專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有提高鉆柱延伸能力的井下動(dòng)力鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于鉆大位移井或水平井，具有提高鉆柱延伸能力的井下動(dòng)力鉆具。
背景技術(shù)：
大位移井是定向井、水平井、深井、超深井等技術(shù)的綜合體現(xiàn)，結(jié)合水平井技術(shù)的應(yīng)用不僅大大提高單井產(chǎn)量和油氣田采收率，降低油氣開(kāi)發(fā)成本，更是邊際油氣藏、灘海油氣藏開(kāi)發(fā)的有力手段，但鉆進(jìn)時(shí)一個(gè)重要特征一高摩阻、高扭矩，導(dǎo)致水平段長(zhǎng)度受限，抑制了該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。同時(shí)，井眼凈化不充分導(dǎo)致井下復(fù)雜事故甚至整口井報(bào)廢的事故也時(shí)有發(fā)生。提高大位移井、水平井的延伸能力以及有效的降低摩阻扭矩，充分凈化井眼是大位移井、水平井技術(shù)成功的關(guān)鍵。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的:提供一種具有提高鉆柱井下延伸能力、減小摩擦阻力的工具，特別提出一種鉆大位移井或水平井用的井下動(dòng)力工具。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型解決此技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種具有提高鉆柱延伸能力的井下動(dòng)力鉆具，包括上止推接頭(I )、上錐形卡箍(2)、導(dǎo)流槽(3)、套筒(4)、下錐形卡箍(5)、下止推接頭(6)、蓋板(7)、滾輪定位內(nèi)襯(8)、滾輪(9 )、左斜齒輪(10 )、右斜齒輪(11)、傘齒輪(12 )、從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架(13 )、從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(14)、主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(15)、主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架(16)、蝸輪(17)、隔板(18)、彈簧(19)、伸縮芯軸(20)、擋板(21)、蝸桿芯軸(22);從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(14) 一端固定傘齒輪(12)，一端通過(guò)帶坡度的楔形齒與主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(15)嚙合，并安裝于伸縮芯軸(20)上；主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(15)另一端安裝蝸輪(17)，用隔板(18)固定，彈簧(19)安裝于伸縮芯軸(20)上且位于隔板(18)和擋板(21)之間，通過(guò)擋板(21)固定彈簧(19);蝸輪(17)與蝸桿芯軸(22)通過(guò)蝸桿芯軸(22)上的螺旋齒嚙合。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)單向伸縮并單向傳遞扭矩，當(dāng)上提下放鉆柱或停鉆時(shí)，由于傘齒輪與左右斜齒輪分離，滾輪的扭矩不會(huì)對(duì)套筒產(chǎn)生不利影響。進(jìn)一步的給出牽弓I機(jī)構(gòu)的連接關(guān)系，傘齒輪在軸向移動(dòng)一段距離后同時(shí)與左斜齒輪和右斜齒輪嚙合；左斜齒輪固定于一個(gè)滾輪傳動(dòng)軸的一端，右斜齒輪固定于另一個(gè)滾輪傳動(dòng)軸的一端；左斜齒輪、右斜齒輪、兩個(gè)帶傳動(dòng)軸的滾輪均放置于滾輪定位內(nèi)襯中，滾輪定位內(nèi)襯嵌入設(shè)于套筒上的孔中并用螺釘固定，滾輪定位內(nèi)襯上設(shè)置蓋板；傘齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)滾輪向前運(yùn)動(dòng)，形成牽弓I機(jī)構(gòu)，提供軸向牽弓I力。優(yōu)選的一個(gè)方案為，蝸桿芯軸與按相位角120°分布的三組六個(gè)蝸輪哨合,形成六個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在三組配合套筒的周向上設(shè)置相位角為120°的三組六個(gè)相同的孔，每個(gè)孔中安裝一個(gè)滾輪定位內(nèi)襯，這樣的設(shè)置可以保證爬行輪在任意周向方位與井壁接觸，提供軸向牽引力。將傘齒輪和蝸輪分別安裝于從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒和主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒上，從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒和主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒分別安裝于通過(guò)螺釘固定在套筒內(nèi)的從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架和主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架上并通過(guò)軸心的伸縮芯軸保持同軸，伸縮芯軸一端安裝的彈簧和擋板使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保持收縮狀態(tài)。