專利名稱：一種pdc鉆頭粘滑振動減震器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種PDC鉆頭粘滑振動減震器，主要涉及石油天然氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探等行業(yè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在石油天然氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探的過程中，由于PDC(聚晶金剛石復(fù)合片)鉆頭機(jī)械鉆速快、破巖效率高的特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。但是在使用PDC鉆頭鉆一些難鉆地層時，PDC鉆頭經(jīng)常得不到足夠大的扭矩來破碎地層，導(dǎo)致鉆頭短時間內(nèi)停止旋轉(zhuǎn)，與此同時鉆柱在井口轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動下仍然繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并開始巻繞，沿鉆柱長度儲存扭轉(zhuǎn)能量。當(dāng)破碎地層所需要的扭矩值一旦達(dá)到，鉆柱上儲存的扭轉(zhuǎn)能量瞬間釋放，驅(qū)動PDC鉆頭快速旋轉(zhuǎn)，其結(jié)果必然使得對PDC鉆頭切削齒的沖擊載荷要遠(yuǎn)大于正常值，引起切削齒破損，導(dǎo)致鉆頭損壞，而且下部鉆柱快速旋轉(zhuǎn)，相對于上部鉆柱具有更高的轉(zhuǎn)速，極易引發(fā)鉆柱螺紋倒扣，導(dǎo)致下部鉆柱脫扣掉井，造成鉆井事故的發(fā)生，以上過程反復(fù)出現(xiàn)即發(fā)生所謂的PDC鉆頭粘滑振動現(xiàn)象。在鉆探過程中，粘滑振動頻率越高，對PDC鉆頭的沖擊破壞越大，不僅
減小PDC鉆頭的正常使用壽命、影響鉆探速度的提高，而且增加鉆探施工成本，造成安全隱串

發(fā)明內(nèi)容為有效減弱粘滑振動對PDC鉆頭的破壞性沖擊、延長鉆頭的使用壽命、提高鉆探效率、減少能量損失，本實(shí)用新型的目的是為石油天然氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探的現(xiàn)場提供一種PDC鉆頭粘滑振動減震器。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種PDC鉆頭粘滑振動減震器由上心軸、套筒、扭矩彈簧、下心軸、密封圈、螺旋副、軸承、限位環(huán)組成。密封圈安裝在上心軸和套筒對應(yīng)的卡槽內(nèi)，扭矩彈簧安裝在上心軸的中部，套筒與下心軸之間是螺旋副連接，軸承安裝在下心軸的下部，限位環(huán)安裝在軸承的下面。扭矩彈簧安裝在上心軸與下心軸之間，下心軸與限位環(huán)之間安裝軸承，上心軸與下心軸之間安裝密封圈，套筒與下心軸之間安裝密封圈。 當(dāng)PDC鉆頭在井底未發(fā)生粘滑振動時，井口沿鉆柱傳遞的扭矩傳遞到PDC鉆頭粘滑振動減震器的上心軸，再通過其內(nèi)部安裝的扭矩彈簧傳遞到下心軸，然后通過下心軸驅(qū)動與其連接的PDC鉆頭轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)常規(guī)工況條件下的旋轉(zhuǎn)破巖操作；當(dāng)PDC鉆頭在井底發(fā)生粘滑振動時，因破碎地層所需扭矩大于井口驅(qū)動扭矩導(dǎo)致PDC鉆頭停止轉(zhuǎn)動，但鉆柱在井口驅(qū)動扭矩的作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并將扭矩通過PDC鉆頭粘滑振動減震器的上心軸傳遞至其內(nèi)部安裝的扭矩彈簧上，由于驅(qū)動扭矩不能滿足PDC鉆頭破碎地層所需扭矩，就使得扭矩彈簧相對于連接PDC鉆頭的下心軸發(fā)生轉(zhuǎn)動，即產(chǎn)生打滑現(xiàn)象。因?yàn)镻DC鉆頭粘滑振動減震器外部套筒能夠隨鉆柱一起旋轉(zhuǎn)，且套筒與下心軸之間為螺旋副連接，鉆柱驅(qū)動PDC鉆頭粘滑振動減震器外部套筒旋轉(zhuǎn)時，通過螺旋副將下心軸提升一定高度，由于下心軸直接與PDC鉆頭連接，因此PDC鉆頭也隨之一同上升，同時下心軸壓縮扭矩彈簧。PDC鉆頭脫離井底后，破碎地層所需扭矩迅速減小，被壓縮的扭矩彈簧恢復(fù)并推動下心軸下行使PDC鉆頭重新接觸井底，同時將鉆柱傳遞的驅(qū)動扭矩通過下心軸再次傳到鉆頭上，進(jìn)行破碎地層鉆進(jìn)。 隨著粘滑振動的不斷發(fā)生，以上過程不斷重復(fù)，從而減弱了粘滑振動對PDC鉆頭的沖擊，達(dá)到穩(wěn)定井口驅(qū)動扭矩、減小能量損失、提高鉆井效率的目的。 同時，PDC鉆頭粘滑振動減震器還具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、便于安裝、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的一種PDC鉆頭粘滑振動減震器的結(jié)構(gòu)示意圖。[0009] 圖中1-上心軸、2_套筒、3_扭矩彈簧、4_下心軸、5_密封圈、6_螺旋副、7_軸承、8-限位環(huán)
