一種用于鉆井的組合式螺桿鉆具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于鉆井的組合式螺桿鉆具。
【背景技術(shù)】
[0002]螺桿鉆具是一種以鉆井液為動力，將液壓能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種容積式井下動力鉆具，一般由旁通閥、馬達(dá)總成、萬向軸、傳動軸以及鉆頭組成。由于地質(zhì)環(huán)境的多樣性，在進(jìn)行鉆井時不可避免會遇到較為堅硬的巖石層，如果維持相同的功率持續(xù)運(yùn)作，則有可能導(dǎo)致鉆頭甚至是馬達(dá)總成的損壞，不僅提高了鉆井成本，同時降低了鉆井效率。
[0003]因此，研制出一種能夠適用于較堅硬巖石層、且鉆井效率優(yōu)秀的螺桿鉆具是本領(lǐng)域技術(shù)人員所急需解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種用于鉆井的組合式螺桿鉆具。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]—種用于鉆井的組合式螺桿鉆具，包括螺桿鉆具主體與組合式鉆頭;螺桿鉆具主體包括外筒、鉆具馬達(dá)與萬向軸總成;外筒的頂端安裝有旁通閥；鉆具馬達(dá)安裝于外筒中，并朝著外筒的末端、沿軸向與萬向軸總成相連;組合式鉆頭包括主鉆頭與輔助鉆頭;主鉆頭連接有主傳動軸總成；主傳動軸總成通過萬向軸總成連接鉆具馬達(dá)，并且主傳動軸總成的外部套設(shè)有保護(hù)筒;輔助鉆頭連接輔助電機(jī);輔助電機(jī)通過收縮組件連接于保護(hù)筒的外部；收縮組件包括收縮桿、輔助電機(jī)固定桿與收縮液壓桿;收縮桿的一端轉(zhuǎn)動連接于保護(hù)筒的外部，并通過鋼制彈簧向上連接保護(hù)筒;收縮桿的另一端與輔助電機(jī)固定桿轉(zhuǎn)動相連;收縮液壓桿的兩端分別與收縮桿以及輔助電機(jī)固定桿的中部相連;輔助電機(jī)固定于輔助電機(jī)固定桿的末端。
[0007]本發(fā)明提供了一種用于鉆井的組合式螺桿鉆具，由螺桿鉆具主題以及組合式鉆頭組成。
[0008]本發(fā)明中螺桿鉆具主體包含外筒、鉆具馬達(dá)以及萬向軸總成;其中外筒的頂端安裝有旁通閥，使得本發(fā)明在下鉆時，能夠避免鉆出的泥漿污染井臺；鉆具馬達(dá)安裝于外筒中，并朝著外筒的末端、沿著外筒的軸向連接萬向軸總成;通過外筒來對內(nèi)部的部件進(jìn)行一定的保護(hù)，同時通過萬向軸總成，由花瓣套、中間接頭以及鋼球等零件組合而成，用于連接鉆具馬達(dá)的轉(zhuǎn)子以及后續(xù)的主傳動軸總成，將鉆具馬達(dá)的行星運(yùn)動的機(jī)械性能傳遞給傳動軸總成。
[0009]本發(fā)明中的組合式鉆頭由主鉆頭以及輔助鉆頭組成，其中主鉆頭連接主傳動軸總成，通過主傳動軸連接萬向軸總成，進(jìn)一步連接鉆具馬達(dá)，起到主要的鉆井作用，同時總傳動軸的外部套設(shè)有保護(hù)筒，一方面對主傳動軸總成起到一定的保護(hù)作用，同時用于連接收縮組件;本發(fā)明中的收縮組件用于連接輔助鉆頭，配合主鉆頭提高鉆井效率，由收縮桿、輔助電機(jī)固定桿以及收縮液壓桿組成，其中收縮桿的一端轉(zhuǎn)動連接于保護(hù)筒的外部，并通過鋼制彈簧向上連接保護(hù)筒，收縮桿的另一端與輔助電機(jī)固定桿轉(zhuǎn)動相連，并且收縮液壓桿的兩端分別與收縮桿以及輔助電機(jī)固定桿的中部相連;該結(jié)構(gòu)使得正常情況時，在鋼制彈簧以及收縮液壓桿的作用下，收縮組件能夠展開進(jìn)行輔助鉆井；當(dāng)需要運(yùn)輸或者下井過程中，為了保護(hù)組合式鉆頭，可將整體向外筒中移動，在收縮液壓桿的伸長作用以及鋼制彈簧的拉長下將收縮組件連同輔助鉆頭一起收至外筒中進(jìn)行保護(hù)，并且需要使用時，只需將收縮液壓桿進(jìn)行收縮、將鋼制彈簧進(jìn)行復(fù)位，即可完成收縮組件的展開，進(jìn)行輔助鉆井。
[0010]作為優(yōu)選，鉆具馬達(dá)中還安裝有過載重啟組件。
[0011]作為優(yōu)選，過載重啟組件包括采樣電阻、鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CPU、可控硅、測速霍爾以及磁數(shù)環(huán);采樣電阻、鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CPU以及可控硅串聯(lián)接入鉆具馬達(dá)的回路中；磁數(shù)環(huán)安裝于鉆具馬達(dá)的馬達(dá)轉(zhuǎn)子的頂部;測速霍爾安裝于磁數(shù)環(huán)旁，并與鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CPU相連接。