再將滾輪定位內(nèi)襯嵌入孔中并用螺釘固定，左斜齒輪固定于一個(gè)滾輪傳動(dòng)軸的一端，右斜齒輪固定于另一個(gè)滾輪傳動(dòng)軸的一端；左斜齒輪、右斜齒輪、兩個(gè)帶傳動(dòng)軸的滾輪均放置在滾輪定位內(nèi)襯中，加上蓋板，滾輪定位內(nèi)襯與蓋板用螺釘固定。最后將蝸桿芯軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)套筒內(nèi)，讓蝸輪與蝸桿嚙合，以提供牽引動(dòng)力。當(dāng)蝸桿芯軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)傘齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，扭矩通過(guò)左斜齒輪和右斜齒輪傳遞到滾輪傳動(dòng)軸，最后帶動(dòng)滾輪向前轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生牽引力，起到牽引鉆柱軸向前進(jìn)，減磨降阻的功效。進(jìn)一步的給出卡緊機(jī)構(gòu)的連接關(guān)系，為了達(dá)到蝸桿芯軸隨鉆柱旋轉(zhuǎn)而套筒相對(duì)靜止的效果，上止推接頭和下止推接頭內(nèi)部分別通過(guò)螺紋與蝸桿芯軸連接，上止推接頭和下止推接頭外部分別與上錐形卡箍和下錐形卡箍通過(guò)動(dòng)密封機(jī)構(gòu)連接，通過(guò)套筒端面的鍵槽和固定銷(xiāo)依次配合卡緊的三個(gè)套筒上端通過(guò)固定銷(xiāo)與帶鍵槽的上錐形卡箍卡緊，下錐形卡箍的固定銷(xiāo)插入最下端套筒的鍵槽中卡緊固定；保證上錐形卡箍、三組套筒和下錐形卡箍在鉆柱轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相對(duì)靜止，減小鉆柱扭矩；滾輪使套筒與井壁的滑動(dòng)摩擦變成滾動(dòng)摩擦，減小摩擦阻力。本實(shí)用新型上止推接頭兩端均為母接頭，一端連接鉆桿，另一端連接蝸桿芯軸；而下止推接頭兩端則為一公一母接頭，公接頭接鉆桿，母接頭固定蝸桿芯軸；同時(shí)，上下止推接頭外部具有臺(tái)階，能將上下錐形卡箍與套筒卡緊，以達(dá)到將鉆桿的扭矩傳遞給蝸桿芯軸并且越扭越緊的效果。本實(shí)用新型上錐形卡箍固定套筒的端面周向270°的夾角內(nèi)開(kāi)有厚度與導(dǎo)流槽深度相同的30°鍵槽五個(gè)，依次間隔30°，剩余90°的夾角正中間開(kāi)導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽呈螺旋狀，螺距為一個(gè)套筒長(zhǎng)度的三倍，導(dǎo)流槽深度等于上錐形卡箍?jī)啥嗣嫱鈴讲钪档囊话?。下錐形卡箍固定套筒的端面周向270°的夾角鑄有厚度與導(dǎo)流槽深度相同的30°鍵槽五個(gè)，依次間隔30°，剩余90°的夾角正中間開(kāi)導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽呈螺旋狀，螺距為一個(gè)套筒長(zhǎng)度的三倍，導(dǎo)流槽深度等于下錐形卡箍?jī)啥嗣嫱鈴讲钪档囊话搿＝Y(jié)構(gòu)優(yōu)化后的上下錐形卡箍的斜面錐度為18°，在上下錐形卡箍錐面及表面噴涂硬質(zhì)合金層，提高該工具抗磨損和抗沖蝕能力，延長(zhǎng)工具的使用壽命。本實(shí)用新型導(dǎo)流槽從上錐形卡箍開(kāi)始，從套筒端面90°的夾角穿過(guò)并位于套筒開(kāi)孔的正前方，呈螺旋狀繞套筒向下延伸并止于錐形卡箍，增強(qiáng)井底凈化能力的同時(shí)，讓滾輪與井壁的作用力增強(qiáng)，提高鉆柱的延伸能力。上止推接頭與蝸桿芯軸螺紋連接傳遞鉆進(jìn)扭矩和軸向壓力，通過(guò)鍵槽和固定銷(xiāo)裝配的三個(gè)相同套筒和下止推接頭與安裝動(dòng)密封機(jī)構(gòu)的上下錐形卡箍形成卡緊機(jī)構(gòu)，上下錐形卡箍通過(guò)鍵槽和固定銷(xiāo)卡緊三個(gè)套筒。蝸桿芯軸與按相位角120°分布的三組六個(gè)蝸輪嚙合時(shí)，通過(guò)六個(gè)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)單向傳遞扭矩于左斜齒輪和右斜齒輪，帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生軸向牽引力。旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，鉆柱帶動(dòng)軸向牽引機(jī)構(gòu)主動(dòng)向前推進(jìn)，套筒不轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引鉆柱軸向前進(jìn)。本實(shí)用新型具有軸向牽引鉆柱、減摩降阻、提高大位移井或水平井鉆柱延伸能力的效能。