專利名稱：導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所屬領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種有關(guān)地質(zhì)、石油鉆探、建筑與橋梁樁基孔等施工作業(yè)的工具，具體地講是一種用于大口徑定向井(孔)的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具。
但是，用這些目前的常規(guī)技術(shù)及先進(jìn)工藝方法尚不能鉆出20″(φ508mm)、26″(φ660mm)以及更大直徑的彎曲井段。問題的根本原因在于目前的螺桿鉆具系列產(chǎn)品的最大直徑尺寸為 ，其適于鉆 井眼，勉強(qiáng)用于鉆 井眼，對(duì)于更大尺寸井眼則無能為力。由于螺桿鉆具的內(nèi)在特性所確定，一般不設(shè)計(jì)和開發(fā)更大尺寸的螺桿鉆具。
盡管20″以上直徑的彎曲井段目前較少遇到(其中一個(gè)原因在于缺少此類工具而盡量在井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中予以避免)，但也存在因地質(zhì)、開發(fā)需要而無法避免、必需鉆20″或26″以上直徑彎曲井眼的情況。這對(duì)常規(guī)鉆井技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，該組合鉆具至少包含兩個(gè)各自獨(dú)立的小尺寸彎殼體導(dǎo)向螺桿鉆具，結(jié)構(gòu)彎角方向一致，通過捆綁機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)固定和并聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)鉆具整體；該組合鉆具的頂部為公共上聯(lián)接頭和過渡接頭，中部和下部具有捆綁環(huán)；各螺桿鉆具的傳動(dòng)軸為了與新型組合鉆頭聯(lián)接，其下端具有和常規(guī)螺桿鉆具不同的特殊結(jié)構(gòu)。鉆井液由鉆鋌、公共上聯(lián)接頭、過渡接頭，流至每一小尺寸螺桿的馬達(dá)，傳動(dòng)軸通過機(jī)械傳動(dòng)方式共同驅(qū)動(dòng)一個(gè)特制的大鉆頭旋轉(zhuǎn)，通過大鉆頭的鉆進(jìn)即可鉆出大口徑的井或孔。
在本實(shí)用新型中，公共上聯(lián)接頭可實(shí)現(xiàn)對(duì)組合鉆具上端的捆綁和鉆井液的分配。公共上聯(lián)接頭的上端為一錐扣，與上方鉆鋌相連，中部為空腔，下端為一組錐扣，與其下方過渡接頭相連；鉆井液由上端進(jìn)入中部空腔，經(jīng)與下端一組錐扣相連的過渡接頭，分配到各小螺桿鉆具。
在本實(shí)用新型中所述的組合鉆具中部和下端部設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的捆綁環(huán)，綁環(huán)上可對(duì)應(yīng)設(shè)有通孔，螺桿鉆具穿過該通孔，并通過緊固螺釘固定。
構(gòu)成組合鉆具的小尺寸彎殼體螺桿鉆具可取相同的規(guī)格，以圓周均布排列為最佳；以同層方式捆綁，即各傳動(dòng)軸底端處于同一層面內(nèi)。
所述的小尺寸彎殼體螺桿鉆具傳動(dòng)軸底端相連于小齒輪，小齒輪與鉆頭本體內(nèi)部的內(nèi)齒圈嚙合，共同驅(qū)動(dòng)組合式大鉆頭旋轉(zhuǎn)。
本實(shí)用新型所述的鉆頭在本體外裝有牙輪、或金剛石鉆頭相應(yīng)的切削物，從而構(gòu)成牙輪鉆頭或金剛石鉆頭；上蓋板內(nèi)孔處裝有密封圈，和通過其中的螺桿鉆具傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)密封；鉆頭本體內(nèi)部為一環(huán)形凹槽，凹槽底部至少有一個(gè)水眼。
本實(shí)用新型的公共上聯(lián)接頭和捆綁環(huán)外周設(shè)有凹槽，鉆井液由此凹槽通過。
本實(shí)用新型的工作工程及效果為，當(dāng)鉆井時(shí)，鉆井液經(jīng)上部鉆鋌、公共上聯(lián)接頭和雙公過渡接頭分流輸送至并聯(lián)的彎殼體螺桿鉆具，驅(qū)動(dòng)該彎殼體螺桿鉆具的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過各自的傳動(dòng)軸帶動(dòng)軸端小齒輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)內(nèi)齒圈旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)鉆頭本體旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行鉆進(jìn)。此時(shí)，鉆井液從螺桿鉆具的傳動(dòng)軸流入鉆頭本體內(nèi)部凹腔，經(jīng)鉆頭本體上的水眼射出，以清洗鉆頭和井底。由于內(nèi)齒圈與彎殼體螺桿鉆具上的小齒輪屬?gòu)?qiáng)制性的機(jī)械同步，而每根螺桿的轉(zhuǎn)速可能存在差異，其轉(zhuǎn)速差可通過每根螺桿的轉(zhuǎn)子中孔實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。
