一种基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具，属于石油工业机械领域。该基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具从上到下包括依次同轴线连接且内腔连通的上接头、减震筒体、压扭外壳和密封体；在所述减震筒体的内腔中安装有与其同轴线的减震内套和活塞；所述减震内套的上端与上接头连接，下端插入到活塞的内腔中；所述减震筒体的内壁、上接头的下端面、活塞的上端面、减震内套的外壁围合成环形空间，在该环形空间内安装有与其同轴线的圆柱割缝体，其上端与上接头的下端面接触，下端通过连接机构与活塞的上端连接；所述活塞的下端与芯轴的上端连接，所述芯轴的下端依次穿过减震筒体、压扭外壳、密封体的内腔后从密封体的下端面伸出。

【技术实现步骤摘要】
一种基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具
本技术属于石油工业机械领域，具体涉及一种基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具。
技术介绍
使用大尺寸钻具组合进行深井作业时，扭矩的异常波动容易导致钻柱自激振动、钻具扭断、螺杆钻具滞动，导致频繁的上提钻具、泵压的波动，影响钻进效率。钻遇砾石层、硬度大且稳定性较差的地层时，会发生严重的跳钻，对钻头和钻具产生极大的破坏。恒扭矩防失速工具将超出设定转矩时的旋转运动转化为直线运动，防止钻头钻柱失速。通过储存和释放钻井作业中产生的异常扭矩，可实现对钻井扭矩波动实时调整，即“消峰填谷”，解决PDC钻头在硬地层、夹层的憋跳钻、粘滑问题。目前减震储能元件是弹簧，弹簧受井下条件的影响较小，工作频率范围较宽，其弱点是减震元件较易疲劳。为满足井下工作要求，需要弹簧的弹性系数大，而工具内部空间受限，螺旋弹簧的刚度无法满足要求。碟形弹簧弹性系数大，为了满足工具力学、行程要求，需要多组碟簧进行组合，才能满足要求，由此造成工具长度过长，给工具入井带来困难。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具，突破现有恒扭矩防失速工具的弊端，使用圆柱割缝体作为减震储能元件，具有受井下条件的影响较小，不会疲劳、使用时间长，减震储能效果好，对密封要求不高等优点。本技术是通过以下技术方案实现的：一种基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具，其从上到下包括依次同轴线连接且内腔连通的上接头、减震筒体、压扭外壳和密封体；在所述减震筒体的内腔中安装有与其同轴线的减震内套和活塞；所述减震内套的上端与上接头连接，下端插入到活塞的内腔中；所述减震筒体的内壁、上接头的下端面、活塞的上端面、减震内套的外壁围合成环形空间，在该环形空间内安装有与其同轴线的圆柱割缝体，其上端与上接头的下端面接触，下端通过连接机构与活塞的上端连接；所述活塞的下端与芯轴的上端连接，所述芯轴的下端依次穿过减震筒体、压扭外壳、密封体的内腔后从密封体的下端面伸出。所述圆柱割缝体为圆筒状结构，从其一端到另一端加工有螺旋形缝；所述连接机构为与所述圆柱割缝体连成一体的牙形凸起；在所述活塞的上端设有牙形凹槽，牙形凸起插入到牙形凹槽内，与牙形凹槽配合实现扭矩的传递。在所述芯轴位于压扭外壳内腔中的一段的外壁上设有外螺旋，在所述压扭外壳的内壁上设有内螺旋槽，外螺旋与内螺旋槽配合，外螺旋能够在内螺旋槽内移动，进而芯轴能够相对压扭外壳进行旋转。在所述压扭外壳的壁上开有螺纹孔，该螺纹孔将压扭外壳的内螺旋槽与外部连通，在所述螺纹孔内安装有螺塞。所述上接头的上端设有内螺纹，通过该内螺纹与上部钻具连接，下端设有外螺纹和内螺纹，通过该外螺纹与减震筒体连接，通过该内螺纹与减震内套连接。