[0016]本實(shí)用新型的滾輪是通過(guò)蓋板經(jīng)螺釘固定在滾輪定位內(nèi)襯里的，蓋板和滾輪定位內(nèi)襯的弧度與套筒相同，能完全嵌入套筒中實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，降低蓋板及滾輪定位內(nèi)襯與井壁的摩擦損壞。滾輪磨損后只需更換新滾輪，而套筒、蓋板以及滾輪定位內(nèi)襯可以繼續(xù)使用，有利于降低鉆井成本。本實(shí)用新型可以根據(jù)不同地層換用不同的爬行輪以提高爬行效率。本實(shí)用新型具有的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型一種具有提高鉆柱延伸能力的井下動(dòng)力鉆具，在鉆進(jìn)時(shí)套筒相對(duì)靜止，減小了扭矩；滾輪不僅能將鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩轉(zhuǎn)換成滾輪軸向的牽引力，還能降低鉆進(jìn)時(shí)的摩擦阻力；提升鉆井效率的同時(shí)牽引鉆柱前進(jìn)，提高了大位移井或水平井的延伸能力。本實(shí)用新型為大位移井或水平井技術(shù)提供了一種新的裝備。

圖1是本實(shí)用新型具有提高鉆柱延伸能力的井下動(dòng)力鉆具的三維視圖。圖2是本實(shí)用新型具有提高鉆柱延伸能力的井下動(dòng)力鉆具的結(jié)構(gòu)視圖。圖3是圖2中位置A局部放大示意圖。圖4是圖2中位置B局部放大圖，為本實(shí)用新型的卡緊機(jī)構(gòu)示意圖。圖5是上錐形卡箍三維視圖。圖6是下錐形卡箍三維視圖。圖7是圖1中A-A視圖，為本實(shí)用新型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。圖8是圖1中B-B視圖，為本實(shí)用新型的牽引機(jī)構(gòu)示意圖。圖9是圖8中位置C局部放大示意圖。圖10是本實(shí)用新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)視圖。圖11是本實(shí)用新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不工作時(shí)的三維視圖。圖12是本實(shí)用新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作時(shí)的三維視圖。圖13是本實(shí)用新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分解視圖。圖中標(biāo)號(hào):1_上止推接頭、2-上錐形卡箍、3-導(dǎo)流槽、4-套筒、5-下錐形卡箍、6-下止推接頭、7-蓋板、8-滾輪定位內(nèi)襯、9-滾輪、10-左斜齒輪、11-右斜齒輪、12-傘齒輪、13-從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架、14-從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒、15-主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒、16-主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架、17-蝸輪、18-隔板、19-彈簧、20-伸縮芯軸、21-擋板、22-蝸桿芯軸。
具體實(shí)施方式
下面的實(shí)施例可以使本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員更全面的理解本實(shí)用新型，但不以任何方式限制本實(shí)用新型。本實(shí)用新型實(shí)施例，一種具有提高鉆柱延伸能力的井下動(dòng)力鉆具，如附圖1、圖2、圖3、圖4和圖10所示，包括上止推接頭1、上錐形卡箍2、導(dǎo)流槽3、套筒4、下錐形卡箍5、下止推接頭6、蓋板7、滾輪定位內(nèi)襯8、滾輪9、左斜齒輪10、右斜齒輪11、傘齒輪12、從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架13、從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14、主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15、主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架16、蝸輪17、隔板18、彈簧19、伸縮芯軸20、擋板21和蝸桿芯軸22。通過(guò)滾輪9、左斜齒輪10、右斜齒輪11、傘齒輪12、從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架13、從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14、主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15、主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架16、蝸輪17、隔板18、彈簧19、伸縮芯軸20、擋板21和蝸桿芯軸22的組合作用，使該工具在鉆進(jìn)過(guò)程中具有提高鉆柱井下延伸能力的功能。蝸輪17與蝸桿芯軸22通過(guò)蝸桿芯軸22上的螺旋齒嚙合，將鉆柱鉆進(jìn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)能量部分轉(zhuǎn)換成工具軸向牽引力。