本實(shí)用新型在鉆進(jìn)彎曲井段時(shí)，具有共同工具面角的捆綁式螺桿組合就象單一的導(dǎo)向螺桿鉆具一樣，定向鉆進(jìn)(鉆柱不轉(zhuǎn))；扭方位也同樣置為定向狀態(tài)；當(dāng)需穩(wěn)斜鉆進(jìn)時(shí)，可開動(dòng)轉(zhuǎn)盤導(dǎo)向鉆進(jìn)于是鉆出斜直井段；也可在垂直井段導(dǎo)向鉆進(jìn)鉆出垂直井眼。
由于本實(shí)用新型采用采用捆綁式螺桿組合鉆具，其公共組合式鉆頭的直徑可遠(yuǎn)大于一般一根螺桿鉆具的鉆頭直徑，而且其公共組合式鉆頭的直徑尺寸設(shè)計(jì)不受螺桿鉆具內(nèi)部特性的限制，因此，本實(shí)用新型可方便地用于鉆20″或26″以上直徑的彎曲井眼或垂直并眼，從而克服了現(xiàn)有螺桿鉆具的缺陷，增大了螺桿鉆具的適用范圍，并為井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拓寬了設(shè)計(jì)空間。
如圖2、圖3、圖6所示，可具體于公共上聯(lián)接頭2的上端設(shè)有一錐扣21，以與上方鉆鋌相連。該公共上聯(lián)接頭2的中部為空腔22，下端為一組錐扣23，以與其下方過渡接頭的4的上端相連。這樣，鉆井液可由鉆鋌進(jìn)入公共上聯(lián)接頭2的中部空腔22，然后分別流入與其下端錐扣23連接的一組過渡接頭4中，從而分配給與過渡接頭4連接的每一小尺寸螺桿鉆具1驅(qū)動(dòng)其馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。
如


圖1所示，為穩(wěn)固所述的小尺寸螺桿鉆具1的并聯(lián)組合，所述的鉆具組合至少在其下端設(shè)有一個(gè)捆綁環(huán)3，小螺桿鉆具1穿過捆綁環(huán)3，并與捆綁環(huán)3固定連接。在本實(shí)用新型中，可視鉆具組合的長(zhǎng)度，于鉆具組合的中部和下端部設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的捆綁環(huán)3。該捆綁環(huán)3的具體結(jié)構(gòu)可如圖4、圖5所示，于捆綁環(huán)3上可對(duì)應(yīng)設(shè)有通孔31，所述的螺桿鉆具1穿過該通孔31，并通過緊固螺釘固定。于捆綁環(huán)3外周設(shè)有凹槽32，鉆井液由此凹槽32中通過。
如圖7所示，構(gòu)成組合鉆具的小尺寸彎殼體螺桿鉆具1可取相同的規(guī)格。所述的小螺桿鉆具1最佳以圓周均布排列。該小螺桿鉆具1的傳動(dòng)軸11的下端面處于同一層面位置，不與鉆頭直接相連，通過機(jī)械傳動(dòng)方式共同驅(qū)動(dòng)一特殊大鉆頭5旋轉(zhuǎn)。
在本實(shí)用新型中，各小螺桿鉆具1共同帶動(dòng)大鉆頭5旋轉(zhuǎn)的機(jī)械傳動(dòng)方式可具體如圖7所示。所述的小螺桿鉆具1的傳動(dòng)軸11與小齒輪6相連，大鉆頭5本體內(nèi)部具有內(nèi)齒圈51，與該些小齒輪6嚙合，并由它們帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。該幾根螺桿鉆具1的傳動(dòng)軸11的外伸端可具體穿過一位于大鉆頭5上端的環(huán)形蓋板52的相應(yīng)孔，軸端通過鍵連接與相應(yīng)小齒輪6(外齒輪)相連，以傳遞轉(zhuǎn)矩。該傳動(dòng)軸11下端的小齒輪6的軸向定位可采用常規(guī)的軸端固定結(jié)構(gòu)，在此僅以螺紋固定為例對(duì)此加以說明。如圖6所示，螺桿鉆具1的傳動(dòng)軸外伸端可車有左旋螺紋，用盤形左旋螺母61擰緊以實(shí)現(xiàn)小齒輪6的限位與固定。如圖7所示，所述傳動(dòng)軸11的外殼12的端部通過螺釘和彈簧墊圈，把外殼12的端部和環(huán)形蓋板52實(shí)現(xiàn)防松固連，從而使外殼12的端部頂緊在相應(yīng)的環(huán)形蓋板52上的凹形環(huán)槽522內(nèi)。