一種緩沖調(diào)心接頭的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及油氣勘探開發(fā)工具領(lǐng)域的一種緩沖調(diào)心接頭，用于配置頂驅(qū)的鉆機使用，能夠在鉆井過程中給鉆具傳遞扭矩和承受軸向力、為泥漿提供循環(huán)通道及緩沖軸向沖擊力，同時還能用于完井下套管施工作業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)鉆井時頂驅(qū)的輸出扭矩是通過螺紋連接的鉆具傳遞給井下鉆頭或其他工具，采用螺紋直接連接的鉆具剛性較強，當(dāng)鉆具出現(xiàn)憋跳現(xiàn)象時，沖擊力會直接作用在頂驅(qū)的動力輸出端，而且當(dāng)頂驅(qū)動力輸出軸相對于井口如出現(xiàn)較大的偏心時，用于鉆具與頂驅(qū)的剛性連接，將影響鉆井施工，特別是進行套管鉆井或采用旋轉(zhuǎn)循環(huán)下套管裝置下套管的施工作業(yè)時，對接套管螺紋容易發(fā)生螺紋錯扣。目前已有的專利，US8684851的《浮動短節(jié)工具》(《FLOATING SUB TOOL》)，實現(xiàn)了傳遞頂驅(qū)扭矩和承受軸向力，并能夠緩沖鉆井過程中鉆具傳遞給頂驅(qū)的軸向沖擊力，但是不具備調(diào)心功能，無法解決頂驅(qū)動力輸出軸相對于井口與出現(xiàn)較大偏心的問題。申請?zhí)朇N201220563576.5《水平井柔性短節(jié)》和申請?zhí)朇N03235201.8《一種齒形萬向聯(lián)軸器》兩個專利，實現(xiàn)了鉆具調(diào)心的功能，但無法緩沖鉆井過程中鉆具產(chǎn)生的軸向沖擊力，并且CN03235201.8《一種齒形萬向聯(lián)軸器》無法為鉆具提供泥漿循環(huán)通道。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是解決上述技術(shù)問題，提供一種緩沖調(diào)心接頭，采用帶有預(yù)充氣的緩沖氣室和球形鉸接的花鍵連接結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了調(diào)心、扭矩傳遞及緩沖鉆井過程中鉆具產(chǎn)生的軸向沖擊力的功能。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案:
[0005]一種緩沖調(diào)心接頭，包括上球接頭、上球座、上端蓋、外筒、、內(nèi)花鍵、外花鍵、下球座、下端蓋和下球接頭，其中:上球接頭安裝在上球座和內(nèi)花鍵的球頭連接后形成的球腔內(nèi)，在內(nèi)花鍵球頭部的外圓對稱分布有兩個徑向通孔，球銷穿過通孔后與設(shè)置在上球接頭球面外圓的盲孔構(gòu)成間隙限位配合，并將上球接頭和內(nèi)花鍵鉸鏈在一起；上端蓋套裝在上球座的外部，上端蓋頂部內(nèi)凸沿與上球座的上部軸向滑動密封配合，上端蓋凸沿下方與上球座外部凸出部分間隙配合，構(gòu)成環(huán)形的上氣室；在上端蓋上設(shè)有注氣閥，注氣閥與上氣室貫通；內(nèi)花鍵的下部是與內(nèi)花鍵構(gòu)成軸向插接配合的外花鍵，在內(nèi)花鍵下端與外花鍵的結(jié)合部預(yù)留有環(huán)形的下氣室；在上球座和內(nèi)、外花鍵結(jié)合部設(shè)置貫通上下流道的T型噴管，并分別與內(nèi)花鍵和外花鍵密封配合；下球接頭安裝在下球座和外花鍵的球頭連接后形成的球腔內(nèi)，在外花鍵球頭部的外圓對稱分布有兩個徑向通孔，球銷穿過通孔后與設(shè)置在下球接頭球面外圓的盲孔構(gòu)成間隙限位配合，并將下球接頭和外花鍵鉸鏈在一起；下端蓋套裝在下球座外部，外筒分別與上、下端蓋固定連接后，將上球座、內(nèi)花鍵、下球座密閉套裝在其內(nèi)。
[0006]上述方案還包括:
[0007]在上、下求接頭上分別通過螺紋和鎖釘連接有上接頭和下接頭。
[0008]在噴管與內(nèi)外花鍵、上球接頭與外花鍵球頭、下球接頭與外花鍵的球頭、上端蓋與上球座，以及外筒與上端蓋、上球座、內(nèi)花鍵、下球座密閉結(jié)合部均設(shè)置有環(huán)形密封圈、槽。
