基于渦輪與雙螺旋滾珠絲桿的井下振動(dòng)沖擊工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于石油鉆井、礦山開采、地質(zhì)鉆探，天然氣、煤氣層的鉆井等領(lǐng)域中具有振動(dòng)沖擊的井下鉆具。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，石油、天然氣的需求和開采量也日益增多。然而，這種局面導(dǎo)致大量淺層油氣資源的枯竭。為了緩解我國石油資源的短缺問題，人們開始向深井、超深井等環(huán)境條件嚴(yán)峻的領(lǐng)域進(jìn)行石油開采。但是根據(jù)開采現(xiàn)場情況表明:隨著鉆井深度的增加，巖石在地層圍壓的作用下其強(qiáng)度和硬度都明顯增加，使巖石破碎的難度大大增加；同時(shí)在鉆井過程中，鉆頭常常會(huì)出現(xiàn)卡鉆、粘滑現(xiàn)象；這些因素導(dǎo)致鉆頭機(jī)械鉆速下降，破巖效率降低，增加了鉆井成本。目前大部分現(xiàn)場采用液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)，由于液動(dòng)沖擊器的換向動(dòng)作是依靠鉆井液驅(qū)動(dòng)換向閥來實(shí)現(xiàn)的，在其工作過程中容易出現(xiàn)以下兩個(gè)缺陷:一是鉆井液的沖蝕導(dǎo)致開關(guān)閥件不能正常工作，從而造成整個(gè)沖擊器性能不穩(wěn)定，壽命短；二是振動(dòng)頻率和沖擊力隨鉆井液排量和泵壓等因素的變化而變化，這種變化無論對(duì)鉆頭設(shè)計(jì)還是對(duì)巖層破碎做功求解都很難做到與實(shí)際情況相符，沖擊破碎效果不理雄
V QjN O
[0003]基于此，為了有效的提高鉆頭機(jī)械鉆速，達(dá)到迅速破巖的目的，本文提出基于渦輪與雙螺旋滾珠絲桿的井下振動(dòng)沖擊工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:為了解決鉆深井以及大位移井過程中現(xiàn)的卡鉆、粘滑現(xiàn)象，提高破巖效率，降低鉆井成本，特提供基于渦輪與雙螺旋滾珠絲桿的井下振動(dòng)沖擊工具。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:基于渦輪與雙螺旋滾珠絲桿的井下振動(dòng)沖擊工具，主要是由上端渦輪驅(qū)動(dòng)總成、中空傳動(dòng)軸、上部外筒體、下端渦輪驅(qū)動(dòng)總成、雙螺旋滾珠絲桿、傳動(dòng)管、沖擊錘、砧子、八方套、鉆頭接頭等組成；其特征在于，上部渦輪外殼與上部外筒體之間通過螺紋連接，在上部渦輪外殼內(nèi)軸肩上開有均勻分布的液流通孔；上端渦輪驅(qū)動(dòng)總成設(shè)置在上部渦輪外殼的內(nèi)部，其中渦輪轉(zhuǎn)子安裝于渦輪中心軸上，其上端由螺紋連接在渦輪中心軸上的螺母進(jìn)行軸向定位，下端通過渦輪中心軸的外軸肩進(jìn)行軸向定位；渦輪定子緊貼上部渦輪外殼內(nèi)壁，其上下端分別通過上調(diào)整環(huán)和下調(diào)整環(huán)進(jìn)行軸向定位，上調(diào)整環(huán)由上部渦輪外殼內(nèi)軸肩與渦輪定子進(jìn)行軸向固定，下調(diào)整環(huán)由渦輪定子與渦輪中心軸外軸肩進(jìn)行定位；渦輪中心軸下端開有軸向液流通道，其上端通過上部渦輪外殼內(nèi)軸肩進