本發(fā)明涉及一種石油天然氣行業(yè)鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種降低鉆柱粘滑振動(dòng)的井下工具。

背景技術(shù)：

隨著人類對(duì)石油資源的需求越來越大，石油鉆井逐漸向深地層發(fā)展。在鉆深井和超深井下部地層時(shí)，常常伴隨著鉆柱粘滑振動(dòng)。粘滑振動(dòng)給鉆井作業(yè)帶來諸多危害。例如加快鉆頭磨損、增加能耗、引起鉆具共振、加快下部鉆具疲勞等。這些危害加快了鉆頭的疲勞失效，使鉆頭牙輪容易發(fā)生脫落、斷齒現(xiàn)象，從而增加了起下鉆次數(shù)和鉆井作業(yè)時(shí)間。

為了降低粘滑振動(dòng)現(xiàn)象，目前國內(nèi)外采取了一些措施。例如，設(shè)計(jì)一些井下減振工具，有井底減磨工具、粘滑振動(dòng)減振器、扭力沖擊器和水力加壓器等。但大量的實(shí)踐證明這些工具對(duì)降低粘滑振動(dòng)的作用不明顯，對(duì)于水力加壓器和扭力沖擊器等鉆井工具其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件多、加工制造成本高、可靠性低。就目前情況來看，在鉆井行業(yè)中急需一種結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低、可靠性高、工作效果明顯的一種降低粘滑振動(dòng)的井下工具?；谝陨霞夹g(shù)背景本發(fā)明特提供一種降低鉆柱粘滑振動(dòng)的井下工具。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：為了降低鉆頭在鉆深井或超深井下部地層時(shí)鉆柱粘滑振動(dòng)。

為了達(dá)到上述目的本發(fā)明特采用以下技術(shù)方案：一種降低鉆柱粘滑振動(dòng)的井下工具，是由上接頭、防掉螺帽、浮動(dòng)活塞、密封圈I、密封圈II、上推力軸承、上軸承定位環(huán)、碟簧、下軸承定位環(huán)、下推力軸承、中心管、外殼體、注油螺釘、密封圈III、下接頭、排氣孔螺釘組成。其結(jié)構(gòu)特征是：上接頭上部設(shè)置有螺紋，上接頭與上部鉆柱用螺紋連接，上接頭中部開有排氣孔，上接頭下部設(shè)置有螺紋，上接頭下部與外殼體上部用螺紋連接；中心管上部設(shè)置有螺紋，中心管上部與防掉螺帽螺紋連接，中心管下部設(shè)置有螺紋，中心管下部與下接頭上部用螺紋連接；浮動(dòng)活塞內(nèi)部開有密封溝槽，浮動(dòng)活塞與中心管之間采用動(dòng)密封；浮動(dòng)活塞外部開有密封溝槽，浮動(dòng)活塞與上接頭之間采用動(dòng)密封；中心管下部設(shè)置有一臺(tái)階，中心管下部臺(tái)階上安裝有下推力軸承；中心管中部安裝有碟簧，碟簧上端安裝有上軸承定位環(huán)，碟簧下端安裝有下軸承定位環(huán)；上接頭中部設(shè)置有凸臺(tái)，凸臺(tái)和上軸承定位環(huán)之間安裝有上推力軸承；外殼體中部內(nèi)側(cè)設(shè)置有多頭螺紋，下接頭中部外側(cè)與外殼體中部內(nèi)側(cè)采用螺紋配合；下接頭中部設(shè)置有多頭螺紋，所述螺紋的螺旋升角無自鎖能力，所述螺紋頭數(shù)由螺紋所傳遞最大扭矩確定；下接頭下部設(shè)置有螺紋，下接頭下部與鉆頭上部采用螺紋連接。外殼體下部設(shè)置有注油孔，外殼體下端與下接頭外部下側(cè)采用動(dòng)密封。

本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)下接頭和外殼體轉(zhuǎn)速差，使下接頭和外殼體相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)來才改變碟簧的壓縮量，從而來調(diào)節(jié)鉆柱傳遞給鉆頭的扭矩大小。(2)本發(fā)明可以使鉆頭在鉆井過程中的轉(zhuǎn)速波動(dòng)控制在較小的范圍內(nèi)，能降低鉆頭沖擊載荷，延長鉆頭壽命，同時(shí)可提高鉆井速度和鉆井質(zhì)量。(3)本發(fā)明中浮動(dòng)活塞可實(shí)現(xiàn)該工具外部鉆井液壓力與內(nèi)部潤滑油壓力平衡。(4)本發(fā)明外殼體中部內(nèi)側(cè)與下接頭中部外側(cè)采用多頭螺紋配合，可降低單個(gè)螺紋的載荷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種降低鉆柱粘滑振動(dòng)的井下工具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A處的局部放大圖；