[0012]為了使得本發(fā)明更好的適應(yīng)不同的地層，本發(fā)明在鉆具馬達(dá)中還安裝有過載重啟組件，由過載重啟組件包括采樣電阻、鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CPU、可控硅、測速霍爾以及磁數(shù)環(huán)組成，采樣電阻、鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CPU以及可控硅串聯(lián)接入鉆具馬達(dá)的回路中，磁數(shù)環(huán)安裝于鉆具馬達(dá)的馬達(dá)轉(zhuǎn)子的頂部;采樣電阻將鉆具馬達(dá)的回路中不同大小的電流值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓值，輸入鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CPU中，將電壓模擬量轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的數(shù)字量，控制可控硅的通斷，實現(xiàn)控制鉆具馬達(dá)的運(yùn)行與停止;并且本發(fā)明在鉆具馬達(dá)的馬達(dá)轉(zhuǎn)子頂部安裝有磁數(shù)環(huán)，磁數(shù)環(huán)的旁邊安裝測速霍爾;磁數(shù)環(huán)隨著馬達(dá)轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動，測速霍爾因磁數(shù)環(huán)的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生磁極的變化而產(chǎn)生脈沖，并將該脈沖傳送至鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CPU，對鉆具馬達(dá)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷。當(dāng)主鉆頭鉆到較為堅硬的巖石層時，主鉆頭上的負(fù)載逐漸增大，同時鉆具馬達(dá)的負(fù)載也隨之增大，采樣電阻上的電壓值同步增大，當(dāng)采樣電阻上的電壓值達(dá)到最大時，鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CPU控制鉆具馬達(dá)的關(guān)斷，避免主鉆頭以及鉆具馬達(dá)的損壞，對兩者進(jìn)行保護(hù)。隨后鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CHJ會控制可控硅的導(dǎo)通角度，給鉆具馬達(dá)較低的電壓值，帶動主鉆頭進(jìn)行轉(zhuǎn)動，當(dāng)主鉆頭的負(fù)載依舊沒有減小時，鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CPU沒有檢測到由測速霍爾傳遞的一定數(shù)量的脈沖信號，則不會繼續(xù)給鉆具馬達(dá)供電。如此循環(huán)，在間斷的短時間持續(xù)轉(zhuǎn)動后，并配合輔助鉆頭的輔助鉆井作用下，主鉆頭上的負(fù)載逐漸減小，直至測速霍爾檢測到足夠量的脈沖并傳送至鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CPU，判定主鉆頭以及鉆具馬達(dá)處于正常的負(fù)載范圍，完全打開可控硅的導(dǎo)通角度，向鉆具馬達(dá)提供足夠的電壓，實現(xiàn)主鉆頭的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0013]作為優(yōu)選，采樣電阻以及可控硅均焊接于鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CPU上。
[0014]本發(fā)明中的采樣電阻以及可控硅均焊接于鉆具馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制CPU上，該結(jié)構(gòu)使得在進(jìn)行持續(xù)鉆井時，過載重啟組件更為牢固，工作更為穩(wěn)定。
[0015]作為優(yōu)選，輔助鉆頭的數(shù)量為4個，以主鉆頭為圓心，均勻分布于主鉆頭的周圍；收縮桿的上表面沿其長度方向設(shè)有收縮槽，并且在外筒的末端相對應(yīng)的位置設(shè)有限位凸起；收縮槽與限位凸起相配合，均為燕尾狀。
[0016]本發(fā)明中輔助鉆頭的數(shù)量設(shè)有4個，均勻分布在主鉆頭周圍，有助于提高鉆井速度以及鉆井質(zhì)量，并且本發(fā)明在收縮桿的上表面沿、長度方向設(shè)有燕尾狀的收縮槽，并在外筒末端相對應(yīng)的位置設(shè)有與之配合的限位凸起，該結(jié)構(gòu)使得收縮組件在進(jìn)行收縮與展開時更為穩(wěn)定。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，帶有能夠收縮與展開的收縮組件，方便運(yùn)輸與下井;主鉆頭與輔助鉆頭相互配合，提高鉆井效率;并且?guī)в羞^