[0009]本實用新型的技術(shù)方案中上球座上端安裝在上端蓋上部的孔內(nèi)，能夠沿軸向在一定距離內(nèi)相對運動。上球座安裝在上端蓋孔內(nèi)，內(nèi)花鍵安裝在外筒孔內(nèi)，上球座與內(nèi)花鍵通過螺紋連接在一起后能夠相對于外筒沿軸向在一定距離內(nèi)相對運動。上球接頭下端的球頭安裝在上球座與內(nèi)花鍵形成的球形孔內(nèi)，扭矩能夠通過安裝在上球接頭下端的球銷傳遞給內(nèi)花鍵，上球接頭能夠相對上球座在任何方向自由轉(zhuǎn)動一定的角度。噴管裝在內(nèi)花鍵孔內(nèi)，噴管下端插入外花鍵孔內(nèi)，相對外花鍵能夠在一定距離內(nèi)軸向運動。外花鍵插入內(nèi)花鍵的花鍵槽內(nèi)，兩者能夠在一定距離內(nèi)軸向運動并傳遞扭矩。另一個下球接頭安裝在下球座與外花鍵通過螺紋連接后形成的球孔內(nèi)，扭矩能夠通過安裝在下球接頭下端的球銷傳遞給外花鍵，下球接頭能夠相對下球座在任何方向自由轉(zhuǎn)動一定的角度，與上球座的自由轉(zhuǎn)動向配合，實現(xiàn)調(diào)心功能。上接頭、上球座、噴管、外花鍵、下球座、下接頭的中心孔形成泥漿循環(huán)通道。上端蓋、上球座、外筒之間裝有密封，形成上氣室。內(nèi)花鍵、外花鍵、噴管、外筒、下球座之間裝有密封，形成下氣室。通過上端蓋上部的注氣閥可以給上氣室預(yù)充一定壓力的氣體，充氣后內(nèi)花鍵相對外筒和外花鍵向下沿軸向運動一定距離，壓縮下氣室的氣體，直至上、下氣室產(chǎn)生的推力平衡。此時上端蓋與上球座在氣壓作用下處于不接觸狀態(tài)，因此能夠緩沖軸向沖擊力。
[0010]本實用新型的突出優(yōu)點在于:鉆井過程中將頂驅(qū)的輸出扭矩傳遞給鉆具、承受軸向力、為泥漿提供循環(huán)通道，同時能夠緩沖軸向沖擊力，保護頂驅(qū)，并具有調(diào)心功能，方便套管鉆井或采用旋轉(zhuǎn)循環(huán)下套管裝置下入套管的施工作業(yè)，提高施工效率。
【附圖說明】
[0011]圖1是緩沖調(diào)心接頭的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是圖1在A-A的剖視圖；
[0013]圖3是緩沖調(diào)心接頭上氣室充氣后結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是緩沖調(diào)心接頭在調(diào)心狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1.上接頭，2.上球接頭，3.上球座，4.上端蓋密封，5.注氣閥，6.上端蓋，7.外筒，8.球銷，9.球接頭密封，10.噴管上密封，11.球座密封，12.內(nèi)花鍵密封，13.噴管，14.內(nèi)花鍵，15.噴管下密封，16外花鍵，17.下球座，18.下端蓋，19.下球接頭，20.下接頭，21.上氣室，22.下氣室。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0017]在圖1中所示，使用時頂驅(qū)動力輸出端與上接頭I連接，下接頭20下端與鉆具連接。上接頭I與上球接頭2連接，上球接頭2安裝在上球座3和內(nèi)花鍵14螺紋連接后形成的球孔內(nèi)，球銷8穿過內(nèi)花鍵14外圓的孔后安裝在上球接頭2球面外圓的盲孔內(nèi)，將上球接頭2和內(nèi)花鍵14鉸鏈固定在一起。在圖2所示中，內(nèi)花鍵14與外花鍵16插接在一起，能夠在一定距離內(nèi)沿軸向相對運動。下球接頭19安裝在下球座17和外花鍵16螺紋連接后形成的球孔內(nèi)，球銷8穿過外花鍵16外圓的孔后安裝在下球接頭19的球面外圓上的盲孔內(nèi)，將下球接頭2和外花鍵16鉸鏈固定在一起。頂驅(qū)輸出的扭矩能夠通過上接頭1、上球接頭2、球銷8傳遞給內(nèi)花鍵14，然后內(nèi)花鍵14通過外花鍵16、球銷8、下球接頭19、下接頭20傳遞給鉆具。上接頭1、上球接頭2、噴管13、外花鍵16、下球接頭19、下接頭20的內(nèi)孔與密封圈相配合構(gòu)成了密封的泥漿循環(huán)通道。