圖3是圖1中B處的局部放大圖；

圖4是圖1中C處的局部放大圖；

圖5是圖1中下接頭的三維模型圖；

圖6是圖5中下接頭三維模型中多頭螺紋處的放大圖；

圖中：1.上接頭，2.防掉螺帽，3.浮動(dòng)活塞，4.密封圈I，5.密封圈II，6.上推力軸承，7.上軸承定位環(huán)，8.碟簧，9.下軸承定位環(huán)，10.下推力軸承，11.中心管，12.外殼體，13.注油螺釘，14.密封圈III，15.下接頭，16.排氣孔螺釘，1a.凸臺(tái)。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明為一種降低鉆柱粘滑振動(dòng)的井下工具，是由上接頭1、防掉螺帽2、浮動(dòng)活塞3、密封圈I4、密封圈II5、上推力軸承6、上軸承定位環(huán)7、碟簧8、下軸承定位環(huán)9、下推力軸承10、中心管11、外殼體12、注油螺釘13、密封圈III14、下接頭15、排氣孔螺釘16組成。其結(jié)構(gòu)特征是：上接頭1上部設(shè)置有螺紋，上接頭1與上部鉆柱用螺紋連接，上接頭1中部開有排氣孔，上接頭1下部設(shè)置有螺紋，上接頭1下部與外殼體12上部用螺紋連接；中心管11上部設(shè)置有螺紋，中心管11上部與防掉螺帽2螺紋連接，中心管11下部設(shè)置有螺紋，中心管11下部與下接頭15上部采用螺紋連接；浮動(dòng)活塞3內(nèi)部開有密封溝槽，浮動(dòng)活塞3與中心管11之間采用動(dòng)密封；浮動(dòng)活塞3外部開有密封溝槽，浮動(dòng)活塞3與上接頭1之間采用動(dòng)密封；中心管11下部設(shè)置有一臺(tái)階，中心管11下部臺(tái)階上安裝有下推力軸承10；中心管11中部安裝有碟簧8，碟簧8上端安裝有上軸承定位環(huán)7，碟簧8下端安裝有下軸承定位環(huán)9；上接頭1中部設(shè)置有凸臺(tái)1a，凸臺(tái)1a和上軸承定位環(huán)7之間安裝有上推力軸承6；下接頭15中部外側(cè)設(shè)置有多頭螺紋，外殼體12中部內(nèi)側(cè)設(shè)置有多頭螺紋，下接頭15中部外側(cè)與外殼體12中部內(nèi)側(cè)采用螺紋配合；下接頭15中部設(shè)置有多頭螺紋，所述螺紋的螺旋升角無自鎖能力，所述螺紋頭數(shù)由螺紋所傳遞最大扭矩確定；下接頭15下部設(shè)置有螺紋，下接頭15下部與鉆頭上部采用螺紋連接；外殼體12下部設(shè)置有注油孔，外殼體12下端與下接頭15外部下側(cè)采用動(dòng)密封。

本發(fā)明一種降低鉆柱粘滑振動(dòng)的井下工具的工作原理是：本發(fā)明一種降低鉆柱粘滑振動(dòng)的井下工具安裝在鉆柱和鉆頭之間。在鉆井時(shí)鉆柱將鉆壓和扭矩傳遞給上接頭1，上接頭1傳遞給外殼體12，外殼體12通過多頭螺紋傳遞給下接頭15，下接頭15再傳遞給鉆頭，從而實(shí)現(xiàn)破巖。當(dāng)鉆頭遇到硬地層時(shí)，此時(shí)外殼體12與下接頭15將發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，外殼體12將相對(duì)下接頭15相對(duì)向下運(yùn)動(dòng)。此時(shí)碟簧8將縮短，這使得外殼體12與下接頭15螺紋之間傳遞的扭矩將增大，直到鉆頭達(dá)到破巖扭矩為止，外殼體12與下接頭15將相對(duì)靜止。當(dāng)鉆頭從停滯狀態(tài)突然滑脫，此時(shí)，鉆頭和下接頭15的轉(zhuǎn)速將大于外殼體12的轉(zhuǎn)速。外殼體12相對(duì)下接頭15向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)碟簧8將伸長，外殼體12傳遞給下接頭15的扭矩將逐漸變小，直到下接頭15和外殼體12達(dá)到相對(duì)靜止為止。本發(fā)明一種降低鉆柱粘滑振動(dòng)的井下工具通過以上工作方式來降低鉆柱粘滑振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鉆頭轉(zhuǎn)速波動(dòng)在較小范圍內(nèi)，降低鉆柱粘滑振動(dòng)，以達(dá)到延長鉆頭壽命的目的，同時(shí)提高了鉆井速度和鉆井質(zhì)量。