蝸桿芯軸22轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)蝸輪17轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪17通過(guò)主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15將從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14軸向推出，讓傘齒輪12與左斜齒輪10和右斜齒輪11嚙合并轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)將動(dòng)力傳遞到左斜齒輪10和右斜齒輪11，最后經(jīng)過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)滾輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引鉆柱前進(jìn)。如圖1、圖2和圖4所示，為了達(dá)到蝸桿芯軸22隨鉆柱旋轉(zhuǎn)而套筒4相對(duì)靜止的效果，上止推接頭I和下止推接頭6內(nèi)部分別通過(guò)螺紋與蝸桿芯軸22連接，上止推接頭I和下止推接頭6外部分別與上錐形卡箍2和下錐形卡箍5通過(guò)動(dòng)密封機(jī)構(gòu)連接，通過(guò)鍵槽和固定銷(xiāo)裝配的三段相同的套筒4開(kāi)有螺旋導(dǎo)流槽3，兩端分別與上錐形卡箍2和下錐形卡箍5通過(guò)鍵槽固定，當(dāng)蝸桿芯軸22轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上錐形卡箍2、導(dǎo)流槽3、套筒4和下錐形卡箍5相對(duì)靜止，減小鉆柱扭矩。本實(shí)用新型上止推接頭I兩端均為母接頭，一端連接鉆桿，另一端連接蝸桿芯軸22 ;而下止推接頭6兩端則為一公一母接頭，公接頭接鉆桿，母接頭固定蝸桿芯軸22 ;同時(shí)，上止推接頭I和下止推接頭6外部具有臺(tái)階，能將上錐形卡箍2、下錐形卡箍5與套筒4扣緊，以達(dá)到將鉆桿的扭矩傳遞給蝸桿芯軸22并且越扭越緊的效果。本實(shí)用新型導(dǎo)流槽3從上錐形卡箍2開(kāi)始，從套筒4固定銷(xiāo)端面90°夾角中間穿過(guò)，并位于滾輪9正前方，呈螺旋狀繞套筒4向下延伸并止于下錐形卡箍5，增強(qiáng)井底凈化能力。本實(shí)用新型提供的具有提高鉆柱延伸能力的井下動(dòng)力鉆具，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的上錐形卡箍2和下錐形卡箍5的斜面錐度為18°，在上錐形卡箍2和下錐形卡箍5錐面噴涂硬質(zhì)合金層，提高該工具抗磨損和抗沖蝕能力，延長(zhǎng)工具的使用壽命。如圖5和圖6所示，上錐形卡箍2大直徑端面周向270°的夾角內(nèi)開(kāi)有厚度與導(dǎo)流槽3深度相同的30°鍵槽五個(gè)，依次間隔30°，剩余90°的夾角正中間開(kāi)導(dǎo)流槽3，導(dǎo)流槽3呈螺旋狀，螺距為一個(gè)套筒長(zhǎng)度的三倍，導(dǎo)流槽3深度等于上錐形卡箍2兩端面外徑差值的一半。下錐形卡箍5大直徑端面周向270°的夾角鑄有厚度與導(dǎo)流槽3深度相同的30°鍵槽五個(gè)，依次間隔30°，剩余90°的夾角正中間開(kāi)導(dǎo)流槽3，導(dǎo)流槽3呈螺旋狀，螺距為一個(gè)套筒長(zhǎng)度的三倍，導(dǎo)流槽3深度等于下錐形卡箍5兩端面外徑差值的一半。如圖7和圖10所示，蝸桿芯軸22與蝸輪17通過(guò)蝸桿芯軸22上的螺旋齒嚙合，蝸輪17安裝于主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15的一端，用隔板18固定，主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15的另一端通過(guò)帶坡度的楔形槽與從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14楔形齒嚙合，從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14的另一端安裝傘齒輪12，將蝸輪17、主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15、從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14和傘齒輪12的組合機(jī)構(gòu)同時(shí)安裝于伸縮芯軸20，安裝彈簧19于伸縮芯軸20上，通過(guò)隔板18和擋板21固定，并通過(guò)擋板21調(diào)節(jié)彈簧19壓縮強(qiáng)度；將主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架16和從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架13分別扣入主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15和從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14凹槽中，固定于套筒4內(nèi)，實(shí)現(xiàn)蝸桿芯軸22順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，蝸輪17驅(qū)動(dòng)主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14、傘齒輪12、伸縮芯軸20則按右手規(guī)則軸向移動(dòng)一段距離后，隨主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15 —起順時(shí)針旋轉(zhuǎn),形成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。