專利名稱：一種鉆頭、鉆柱減振工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于石油天然氣鉆井及地質(zhì)勘探鉆井的鉆頭、鉆柱減振工 具，屬于鉆井工具。
背景技術(shù)：
鉆柱的振動現(xiàn)象是在直井鉆井中經(jīng)常遇到的復(fù)雜情況。特別是勘探領(lǐng)域越來越寬 廣，所鉆地層的巖性硬度等狀況越來越復(fù)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(chǎn)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(yīng)對切削齒壽命的影響更加明顯。另外，當(dāng)鉆柱振 動比較嚴(yán)重時，往往引起鉆機和井架的強烈振動，對地面設(shè)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(fù)雜的動力學(xué)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(yīng)用有較大的局限。另一方面，液力加壓器對PDC鉆頭 鉆進(jìn)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(nèi)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(dá)到上述目的，本實用新型解決此技術(shù)問題的技術(shù)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(jié)構(gòu)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(nèi)部設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動，彈簧處于自然狀態(tài)。當(dāng)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(fù)彈簧自然長度，于是彈簧對鉆頭連接塊產(chǎn)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(shù)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。

圖1為本實用新型一種鉆頭、鉆柱減振工具的結(jié)構(gòu)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
以下結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型作進(jìn)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(shè)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(nèi)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(shè)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(zhuǎn)動，當(dāng)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(chǎn)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?；ㄦI3內(nèi)開有鉆井液通道5，鉆井液能通過鉆井液通道進(jìn)入井底。本實用新型實際投入生產(chǎn)時不需改變鉆鋌的原有結(jié)構(gòu)，具有較大的工程應(yīng)用價 值。
權(quán)利要求一種鉆頭、鉆柱減振工具，由連接塊、花鍵、彈簧組成，其特征在于該減振工具上部為鉆鋌連接塊(1)，下部為鉆頭連接塊(2)；在鉆鋌連接塊(1)和鉆頭連接塊(2)內(nèi)部設(shè)置有花鍵(3)；在鉆鋌連接塊(1)與鉆頭連接塊(2)之間安裝有彈簧(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的減振工具，其特征是花鍵(3)內(nèi)開有鉆井液通道(5)，花 鍵(3)的下端直徑大于花鍵的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的減振工具，其特征是彈簧(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。
專利摘要本實用新型涉及一種用于石油天然氣鉆井及地質(zhì)勘探鉆井的鉆頭、鉆柱減振工具。它能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鉆頭鉆井過程中鉆頭緩沖、增效問題。其技術(shù)方案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內(nèi)部設(shè)置有花鍵；在鉆鋌連接塊和鉆頭連接塊之間安裝有彈簧?；ㄦI內(nèi)開有鉆井液通道。彈簧上端和下端分別固定在鉆鋌連接塊和鉆頭連接塊上。本減振工具上彈簧對鉆頭的機械緩沖作用減輕了鉆頭的縱振和動載荷，增加了鉆頭和鉆柱的壽命，同時提高了鉆頭綜合性能和工作效率，用于石油天然氣鉆井及地質(zhì)勘探鉆井工程中。
文檔編號E21B17/10GK201661248SQ20102014720
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者馮超, 楊立源, 楊迎新, 董波, 邱奕龍 申請人:西南石油大學(xué)