此产生的进位速度慢影响工作精度，或者进位速度超过研磨速度容易损坏钻杆等问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，包括钻杆、钻头和液泵，所述钻杆的端部连接有钻头，所述钻杆一侧设置有液泵；

5、所述钻杆的侧面设置有进位调节组件，所述进位调节组件包括进位套筒，所述钻杆远离钻头一端的侧面滑动套接有进位套筒，所述进位套筒的内侧设置有复位弹簧，所述钻杆延伸到进位套筒内侧一端的侧面插接设置有抵紧杆；

6、所述进位套筒和钻杆之间设置有变速传动组件，所述变速传动组件包括外固定架，所述进位套筒的外侧设置有外固定架，所述外固定架的内侧设置有变速传动件。

7、优选的，所述进位套筒的一端连接有动力件，所述钻杆的侧面开设有适配抵紧杆的进位孔，所述进位孔的内侧设置有抵紧弹簧，所述进位孔的内侧还设置有进位杆，所述钻杆端部的中心位置插接设置有调节旋钮，所述进位杆与调节旋钮啮合连接。

8、优选的，所述抵紧弹簧设置在进位杆与抵紧杆之间，且两个所述进位杆关于调节旋钮对称设置，两个所述进位杆相互靠近的一端对称设置有齿条，所述进位杆通过齿条与调节旋钮啮合连接，且所述调节旋钮的侧面套接设置有阻力胶垫。

9、优选的，所述进位套筒的侧面开设有对应抵紧杆的进位滑槽，所述抵紧杆的端部连接有适配进位滑槽的进位楔块，所述进位套筒的侧面还开设有对应调节旋钮的调节窗。

10、优选的，所述外固定架的外壁固定连接有外部固定结构，所述外固定架与进位套筒同轴且轴承设置，所述变速传动件同轴套接设置在钻杆与进位套筒的外侧。

11、优选的，所述变速传动件包括传动齿环，所述传动齿环轴承设置在外固定架的内壁，所述进位套筒的外壁固定连接有对应传动齿环的驱动凸块，所述外固定架的内侧设置有与钻杆啮合连接的变速齿轮。

12、优选的，所述传动齿环的内壁开设有适配驱动凸块的安装槽，所述驱动凸块延伸进安装槽的内部并与传动齿环滑动卡接，所述外固定架的内壁固定连接有安装杆，所述变速齿轮滑动套接在安装杆的侧面。

13、优选的，所述钻杆的侧壁固定连接有从动齿轮，所述钻杆通过从动齿轮与变速齿轮啮合连接，且所述钻杆的侧面固定连接有托架，所述托架延伸到变速齿轮下方，所述传动齿环的内壁固定设置有适配变速齿轮的内齿环。

14、优选的，所述托架的侧面固定设置有加强筋，且所述托架的上表面关于安装杆对称设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的顶端固定连接有平衡托块，所述平衡托块接触变速齿轮的一侧设置有接触滚轮。

15、优选的，所述托架的上表面固定连接有限位套筒，所述缓冲弹簧设置在限位套筒的内侧，所述平衡托块的下表面固定连接有适配限位套筒的缓冲杆，所述缓冲杆延伸进限位套筒内侧并与之滑动连接。

16、本发明公开了一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，其具备的有益效果如下：

17、1、该基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，在钻杆的端部设置进位调节组件配合变速传动组件进行钻杆向下作用力的缓冲调节，通过进位调节组件替换原有直接作用方式，使得动力结构与钻杆之间存在缓冲段，正常研磨时复位弹簧抵紧钻杆，提供钻杆足够的向下作用力，并通过抵紧杆配合进位滑槽进行钻杆与进位套筒的限位驱动，而在平底磨鞋遇到硬度较大的障碍时向下作用力受阻，随着进位套筒的进位钻杆侧面设置的抵紧杆收缩，进而使钻杆脱离进位套筒的限位，进位套筒进入空转，变速传动组件发挥作用，进位套筒的旋转周期通过变速传动组件变速驱动钻杆，在进位调节组件与变速传动组件的缓冲段范围内均可以较慢速度驱动钻杆的旋转研磨作业，避免钻杆受到过大扭矩发生损坏，同时保证平底磨鞋正常的研磨速度。

18、2、该基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，将现有技术中动力设备与钻杆一体化结构替换为动力结构与进位套筒连接，钻杆通过复位弹簧与抵紧杆与进位套筒滑动套接，在钻杆进位时如果平底磨鞋遇到质地坚硬障碍时，抵紧杆在进位楔块的作用下将进位套筒对其的旋转驱动力转化为压缩抵紧弹簧的作用力，使抵紧杆发生进位，进位套筒失去对钻杆的限位，所以不能以进位套筒恒定的转速驱动钻杆同步转动，并随着进位套筒的继续进位，钻杆与进位套筒之间进入由变速传动组件驱动阶段，由此替换成进位套筒驱动变速传动件，再由变速传动件变速驱动钻杆的旋转，避免钻杆扭矩过大造成损坏的问题。

