專利名稱：一種能增強(qiáng)鉆頭沖擊力的接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種連接在鉆頭和鉆柱之間，能增強(qiáng)鉆頭對(duì)巖石的沖擊力的接頭。
為了達(dá)到以上技術(shù)目的，本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案。
在鉆頭和鉆柱之間，增加一個(gè)螺旋鋸齒結(jié)構(gòu)的接頭，該接頭由上螺旋鋸齒套、中心泥漿管、下螺旋鋸齒套、密封元件、加長(zhǎng)管套和中心泥漿管下端的凸塊組成，所述中心泥漿管通過(guò)螺紋固定在上螺旋鋸齒套的下方中心，并與下螺旋鋸齒套動(dòng)配合安裝，所述上、下螺旋鋸齒套的螺旋面相對(duì)并留有間隙，螺旋角為30～60℃，鋸齒高度為20～30毫米，其縱向剖面為一直角梯形，全圓周上螺旋鋸齒數(shù)為3～6個(gè)，所述下螺旋鋸齒套的兩頭有密封元件，并通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)向下連接一加長(zhǎng)管套，所述管套和中心泥漿管下部存在一環(huán)形空間，所述中心泥漿管可在其中上下移動(dòng)，中心泥漿管的下端有凸塊。
該接頭的上、下螺旋鋸齒套的螺旋旋向與鉆柱旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)，若鉆柱俯視順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則其應(yīng)為左旋，上下螺旋鋸齒套允許的軸向位移也與鋸齒高度相適應(yīng)，在周向上，則只允許沿單一方向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在全圓周上螺旋鋸齒的數(shù)目為3～4個(gè)，比較利于加工。同時(shí)上、下螺旋鋸齒套的縱向剖面為一直角梯形，在鋸齒頂部有一水平段，鋸齒底部也有一水平段，上下鋸齒垂直段靠緊后，在兩螺旋面之間留有間隙，該間隙的大小與鉆柱下落期間鉆柱在周向轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)有關(guān)。
將該接頭與鉆頭連接，鉆進(jìn)時(shí)，泥漿管在環(huán)形空間中上下移動(dòng)，其伸出的長(zhǎng)度，取決于鋸齒高度。而泥漿管下端的凸塊，可有效防止鉆頭掉落井底，利于起鉆時(shí)將下螺旋鋸齒套、加長(zhǎng)管套和鉆頭一并提起。該凸塊可為螺母和鎖片固定鎖緊在泥漿管上，或?yàn)槠渌潭ㄑb置。
將該接頭安裝在鉆頭與鉆柱之間，當(dāng)鉆機(jī)帶動(dòng)鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí)，鉆機(jī)的扭矩通過(guò)上下螺旋鋸齒套的螺旋面?zhèn)鬟f給鉆頭，然后又通過(guò)鉆頭傳遞至井底巖石。如果井底阻力矩足夠大，那末在鉆壓和鉆機(jī)扭矩的作用下，將會(huì)迫使上部鉆柱沿下齒套螺旋斜面上升，一方面向上抬高鉆柱儲(chǔ)存重力勢(shì)能；另一方面向上壓縮鉆柱儲(chǔ)存彈性勢(shì)能。鉆柱繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)其轉(zhuǎn)至下螺旋鋸齒的垂直段時(shí)，則會(huì)由于失去支撐，在地球引力和鉆柱伸長(zhǎng)的雙重作用下，突然垂直下落，向下釋放出鉆柱抬高與壓縮時(shí)所儲(chǔ)存的能量，重重地沖擊鉆頭和破碎巖石。
如果井底比較光滑，井底阻力矩不大時(shí)，下螺旋鋸齒無(wú)法迫使上部鉆柱壓縮與抬高，自然不會(huì)使鉆頭加大沖擊力度，此時(shí)與普通的鉆具組合毫無(wú)二致。如果加大鉆壓，增加鉆頭牙齒的吃入深度，那末井底阻力矩必然會(huì)大大增加，此時(shí)沖擊接頭也將會(huì)不斷地給予井底巖石頻頻重?fù)?，提高破巖效率和機(jī)械鉆速。
可見，使用該接頭能使刮刀鉆頭增加沖擊破巖作用，也能使牙輪鉆頭原有的沖擊作用變得更大、更強(qiáng)，從而提高鉆井效率。
尤其在五千米以上的超深井中，巖石性質(zhì)隨條件發(fā)生變化，有了某種抗沖擊性，使用該接頭增強(qiáng)沖擊力度，對(duì)提高鉆頭在超深井中的破巖效果是有益的。
由于該接頭的下作原理是在鉆頭對(duì)井底巖石增強(qiáng)沖擊作用的能量之中，不僅有使鉆柱抬高時(shí)所增加的重力勢(shì)能，而且也有使鉆柱壓縮時(shí)所儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能，所以該接頭在水平鉆井和方向鉆井中，仍然可發(fā)揮出它沖擊破巖的作用與優(yōu)勢(shì)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)提出了一種新的鉆具組合，即在鉆頭和鉆柱之間，增加一個(gè)螺旋鋸齒結(jié)構(gòu)的接頭，大大增強(qiáng)了目前所用鉆頭的沖擊破巖能力，從而提高鉆井效率，降低鉆井成本；(2)對(duì)于超深井鉆井、水平鉆井和定向鉆井，該接頭仍然可發(fā)揮出它沖擊破巖的作用與優(yōu)勢(shì)；(3)本實(shí)用新型工作原理可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便，可大批量生產(chǎn)，有廣闊的應(yīng)用前景。