大鉆頭5本體內(nèi)部是一環(huán)形凹槽53，環(huán)形凹槽53內(nèi)裝有內(nèi)齒圈51(靜配合)，外圓柱面上裝有軸承(推力向心)，內(nèi)部凹槽53底面上設(shè)有水眼54；鉆頭5本體外是外套圈55，內(nèi)裝有軸承外套，外套圈55上部是環(huán)形蓋板52，并用螺釘將環(huán)形蓋板52和外套圈55固連在一起，并涂防松膠固緊防松。鉆頭本體5外圓柱端面上方裝有限位機(jī)構(gòu)56，以限制鉆頭本體5的軸向位移。鉆頭本體5外或裝有牙輪、或金剛石鉆頭相應(yīng)的切削物，從而構(gòu)成牙輪鉆頭或金剛石鉆頭。環(huán)形蓋板52內(nèi)孔處可裝有密封圈521，和通過其中的螺桿鉆具1的傳動(dòng)軸11實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)密封。
由于本實(shí)用新型的螺桿組合是多根螺桿鉆具1共用一個(gè)大鉆頭5，多根螺桿鉆具1共同帶動(dòng)這個(gè)特殊大鉆頭5旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)。為了實(shí)現(xiàn)這種強(qiáng)制性的機(jī)械同步要求，每根螺桿鉆具1的轉(zhuǎn)子中心鉆有小通孔11，以旁通鉆井液從而補(bǔ)償轉(zhuǎn)差。
如
圖1-8所示，下面用3根螺桿鉆具1的組合來說明本實(shí)用新型的工作過程當(dāng)鉆井液經(jīng)上部鉆鋌、公共上聯(lián)接頭2和雙公過渡接頭3分流輸送至并聯(lián)的3根彎殼體螺桿鉆具1時(shí)，驅(qū)動(dòng)該3根螺桿鉆具1的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)各自的傳動(dòng)軸11和軸端小齒輪6帶動(dòng)內(nèi)齒圈51，從而帶動(dòng)鉆頭5本體旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆井液從3根螺桿鉆具1的傳動(dòng)軸11流入鉆頭本體內(nèi)部凹腔52，經(jīng)內(nèi)部凹槽53底面上的水眼54射出，以清洗鉆頭和井底。由于內(nèi)齒圈51與3個(gè)小齒輪6屬?gòu)?qiáng)制性的機(jī)械同步，而每根螺桿鉆具1的轉(zhuǎn)速可能存在差異，其轉(zhuǎn)速差可通過每根螺桿鉆具1的轉(zhuǎn)子中心的小通孔11來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。
本實(shí)用新型在鉆進(jìn)彎曲井段時(shí)，具有共同工具面角的捆綁式螺桿組合就象單一的導(dǎo)向螺桿鉆具一樣，定向鉆進(jìn)(鉆柱不轉(zhuǎn))；扭方位也同樣置為定向狀態(tài)；當(dāng)需穩(wěn)斜鉆進(jìn)時(shí)，可開動(dòng)轉(zhuǎn)盤導(dǎo)向鉆進(jìn)于是鉆出斜直井段；也可在垂直井段導(dǎo)向鉆進(jìn)鉆出垂直井眼。
本實(shí)用新型除鉆油氣井外，也可用于地質(zhì)勘探、建筑及橋梁樁基孔及其他地下工程的大孔鉆進(jìn)施工。
上述實(shí)施例為本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
，僅用于說明本實(shí)用新型，而非用于限制本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.一種導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，該組合鉆具至少包括有兩個(gè)各自獨(dú)立的小尺寸彎殼體導(dǎo)向螺桿鉆具，通過捆綁機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)固定和并聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)鉆具整體；該組合鉆具的頂部為公共上聯(lián)接頭，中部和下部具有捆綁環(huán)；鉆井液由鉆鋌進(jìn)入公共上聯(lián)接頭、過渡接頭，分別流至每一小尺寸螺桿鉆具，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；各小螺桿的傳動(dòng)通過機(jī)械傳動(dòng)方式，共同帶動(dòng)一個(gè)特殊的組合式大鉆頭旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的公共上聯(lián)接頭其上端為一錐扣，與上方鉆鋌相連，其中部為空腔，下端為一組錐扣，與其下方過渡接頭的上端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的鉆具組合至少在其下端設(shè)有