[0042]蝸桿芯軸22與按相位角120°分布的三組六個(gè)蝸輪17嚙合，形成三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在三組配合套筒4的周向上設(shè)置相位角為120°的三組六個(gè)相同的孔，每個(gè)孔中安裝一個(gè)滾輪定位內(nèi)襯8，并蓋上蓋板7，這樣的設(shè)置可以保證滾輪9在任意周向方位與井壁接觸，提供軸向牽引力。如圖3、圖8和圖9所示，傘齒輪12在軸向移動(dòng)一段距離后與左斜齒輪10和右斜齒輪11哨合；左斜齒輪10固定于一個(gè)滾輪9傳動(dòng)軸的一端,右斜齒輪12固定于另一個(gè)滾輪9傳動(dòng)軸的一端；左斜齒輪10、右斜齒輪11、兩個(gè)帶傳動(dòng)軸的滾輪9均放置在滾輪定位內(nèi)襯8中，滾輪定位內(nèi)襯8嵌入設(shè)于套筒4上的孔中并用螺釘固定，滾輪定位內(nèi)襯8上設(shè)置蓋板7 ;傘齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)滾輪9向前運(yùn)動(dòng)，形成牽引機(jī)構(gòu)，提供軸向牽引力。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)單向傳動(dòng)，當(dāng)上提下放鉆柱或停鉆時(shí)，由于傘齒輪12與左斜齒輪10和右斜齒輪11分離，滾輪9的轉(zhuǎn)動(dòng)并不會(huì)對(duì)鉆柱產(chǎn)生扭矩。如圖10、圖11、圖12和圖13所示，主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15表面周向開(kāi)有一道矩形凹槽，端面開(kāi)有楔形槽，將主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架16的固定支扣入矩形凹槽；從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14表面周向開(kāi)有一道“凸”字形凹槽，在“凸”字形凹槽的軸向開(kāi)有六道均布相同直角梯形槽，端面鑄有楔形齒，從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架13的固定支帶有斜度并將其扣入直角梯形槽，讓固定支斜面與直角梯形槽的斜面貼合；固定從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架13和主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架16 ;主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15不旋轉(zhuǎn)時(shí)，主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15端面的楔形槽與從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14楔形齒嚙合；從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架13的固定支斜面與直角梯形槽的斜面貼合。主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15旋轉(zhuǎn)時(shí)，主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15端面的楔形槽、主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架16、從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14端面的楔形齒及表面的直角梯形槽和從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架13共同作用產(chǎn)生軸向推力，主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15的楔形槽與從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14楔形齒分離；從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架13的固定支斜面與從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14直角梯形槽的斜面分離同時(shí)進(jìn)入從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14的“凸”字形凹槽，推動(dòng)從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14、傘齒輪12、伸縮芯軸20按右手規(guī)則軸向移動(dòng)一段距離后隨主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15 —起順時(shí)針旋轉(zhuǎn),形成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型一種具有提高鉆柱延伸能力的井下動(dòng)力鉆具通過(guò)上述實(shí)施方式，最終實(shí)現(xiàn):上止推接頭I和下止推接頭6內(nèi)部分別通過(guò)螺紋與蝸桿芯軸22連接，并同時(shí)隨鉆柱順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿芯軸22帶動(dòng)蝸輪17轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪17通過(guò)主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒15旋轉(zhuǎn)將從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒14軸向推出，使傘齒輪12與左斜齒輪10和右斜齒輪11同時(shí)嚙合并轉(zhuǎn)動(dòng)，將動(dòng)力傳遞到左斜齒輪10和右斜齒輪11，最后經(jīng)過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引鉆柱前進(jìn)；同時(shí)，上止推接頭I和下止推接頭6外部分別與上錐形卡箍2和下錐形卡箍5通過(guò)動(dòng)密封機(jī)構(gòu)連接，通過(guò)鍵槽和固定銷(xiāo)裝配的三個(gè)相同套筒4開(kāi)有螺旋導(dǎo)流槽3，兩端分別與上錐形卡箍2和下錐形卡箍5通過(guò)鍵槽固定，當(dāng)上止推接頭1、蝸桿芯軸22、下止推接頭6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上錐形卡箍
2、導(dǎo)流槽3、套筒4和下錐形卡箍5相對(duì)靜止，最終實(shí)現(xiàn)提高鉆柱延伸能力的功效。使用該工具時(shí)要特別注意本具有提高鉆柱延伸能力的井下動(dòng)力鉆具與鉆柱的聯(lián)接方向。配合本實(shí)用新型使用，鉆柱只能順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種具有提高鉆柱延伸能力的井下動(dòng)力鉆具，其特征在于，包括上止推接頭(I)、上錐形卡箍(2)、導(dǎo)流槽(3)、套筒(4)、下錐形卡箍(5)、下止推接頭(6)、蓋板(7)、滾輪定位內(nèi)襯(8)、滾輪(9)、左斜齒輪(10)、右斜齒輪(11)、傘齒輪(12)、從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架(13)、從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(14)、主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(15)、主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架(16)、蝸輪(17)、隔板(18 )、彈簧(19 )、伸縮芯軸(20 )、擋板(21)、蝸桿芯軸(22 );從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(14) 一端固定傘齒輪(12)，一端通過(guò)帶坡度的楔形齒與主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(15)嚙合，并安裝于伸縮芯軸(20)上；主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(15)另一端安裝蝸輪(17)，用隔板(18)固定，彈簧(19)安裝于伸縮芯軸(20)上且位于隔板 (18)和擋板(21)之間，通過(guò)擋板(21)固定彈簧(19);蝸輪(17)與蝸桿芯軸(22)通過(guò)蝸桿芯軸(22)上的螺旋齒嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下動(dòng)力鉆具，其特征在于，主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(15)表面周向開(kāi)有一道矩形凹槽，端面開(kāi)有楔形槽，將主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架(16)的固定支扣入該矩形凹槽；從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(14)表面周向開(kāi)有一道“凸”字形凹槽，在“凸”字形凹槽的軸向開(kāi)有六道均布相同直角梯形槽，端面鑄有楔形齒，從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架(13)的固定支帶有斜度并將其扣入直角梯形槽，讓固定支斜面與直角梯形槽的斜面貼合；固定從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架(13)和主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒固定支架(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下動(dòng)力鉆具，其特征在于:從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(14)無(wú)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，傘齒輪(12)與左斜齒輪(10)和右斜齒輪(11)分離；從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(14)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，傘齒輪(12)同時(shí)與左斜齒輪(10)和右斜齒輪(11)嚙合；左斜齒輪(10)和右斜齒輪(11)分別固定于兩個(gè)滾輪(9)傳動(dòng)軸的一端；從動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒(14)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)傘齒輪(12)轉(zhuǎn)動(dòng),傘齒輪(12)帶動(dòng)兩個(gè)滾輪(12)向前運(yùn)動(dòng),提供牽引力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下動(dòng)力鉆具，其特征在于:套筒(4)一端周向270°的夾角內(nèi)鑄有厚度與導(dǎo)流槽(3)深度相同的30°固定銷(xiāo)五個(gè)，依次間隔30°，剩余90°的夾角正中間開(kāi)導(dǎo)流槽(3);另一端開(kāi)有相同形狀、大小、數(shù)量和排列的鍵槽；通過(guò)鍵槽和固定銷(xiāo)配合卡緊三個(gè)套筒(4)，并在相位角為120°的位置分別開(kāi)三組六個(gè)相同的孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下動(dòng)力鉆具，其特征在于:導(dǎo)流槽(3)開(kāi)口位置從上錐形卡箍(2)開(kāi)始，從套筒(4)固定銷(xiāo)端面90°夾角中間穿過(guò)，并位于滾輪(9)正前方，呈螺旋狀向鍵槽端延伸，螺距為一個(gè)套筒(4)本體長(zhǎng)度三倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下動(dòng)力鉆具，其特征在于:上錐形卡箍(2)大直徑端面周向270°的夾角內(nèi)開(kāi)有厚度與導(dǎo)流槽(3)深度相同的30°鍵槽五個(gè)，依次間隔30°，剩余90°的夾角正中間開(kāi)導(dǎo)流槽(3)，導(dǎo)流槽(3)呈螺旋狀，螺距為一個(gè)套筒(4)長(zhǎng)度的三倍，導(dǎo)流槽(3)深度等于上錐形卡箍(2)兩端面外徑差值的一半；下錐形卡箍(5)大直徑端面周向270°的夾角鑄有厚度與導(dǎo)流槽(3)深度相同的30°鍵槽五個(gè)，依次間隔30°，剩余90°的夾角正中間開(kāi)導(dǎo)流槽(3)，導(dǎo)流槽(3)呈螺旋狀，螺距為一個(gè)套筒(4)長(zhǎng)度的三倍，導(dǎo)流槽(3)深度等于下錐形卡箍(5)兩端面外徑差值的一半。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下動(dòng)力鉆具，其特征在于:通過(guò)套筒(4)端面的鍵槽和固定銷(xiāo)依次配合卡緊三個(gè)套筒(4)，最上端的套筒(4)通過(guò)固定銷(xiāo)與帶鍵槽的上錐形卡箍(2)卡緊，將下錐形卡箍(5)的固定銷(xiāo)插入最下端套筒(4)的鍵槽中卡緊。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有提高鉆柱延伸能力的井下動(dòng)力鉆具，包括上止推接頭、上錐形卡箍、套筒、滾輪、滾輪定位內(nèi)襯、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、蝸桿芯軸、下止推接頭、下錐形卡箍和導(dǎo)流槽等組成。上止推接頭與蝸桿芯軸螺紋連接傳遞鉆進(jìn)扭矩和軸向壓力，同時(shí)配合套筒和下止推接頭與安裝動(dòng)密封機(jī)構(gòu)的上下錐形卡箍形成卡緊機(jī)構(gòu)，上下錐形卡箍通過(guò)鍵槽卡死三組配合套筒。蝸桿芯軸與按相位角120°分布的三組六個(gè)蝸輪嚙合，通過(guò)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)單向傳遞扭矩于滾輪，形成軸向牽引機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，鉆柱帶動(dòng)軸向牽引機(jī)構(gòu)向前運(yùn)動(dòng)，套筒不轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引鉆柱軸向延伸。本實(shí)用新型具有提高大位移井或水平井鉆柱延伸能力、減摩降阻的效能。
文檔編號(hào)E21B17/10GK203161100SQ20132013135
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者林鐵軍, 明鑫, 練章華, 周謐, 張敏, 張穎, 陳新海, 左金菊 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)