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖來詳細(xì)描述本實(shí)用新型。 如圖1 ，密封圈5安裝在上心軸1和套筒2對應(yīng)的卡槽內(nèi)，連接套筒2與上心軸1 ，扭矩彈簧3安裝在上心軸1上，通過螺旋副6將下心軸4旋進(jìn)套筒2，與扭矩彈簧3接觸后繼續(xù)旋進(jìn)，直至使扭矩彈簧壓縮，再裝入軸承7，最后用限位環(huán)8鎖緊。將PDC鉆頭粘滑振動減震器連接在鉆具組合和PDC鉆頭之間，如果PDC鉆頭因破碎地層所需扭矩大于井口驅(qū)動扭矩停止轉(zhuǎn)動，而鉆柱繼續(xù)將驅(qū)動扭矩通過上心軸傳遞至扭矩彈簧上，由于驅(qū)動扭矩不能滿足PDC鉆頭破碎地層所需扭矩，導(dǎo)致扭矩彈簧相對下心軸空轉(zhuǎn)。因?yàn)樘淄材軌螂S鉆柱一起旋轉(zhuǎn)，且套筒與下心軸之間為螺旋副連接，因此通過螺旋副將下心軸提升一定高度，在壓縮扭矩彈簧的同時也使得PDC鉆頭脫離井底。PDC鉆頭脫離井底后，破碎地層所需扭矩迅速減小，被壓縮的扭矩彈簧恢復(fù)并推動下心軸下行使PDC鉆頭重新接觸井底，同時將驅(qū)動扭矩通過下心軸再次傳到PDC鉆頭上，進(jìn)行破碎地層鉆進(jìn)。隨著粘滑振動的不斷發(fā)生，以上過程不斷重復(fù)，從而減弱了粘滑振動對PDC鉆頭的沖擊，達(dá)到穩(wěn)定井口驅(qū)動扭矩、減小能量損失、提高鉆井效率的目的。同時，PDC鉆頭粘滑振動減震器還具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、便于安裝、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求一種PDC鉆頭粘滑振動減震器由上心軸、套筒、扭矩彈簧、下心軸、密封圈、螺旋副、軸承、限位環(huán)組成，其特征是，密封圈(5)安裝在上心軸(1)和套筒(2)對應(yīng)的卡槽內(nèi)，扭矩彈簧(3)安裝在上心軸(1)的中部，套筒(2)與下心軸(4)之間是螺旋副(6)連接，軸承(7)安裝在下心軸(4)的下部，限位環(huán)(8)安裝在軸承(7)的下面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PDC鉆頭粘滑振動減震器，其特征是，扭矩彈簧(3)安裝 在上心軸(1)與下心軸(4)之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PDC鉆頭粘滑振動減震器，其特征是，下心軸(4)與限位 環(huán)(8)之間安裝軸承(7)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PDC鉆頭粘滑振動減震器，其特征是，上心軸(1)與下心 軸(4)之間安裝密封圈(5)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PDC鉆頭粘滑振動減震器，其特征是，套筒(2)與下心軸 (4)之間安裝密封圈(5)。
專利摘要一種PDC鉆頭粘滑振動減震器，主要涉及石油天然氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探等行業(yè)領(lǐng)域，安裝在PDC鉆頭與鉆具組合之間。一種PDC鉆頭粘滑振動減震器由上心軸、套筒、扭矩彈簧、下心軸、密封圈、螺旋副、軸承、限位環(huán)組成，其特征是，密封圈(5)安裝在上心軸(1)和套筒(2)對應(yīng)的卡槽內(nèi)，扭矩彈簧(3)安裝在上心軸(1)的中部，套筒(2)與下心軸(4)之間是螺旋副(6)連接，軸承(7)安裝在下心軸(4)的下部，限位環(huán)(8)安裝在軸承(7)的下面。PDC鉆頭粘滑振動減震器不僅能夠減弱粘滑振動對PDC鉆頭的破壞，穩(wěn)定井口驅(qū)動扭矩、減小能量損失、提高鉆井效率，而且還具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、便于安裝、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E21B10/46GK201486481SQ200920167298
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者周延軍, 李文飛, 王光磊, 竇玉玲, 陳明 申請人:中國石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院