所述减震筒体的两端均设有内螺纹，其上端通过内螺纹与上接头连接，下端通过内螺纹与压扭外壳连接；所述压扭外壳的两端均设有外螺纹，其上端通过外螺纹与减震筒体连接，下端通过外螺纹与密封体连接；在所述活塞的下端设有内螺纹，通过该内螺纹与芯轴连接；在该内螺纹处设有紧定螺钉；所述芯轴的上端设有外螺纹，通过该外螺纹与活塞连接；所述芯轴的下端设有外螺纹，通过该外螺纹与下部钻具连接；所述密封体的上端设有内螺纹，通过该内螺纹与压扭外壳相连。在所述减震内套的上端设有密封槽和外螺纹，通过该外螺纹与上接头连接，在该密封槽内安装有第一密封机构，用于减震内套的外壁与上接头的内壁之间的密封；所述减震内套的下端面与芯轴的上端面之间留有间隙，初始状态时该间隙小于圆柱割缝体的最大变形距离。在所述活塞上端的内壁设有密封槽，在该密封槽内安装有第二密封机构，用于活塞的内壁与减震内套的外壁之间的密封；在所述活塞下端的外壁上设有密封槽，在该密封槽内安装有第三密封机构，用于活塞的外壁与减震筒体的内壁之间的密封；在所述活塞下端的内壁上设有密封槽，在该密封槽内安装有第四密封机构，用于活塞的内壁与芯轴的外壁之间的密封；所述密封体的下端内壁上设有密封槽，在该密封槽内安装有第五密封机构，用于密封体的内壁与芯轴的外壁之间的密封。所述第一密封机构、第四密封机构采用O型密封圈，第二密封机构、第三密封机构、第五密封机构采用适用于滑动密封的密封机构。与现有技术相比，本技术的有益效果是：使用本技术钻井防失速工具将超出设定转矩时的旋转运动转化为直线运动，防止钻头钻柱失速。通过储存和释放钻井作业中产生的异常扭矩，可实现对钻井扭矩波动实时调整，即“消峰填谷”，解决PDC钻头在硬地层、夹层的憋跳钻、粘滑问题，具有以下效果：(1)减少卡滑现象的发生，避免钻具扭振，防止钻具断裂；(2)防止钻头崩齿、损坏，提高钻头寿命；(3)防止井下钻井工具和随钻测量仪器的损坏。附图说明图1-1是钻井防失速工具组成图图1-2是图1-1中的B-B向视图图2-1是圆柱割缝体的右视图图2-2是圆柱割缝体的主视图图2-3是圆柱割缝体的立体图图3是活塞图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细描述：如图1-1和图1-2所示，本技术所述的一种基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具主要由上接头1、第一密封机构2、减震筒体3、减震内套4、减震元件5、第二密封机构6、活塞7、第三密封机构8、第四密封机构9、紧定螺钉10、螺塞11、芯轴12、压扭外壳13、密封体14、第五密封机构15组成使用时安装在钻柱管串中。圆柱割缝体的结构如图2-1至图2-3所示。其中，上接头1的两端有螺纹，分别与上部钻具、减震筒体3相连。减震筒体3两端有螺纹，分别与上接头1、压扭外壳13相连。压扭外壳13两端有螺纹，分别与减震筒体3、密封体14相连；压扭外壳13内部有内螺旋槽，与芯轴12的外螺旋相配合；压扭外壳13上有螺纹孔，用于安装螺塞11，可通过该螺纹孔向工具内倒入润滑油，使得压扭外壳13与芯轴12的螺旋配合运动更加顺畅；入井前使用螺塞11堵住该螺纹孔，防止润滑油溢出和井筒内的泥浆进入工具内部。减震内套4上端设有密封槽和螺纹，第一密封机构2安装在该密封槽中，起到密封作用；减震内套4上端通过螺纹与上接头1相连，减震内套4的下端插入到活塞7内中，。减震筒体3与减震内套4的环形空间安装圆柱割缝体5。圆柱割缝体5一端设有牙形凸起，与活塞7上端的牙形凹槽相配合，用于传递扭矩。如图3所示，活塞7下端有内螺纹，用于与芯轴12相连；通过紧定螺钉10加强该螺纹副的连接强度，防止活塞7与芯轴12发生周向位移；活塞7上端的内周、下端的外周上分别设置有密封槽，用于安装第二密封机构6、第三密封机构8、第四密封机构9。