19、3、该基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，抵紧杆通过抵紧弹簧抵紧设置，并设置有调节旋钮进行抵紧弹簧弹力大小的调节，使进位套筒与钻杆之间存在一定大小的限制力，在障碍物硬度正常时进位套筒在该限制作用下可以正常驱动钻杆的进位，而在平底磨鞋受到较大阻力作用时，该阻力分解作用在抵紧杆，超出抵紧弹簧的限位作用，即通过进位楔块压缩抵紧弹簧，使抵紧杆收缩，进位套筒失去对钻杆的限位作用，进位套筒不能直接通过自身的旋转驱动钻杆进行转动进位，避免平底磨鞋受到阻力过大时进位套筒对钻杆依旧施加恒定的作用力导致钻杆扭矩过大造成损坏。

技术特征：

1.一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，包括钻杆(1)、钻头(2)和液泵(3)，所述钻杆(1)的端部连接有钻头(2)，所述钻杆(1)一侧设置有液泵(3)，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，其特征在于：所述进位套筒(401)的一端连接有动力件，所述钻杆(1)的侧面开设有适配抵紧杆(403)的进位孔(6)，所述进位孔(6)的内侧设置有抵紧弹簧(7)，所述进位孔(6)的内侧还设置有进位杆(8)，所述钻杆(1)端部的中心位置插接设置有调节旋钮(9)，所述进位杆(8)与调节旋钮(9)啮合连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，其特征在于：所述抵紧弹簧(7)设置在进位杆(8)与抵紧杆(403)之间，且两个所述进位杆(8)关于调节旋钮(9)对称设置，两个所述进位杆(8)相互靠近的一端对称设置有齿条(10)，所述进位杆(8)通过齿条(10)与调节旋钮(9)啮合连接，且所述调节旋钮(9)的侧面套接设置有阻力胶垫(11)。

4.根据权利要求2所述的一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，其特征在于：所述进位套筒(401)的侧面开设有对应抵紧杆(403)的进位滑槽(12)，所述抵紧杆(403)的端部连接有适配进位滑槽(12)的进位楔块(13)，所述进位套筒(401)的侧面还开设有对应调节旋钮(9)的调节窗(14)。

5.根据权利要求1所述的一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，其特征在于：所述外固定架(501)的外壁固定连接有外部固定结构，所述外固定架(501)与进位套筒(401)同轴且轴承设置，所述变速传动件(502)同轴套接设置在钻杆(1)与进位套筒(401)的外侧。

6.根据权利要求5所述的一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，其特征在于：所述变速传动件(502)包括传动齿环(5021)，所述传动齿环(5021)轴承设置在外固定架(501)的内壁，所述进位套筒(401)的外壁固定连接有对应传动齿环(5021)的驱动凸块(5022)，所述外固定架(501)的内侧设置有与钻杆(1)啮合连接的变速齿轮(5023)。

7.根据权利要求6所述的一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，其特征在于：所述传动齿环(5021)的内壁开设有适配驱动凸块(5022)的安装槽(15)，所述驱动凸块(5022)延伸进安装槽(15)的内部并与传动齿环(5021)滑动卡接，所述外固定架(501)的内壁固定连接有安装杆(16)，所述变速齿轮(5023)滑动套接在安装杆(16)的侧面。

8.根据权利要求7所述的一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，其特征在于：所述钻杆(1)的侧壁固定连接有从动齿轮(17)，所述钻杆(1)通过从动齿轮(17)与变速齿轮(5023)啮合连接，且所述钻杆(1)的侧面固定连接有托架(18)，所述托架(18)延伸到变速齿轮(5023)下方，所述传动齿环(5021)的内壁固定设置有适配变速齿轮(5023)的内齿环(19)。

9.根据权利要求8所述的一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，其特征在于：所述托架(18)的侧面固定设置有加强筋(20)，且所述托架(18)的上表面关于安装杆(16)对称设置有缓冲弹簧(21)，所述缓冲弹簧(21)的顶端固定连接有平衡托块(22)，所述平衡托块(22)接触变速齿轮(5023)的一侧设置有接触滚轮(23)。

10.根据权利要求9所述的一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，其特征在于：所述托架(18)的上表面固定连接有限位套筒(24)，所述缓冲弹簧(21)设置在限位套筒(24)的内侧，所述平衡托块(22)的下表面固定连接有适配限位套筒(24)的缓冲杆(25)，所述缓冲杆(25)延伸进限位套筒(24)内侧并与之滑动连接。

技术总结
本发明公开一种基于井下磨铣工具的平底磨鞋下钻速度控制装置，涉及石油开采设备领域。包括钻杆、进位调节组件和变速传动组件，钻杆一端设置有进位调节组件，进位调节组件的外侧同轴设置有变速传动组件。在钻杆的端部设置进位调节组件与变速传动组件，对钻杆向下的作用力进行缓冲，使动力结构与钻杆之间存在缓冲段，正常研磨时通过抵紧杆配合进位滑槽进行钻杆与进位套筒的限位驱动，而遇到较大阻碍时向下作用力受阻，抵紧杆收缩，钻杆脱离进位套筒的限位，进位套筒通过变速传动组件变速驱动钻杆，在缓冲段范围内均可以较慢速度驱动钻杆的旋转研磨作业，避免钻杆受到过大扭矩发生损坏，同时保证平底磨鞋正常的研磨速度。

技术研发人员：王立君,刘伟,马星
受保护的技术使用者：通化市远通石油机械有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25