(jìn)行定位，并在其下端開有均勻的進(jìn)液通道；平鍵安裝在渦輪轉(zhuǎn)子和渦輪中心軸的鍵槽中；在上部渦輪外殼內(nèi)軸肩凹槽與渦輪中心軸上端之間安裝有徑向軸承組合；密封圈安裝在上端渦輪外殼下端與渦輪中心軸下端之間；在渦輪中心軸外軸肩和上部外筒體內(nèi)軸肩之間有墊圈和軸承組合，軸承組合是由圓柱滾子軸承和推力球軸承組成，軸承組合下端由螺紋連接在渦輪中心軸上的螺母進(jìn)行軸向定位；中空傳動(dòng)軸上下端依次與渦輪中心軸和下部渦輪外殼通過螺紋連接，且與上部外筒體為間隙配合，在其外壁與上部外筒體之間有動(dòng)密封圈組，動(dòng)密封圈組由3組L型密封圈與長方形密封圈，以及2個(gè)墊圈組成；在下部渦輪外殼內(nèi)軸肩上開有均勻分布的液流通孔；下端渦輪驅(qū)動(dòng)總成安裝在下部渦輪外殼內(nèi)部，其中渦輪轉(zhuǎn)子安裝渦輪中心軸上，其上端由螺紋連接在渦輪中心軸上的螺母進(jìn)行軸向定位，下端通過渦輪中心軸的外軸肩進(jìn)行軸向定位；渦輪定子緊貼下部渦輪外殼內(nèi)壁，其上下端分別通過上調(diào)整環(huán)和下調(diào)整環(huán)進(jìn)行軸向定位，上調(diào)整環(huán)由下部渦輪外殼內(nèi)軸肩與渦輪定子進(jìn)行軸向固定，下調(diào)整環(huán)由禍輪定子與禍輪中心軸外軸肩進(jìn)行定位；禍輪中心軸上端通過下部渦輪外殼內(nèi)軸肩進(jìn)行定位；平鍵安裝在渦輪轉(zhuǎn)子和渦輪中心軸的鍵槽中；在下部渦輪外殼內(nèi)軸肩凹槽與渦輪中心軸上端之間安裝有徑向軸承組合；轉(zhuǎn)接頭上下端依次與渦輪中心軸和雙螺旋滾珠絲桿通過螺紋進(jìn)行連接，在其上下端開有均勻分布的進(jìn)液通道和排液通道；密封圈安裝在轉(zhuǎn)接頭和下部渦輪外殼上端之間；下部外筒體內(nèi)軸肩與轉(zhuǎn)接頭之間安裝有擋圈和軸承組合，軸承組合是由圓柱滾子軸承和推力球軸承組成，其下端由螺紋連接在轉(zhuǎn)接頭上的螺母進(jìn)行軸向定位；在雙螺旋滾珠絲桿螺紋副之間裝有光滑的橢球，在橢球中心球面上開有圓形球槽；在傳動(dòng)管內(nèi)壁通過螺釘連接一個(gè)球支座，球支座通過固定的圓球與橢球中心面的圓形球槽配合來傳遞雙螺旋滾珠絲桿和傳動(dòng)管之間的運(yùn)動(dòng)；傳動(dòng)管為沿著軸線對(duì)稱分開的兩瓣，并采用螺釘將分開的兩瓣連接起來，其下端與沖擊錘通過螺紋連接；砧子安裝在八方套內(nèi)，其下端與鉆頭接頭用通過螺紋進(jìn)行連接。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:(I)該工具通過雙螺旋滾珠絲桿使沖擊錘往復(fù)沖擊砧子，砧子把沖擊力傳遞到鉆頭上，使鉆頭受到均勻頻率的軸向沖擊；(2)鉆頭在軸向沖擊和旋轉(zhuǎn)力的作用下，可以有效避免卡鉆、粘滑現(xiàn)象，使機(jī)械鉆速大大提高、延長鉆頭使用壽命，提高鉆井效率。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明基于渦輪與雙螺旋滾珠絲桿的井下振動(dòng)沖擊工具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖中:1.上部渦輪外殼、2.液流通孔、3.徑向軸承組合、4.螺母、5.上調(diào)整環(huán)、6.渦輪轉(zhuǎn)子、7.渦輪定子、8.渦輪中心軸、9.平鍵、10.下調(diào)整環(huán)、11.