芯轴12上端设置有螺纹，用于与活塞7连接，减震内套的下端面与芯轴的上端面之间留有间隙，当芯轴向上移动时，圆柱割缝体变短，该间隙也变小，为防止圆柱割缝体变形过大而损坏，初始状态时该间隙应小于圆柱割缝体的最大变形距离，起到保护作用；芯轴12的中部有外螺旋，用于与压扭外壳13的内螺旋槽配合；芯轴12下端有螺纹，用于与下部钻具(钻头)相连。密封体14上端设置有螺纹，用于与压扭外壳13相连；密封体14下端内周上有密封槽，用于安装第五密封机构15。所述第一密封机构、第四密封机构采用O型密封圈即可，因为这两处没有相对滑动，而第二密封机构、第三密封机构、第五密封机构需要采用适用于滑动密封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具，其特征在于：所述基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具从上到下包括依次同轴线连接且内腔连通的上接头、减震筒体、压扭外壳和密封体；在所述减震筒体的内腔中安装有与其同轴线的减震内套和活塞；所述减震内套的上端与上接头连接，下端插入到活塞的内腔中；所述减震筒体的内壁、上接头的下端面、活塞的上端面、减震内套的外壁围合成环形空间，在该环形空间内安装有与其同轴线的圆柱割缝体，其上端与上接头的下端面接触，下端通过连接机构与活塞的上端连接；所述活塞的下端与芯轴的上端连接，所述芯轴的下端依次穿过减震筒体、压扭外壳、密封体的内腔后从密封体的下端面伸出；所述圆柱割缝体为圆筒状结构，从其一端到另一端加工有螺旋形缝；所述连接机构为与所述圆柱割缝体连成一体的牙形凸起；在所述活塞的上端设有牙形凹槽，牙形凸起插入到牙形凹槽内，与牙形凹槽配合实现扭矩的传递。

【技术特征摘要】
1.一种基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具，其特征在于：所述基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具从上到下包括依次同轴线连接且内腔连通的上接头、减震筒体、压扭外壳和密封体；在所述减震筒体的内腔中安装有与其同轴线的减震内套和活塞；所述减震内套的上端与上接头连接，下端插入到活塞的内腔中；所述减震筒体的内壁、上接头的下端面、活塞的上端面、减震内套的外壁围合成环形空间，在该环形空间内安装有与其同轴线的圆柱割缝体，其上端与上接头的下端面接触，下端通过连接机构与活塞的上端连接；所述活塞的下端与芯轴的上端连接，所述芯轴的下端依次穿过减震筒体、压扭外壳、密封体的内腔后从密封体的下端面伸出；所述圆柱割缝体为圆筒状结构，从其一端到另一端加工有螺旋形缝；所述连接机构为与所述圆柱割缝体连成一体的牙形凸起；在所述活塞的上端设有牙形凹槽，牙形凸起插入到牙形凹槽内，与牙形凹槽配合实现扭矩的传递。2.根据权利要求1所述的基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具，其特征在于：在所述芯轴位于压扭外壳内腔中的一段的外壁上设有外螺旋，在所述压扭外壳的内壁上设有内螺旋槽，外螺旋与内螺旋槽配合，外螺旋能够在内螺旋槽内移动，进而芯轴能够相对压扭外壳进行旋转。3.根据权利要求2所述的基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具，其特征在于：在所述压扭外壳的壁上开有螺纹孔，该螺纹孔将压扭外壳的内螺旋槽与外部连通，在所述螺纹孔内安装有螺塞。4.根据权利要求3所述的基于圆柱割缝体储能的钻井防失速工具，其特征在于：所述上接头的上端设有内螺纹，通过该内螺纹与上部钻具连接，下端设有外螺纹和内螺纹，通过该外螺纹与减震筒体连接，通过该内螺纹与减震内套连接；所述减震...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晨熙，何汉平，崔晓杰，程光明，赵向阳，赵建军，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11