一個(gè)捆綁環(huán)，小螺桿鉆具穿過捆綁環(huán)，并與捆綁環(huán)固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的小螺桿鉆具傳動(dòng)軸的下端面處于同一層面位置，不與鉆頭直接相連，通過機(jī)械傳動(dòng)方式共同驅(qū)動(dòng)一特殊大鉆頭旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的鉆頭本體外或裝有牙輪、或金剛石鉆頭相應(yīng)的切削物，從而構(gòu)成牙輪鉆頭或金剛石鉆頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的鉆具組合可于組合中部和下端部設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的捆綁環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的捆綁環(huán)上可對(duì)應(yīng)設(shè)有通孔，所述的螺桿鉆具穿過該通孔，并通過緊固螺釘固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，所述捆綁環(huán)外周設(shè)有凹槽，鉆井液由此凹槽通過。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的小螺桿鉆具傳動(dòng)軸與小齒輪相連，大鉆頭本體內(nèi)部具有內(nèi)齒圈，與該些小齒輪嚙合，并由它們帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，構(gòu)成組合鉆具的小尺寸彎殼體螺桿鉆具可取相同的規(guī)格。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的小螺桿鉆具以圓周均布排列為最佳。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，鉆頭本體內(nèi)部為一環(huán)形凹槽，凹槽底部至少有一個(gè)水眼。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，上蓋板內(nèi)孔處裝有密封圈，和通過其中的螺桿鉆具傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)密封。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的捆綁式螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的每根小尺寸螺桿的轉(zhuǎn)子中心鉆有小通孔，以旁通鉆井液而補(bǔ)償各螺桿的轉(zhuǎn)差。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種導(dǎo)向型捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具,該組合鉆具至少包括有兩個(gè)各自獨(dú)立的小尺寸彎殼體導(dǎo)向螺桿鉆具,通過捆綁機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)固定和并聯(lián),構(gòu)成一個(gè)鉆具整體;該組合鉆具的頂部為公共上聯(lián)接頭,中部和下部具有捆綁環(huán);鉆井液由鉆鋌進(jìn)入公共上聯(lián)接頭、過渡接頭,分別流至每一小尺寸螺桿鉆具,驅(qū)動(dòng)馬達(dá);各小螺桿的傳動(dòng)通過機(jī)械傳動(dòng)方式,共同帶動(dòng)一個(gè)特殊的組合式大鉆頭旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型可利用現(xiàn)有的小尺寸螺桿鉆具組合,用以鉆大口徑定向井(孔),從而克服了現(xiàn)有螺桿鉆具的缺陷,增大了螺桿鉆具的適用范圍,并為井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拓寬了設(shè)計(jì)空間。
文檔編號(hào)E21B7/04GK2515419SQ0126036
公開日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2001年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月17日
發(fā)明者蘇義腦, 竇修榮, 張潤(rùn)香 申請(qǐng)人:石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院鉆井工藝研究所