進(jìn)液通道、12.密封圈、13.墊圈、14.螺母、15.軸承組合、16.L型密封圈、17.長方形密封圈、18.墊圈、19.上部外筒體、20.中空傳動(dòng)軸、21.下部渦輪外殼、22.液流通孔、23.上調(diào)整環(huán)、24.徑向軸承組合、25.螺母、26.渦輪定子、27.渦輪轉(zhuǎn)子、28.渦輪中心軸、29.平鍵、30.下調(diào)整環(huán)、31.進(jìn)液通道、32.密封圈、33.螺母、34.墊圈、35.軸承組合、36.排液通道、37.轉(zhuǎn)接頭、38.雙螺旋滾珠絲桿、39.下部外筒體、40.螺釘、41.橢球、42.傳動(dòng)管、43.沖擊錘、44.砧子、45.八方套、46.鉆頭接頭。
[0009]圖2是本發(fā)明圖1傳動(dòng)管組合的示意圖。
[0010]圖中:40.螺釘、42.傳動(dòng)管、47.螺釘、48.球支座。
[0011]圖3為本發(fā)明圖1中橢球41的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]根據(jù)附圖所示，基于渦輪與雙螺旋滾珠絲桿的井下振動(dòng)沖擊工具，主要是由上端渦輪驅(qū)動(dòng)總成6-8、中空傳動(dòng)軸20、上部外筒體19、下端渦輪驅(qū)動(dòng)總成26-28、雙螺旋滾珠絲桿38、傳動(dòng)管42、沖擊錘43、砧子44、八方套45、鉆頭接頭46等組成；其特征在于，上部渦輪外殼I與上部外筒體19之間通過螺紋連接，在上部渦輪外殼I內(nèi)軸肩上開有均勻分布的液流通孔2 ;上端渦輪驅(qū)動(dòng)總成6-8設(shè)置在上部渦輪外殼I的內(nèi)部，其中渦輪轉(zhuǎn)子6安裝于渦輪中心軸8上，其上端由螺紋連接在渦輪中心軸8上的螺母4進(jìn)行軸向定位，下端通過渦輪中心軸8的外軸肩進(jìn)行軸向定位；渦輪定子7緊貼上部渦輪外殼I內(nèi)壁，其上下端分別通過上調(diào)整環(huán)5和下調(diào)整環(huán)10進(jìn)行軸向定位，上調(diào)整環(huán)5由上部渦輪外殼I內(nèi)軸肩與渦輪定子7進(jìn)行軸向固定，下調(diào)整環(huán)10由渦輪定子7與渦輪中心軸8外軸肩進(jìn)行定位；渦輪中心軸8下端開有軸向液流通道，其上端通過上部渦輪外殼I內(nèi)軸肩進(jìn)行定位，并在其下端開有均勻的進(jìn)液通道11 ;平鍵9安裝在渦輪轉(zhuǎn)子6和渦輪中心軸8的鍵槽中；在上部渦輪外殼I內(nèi)軸肩凹槽與渦輪中心軸8上端之間安裝有徑向軸承組合3 ;密封圈12安裝在上端渦輪外殼I下端與渦輪中心軸8下端之間；在渦輪中心軸8外軸肩和上部外筒體I內(nèi)軸肩之間有墊圈13和軸承組合15，軸承組合15是由圓柱滾子軸承和推力球軸承組成，軸承組合15下端由螺紋連接在渦輪中心軸8上的螺母14進(jìn)行軸向定位；中空傳動(dòng)軸20上下端依次與渦輪中心軸8和下部渦輪外殼21通過螺紋連接，且與上部外筒體19為間隙配合，在其外壁與上部外筒體19之間有動(dòng)密封圈組16-18，動(dòng)密封圈組由3組L型密封圈16與長方形密封圈17，以及2個(gè)墊圈18組成；在下部渦輪外殼21內(nèi)軸肩上開有均勻分布的液流通孔22 ;下端渦輪驅(qū)動(dòng)總成26-28安裝在下部渦輪外殼21內(nèi)部，其中渦輪轉(zhuǎn)子27安裝渦輪中心軸28上，其上端由螺紋連接在渦輪中心軸28上的螺母25進(jìn)