[0018]在圖3中所示，上端蓋6、上球座3、外筒7與密封圈相配合構(gòu)成了密閉的上氣室21，外花鍵16、內(nèi)花鍵14、外筒7、下球座17與密封圈相配合構(gòu)成了密閉的下氣室22。當(dāng)由注氣閥5向上氣室21內(nèi)注入一定壓力氣體時，上球座3相對于上端蓋6能夠在一定距離內(nèi)沿軸向下運動，同時推動內(nèi)花鍵14相對于外筒7和外花鍵16向下運動，上氣室21的空間逐漸增大，下氣室22的空間逐漸縮小，直到達到推力平衡，最終由圖1所示的狀態(tài)變?yōu)閳D3所示的狀態(tài)。此時上球座3和上端蓋6已經(jīng)分開一定距離，因此上氣室21能夠緩沖來自下部鉆具的沖擊力，保護頂驅(qū)。
[0019]在圖4中所示，上球接頭2和下球接頭19的球面外圓上的盲孔內(nèi)徑大于球銷8的外徑，因此上球接頭2相對于內(nèi)花鍵14、下球接頭19相對于外花鍵16能夠在任何方向自由轉(zhuǎn)動一定的角度，因此能夠很好的補償頂驅(qū)動力輸出軸相對于井口軸線有可能所出現(xiàn)的較大不同心現(xiàn)象。
【主權(quán)項】
1.一種緩沖調(diào)心接頭，包括上球接頭、上球座、上端蓋、外筒、內(nèi)花鍵、外花鍵、下球座、下端蓋和下球接頭，其特征是:上球接頭安裝在上球座和內(nèi)花鍵的球頭連接后形成的球腔內(nèi)，在內(nèi)花鍵球頭部的外圓對稱分布有兩個徑向通孔，球銷穿過通孔后與設(shè)置在上球接頭球面外圓的盲孔構(gòu)成間隙限位配合，并將上球接頭和內(nèi)花鍵鉸鏈在一起；上端蓋套裝在上球座的外部，上端蓋頂部內(nèi)凸沿與上球座的上部軸向滑動密封配合，上端蓋凸沿下方與上球座外部凸出部分間隙配合，構(gòu)成環(huán)形的上氣室；在上端蓋上設(shè)有注氣閥，注氣閥與上氣室貫通；內(nèi)花鍵的下部是與內(nèi)花鍵構(gòu)成軸向插接配合的外花鍵，在內(nèi)花鍵下端與外花鍵的結(jié)合部預(yù)留有環(huán)形的下氣室；在上球座和內(nèi)、外花鍵結(jié)合部設(shè)置貫通上下流道的T型噴管，并分別與內(nèi)花鍵和外花鍵密封配合；下球接頭安裝在下球座和外花鍵的球頭連接后形成的球腔內(nèi)，在外花鍵球頭部的外圓對稱分布有兩個徑向通孔，球銷穿過通孔后與設(shè)置在下球接頭球面外圓的盲孔構(gòu)成間隙限位配合，并將下球接頭和外花鍵鉸鏈在一起；下端蓋套裝在下球座外部，外筒分別與上、下端蓋固定連接后，將上球座、內(nèi)花鍵、下球座密閉套裝在其內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩沖調(diào)心接頭，其特征是:在上、下求接頭上分別通過螺紋和鎖釘連接有上接頭和下接頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩沖調(diào)心接頭，其特征是:噴管與內(nèi)外花鍵、上球接頭與外花鍵球頭、下球接頭與外花鍵的球頭、上端蓋與上球座，以及外筒與上端蓋、上球座、內(nèi)花鍵、下球座密閉結(jié)合部均設(shè)置有環(huán)形密封圈、槽。
【專利摘要】本實用新型涉及油氣勘探開發(fā)工具領(lǐng)域內(nèi)的一種緩沖調(diào)心接頭，包括上球接頭、上球座、上端蓋、外筒、球銷、噴管、內(nèi)花鍵、外花鍵、下球座、下端蓋、下球接頭、下球座等部件；上、下球接頭的球頭分別安裝在上、下球座與內(nèi)、外花鍵形成的球形腔內(nèi)，外花鍵插入內(nèi)花鍵的花鍵槽內(nèi)，上球接頭、噴管、外花鍵、下球接頭的中心孔形成泥漿循環(huán)通道；上端蓋、上球座、外筒形成上氣室；內(nèi)花鍵、外花鍵、外筒、下球座之間形成下氣室。本實用新型用于鉆井時能夠給鉆具傳遞扭矩和承受軸向力、為泥漿提供循環(huán)通道并緩沖軸向沖擊力保護頂驅(qū)，補償頂驅(qū)動力輸出軸相對于井口軸線有可能所出現(xiàn)的較大不同心現(xiàn)象，方便的施工作業(yè)，提高施工效率。
【IPC分類】E21B17-02
【公開號】CN204402380
【申請?zhí)枴緾N201420846374
【發(fā)明人】聶云飛, 吳仲華, 張俊杰, 趙宗峰, 寧仁磊, 王彬, 庒偉, 孫振剛, 左靈, 梁海明, 田宗正, 李明朝, 陳忠?guī)? 張銳
【申請人】中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月26日