參看


圖1，一種能增強(qiáng)鉆頭沖擊力的接頭，由上螺旋鋸齒套1、中心泥漿管2、下螺旋鋸齒套3、密封元件4、加長(zhǎng)管套5和中心泥漿管下部的凸塊組成，所述中心泥漿管2通過(guò)螺紋固定在上螺旋鋸齒套1的下方中心，并與下螺旋鋸齒套3動(dòng)配合安裝，所述下螺旋鋸齒套的兩頭有密封元件4，并通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)向下連接一加長(zhǎng)管套5，所述管套5和中心泥漿管下部存在一環(huán)形空間8，所述中心泥漿管2可在其中上下移動(dòng)，中心泥漿管下端的凸塊為螺母6和鎖片7，固定鎖緊在泥漿管2上。
參看圖2，所述上、下螺旋鋸齒套1、3的螺旋面相對(duì)并留有間隙，螺旋角為45℃左右，鋸齒高度為25毫米，其縱向剖面為一直角梯形，在鋸齒頂部有一水平段，在鋸齒的底部也有一水平段，全圓周上螺旋鋸齒數(shù)為4個(gè)。其上下鋸齒垂直段靠緊后，在兩螺旋面之間留有間隙，該間隙的大小與鉆柱下落期間鉆柱在周向轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)有關(guān)。
權(quán)利要求1.一種能增強(qiáng)鉆頭沖擊力的接頭，其特征在于，由中心泥漿管(2)、上螺旋鋸齒套(1)、下螺旋鋸齒套(3)、密封元件(4)、加長(zhǎng)管套(5)和泥漿管下端凸塊組成，所述泥漿管(2)上端通過(guò)螺紋固定在上螺旋鋸齒套(1)下端中心處，其下端為凸塊結(jié)構(gòu)；所述下螺旋鋸齒套(3)動(dòng)配合安裝在泥漿管的外圓柱表面上，可以在其外面轉(zhuǎn)動(dòng)和沿軸線滑動(dòng)，其兩端裝有密封元件(4)；在上、下螺旋鋸齒套上，沿圓周方向均布著旋向相同的3～6個(gè)鋸齒形螺旋斜面，鋸齒高20～30毫米，螺旋角30～60°，上下鋸齒套的螺旋斜面彼此相對(duì)；在下螺旋鋸齒套的下端通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)安裝一加長(zhǎng)管套(5)，在加長(zhǎng)管套的內(nèi)部有可供泥漿管下端凸塊上下運(yùn)動(dòng)的環(huán)形空間。
2.如權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述上、下螺旋鋸齒套(1)、(3)的螺旋角為45°。
3.如權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述上、下螺旋鋸齒套(1)、(3)的鋸齒高度為25毫米。
4.如權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述上、下螺旋鋸齒套(1)、(3)在全圓周上的螺旋鋸齒數(shù)為3～4個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述泥漿管的下端凸塊為螺母(6)和鎖片(7)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種能增強(qiáng)鉆頭沖擊力的接頭，該接頭由上、下螺旋鋸齒套、中心泥漿管、密封元件、加長(zhǎng)管套和中心泥漿管下部的凸塊組成，所述中心泥漿管通過(guò)螺紋固定在上螺旋鋸齒套的下方中心，并與下螺旋鋸齒套動(dòng)配合安裝，所述上、下螺旋鋸齒套的螺旋面相對(duì)并留有間隙，所述下螺旋鋸齒套的兩頭有密封元件，并通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)向下連接一加長(zhǎng)管套，所述管套和中心泥漿管下部存在一環(huán)形空間，所述中心泥漿管可在其中上下移動(dòng)，泥漿管的下端有凸塊。該接頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，將其連接在鉆頭和鉆柱之間，可使鉆頭充分發(fā)揮其沖擊破巖作用，從而提高鉆井效率，降低鉆井成本，也可用于超深井鉆井、水平鉆井和方向鉆井，有廣闊的市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)E21B17/04GK2534353SQ0222133
公開日2003年2月5日 申請(qǐng)日期2002年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月15日
發(fā)明者夏麒彪, 李書菊 申請(qǐng)人:西南石油學(xué)院