一種鉆井工具的連接裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油、天然氣開發鉆井技術領域，尤其涉及一種用于固定鉆井工具以便對其進行性能測試的連接裝置。
【背景技術】
[0002]目前，隨著油氣鉆井技術的發展，研究深井硬地層鉆進新技術、新工藝具有很大的現實意義。為了解決深井硬地層鉆進的技術難題，提高硬地層鉆進效率，降低鉆井成本，國內外研究機構及高等院校對旋轉沖擊鉆井提升工具紛紛展開研究。
[0003]旋轉沖擊鉆井提升工具的結構復雜，使用過程中內部流體形式多樣化。為了完善設計，需要對加工完成后的旋轉沖擊鉆井提速工具進行大量的性能測試，以及時調整工具的相關參數。現有技術中通常設計研發與鉆井工具相應的測試裝置，例如，中國專利第CN201340318Y號公開了一種物探沖擊器性能測試裝置。該裝置利用高速攝影儀，通過高頻拍攝的方式，得到活塞位移-時間曲線，進而得到速度-時間曲線。由活塞位移-時間曲線可以得到沖擊器的沖擊頻率，由速度-時間曲線進而計算得出沖擊功。中國專利第CN202229870U號公開了一種石油鉆井沖擊器性能測試裝置。該裝置采用傳感器和數據轉換器相結合的方式，直接測定出不同型號沖擊器的沖擊力和沖擊頻率。
[0004]然而，上述測試裝置的結構復雜，測試結果精度有待提高，且使用不方便。因此，需要一種新型的鉆井工具的連接裝置以滿足使用需求。
【實用新型內容】
[0005]為了解決上述全部或部分技術問題，本實用新型提供了一種鉆井工具的連接裝置，用于固定鉆井工具以便于對其進行性能測試。連接裝置包括旋轉主軸、套設在旋轉主軸外壁上的外筒，以及設置于旋轉主軸與外筒之間的軸承組。軸承組能周向固定外筒，以使旋轉主軸只能相對于外筒軸向做往復運動。由此，軸承組可以降低外筒與旋轉主軸之間的摩擦，使旋轉主軸的旋轉和軸向運動更加靈活。
[0006]進一步地，外筒的上端與套在旋轉主軸的上端部的上接頭連接，外筒的下端與套在旋轉主軸的底部的下接頭連接;軸承組設置于上、下接頭之間。由此，可將下接頭傳遞給外筒的模擬鉆壓，通過軸承組傳遞給旋轉主軸，進而傳遞給連接在旋轉主軸上部的旋轉沖擊鉆井工具和鉆桿。
[0007]在這種情況下，利用旋轉沖擊鉆井工具上部的測試裝置，即可實現工具旋轉沖擊狀態下的扭矩、轉速和沖擊頻率的測試。
[0008]進一步地，在上、下接頭的外壁上以及外筒的內壁上設有環狀臺階和/或螺紋。由此，可以實現外筒與上、下接頭的連接。由于在外筒的內壁上設置有環狀臺階，因此，外筒、旋轉主軸、上接頭以及下接頭可以共同圍成可以容納軸承組的容納空間。
[0009]進一步地，下接頭與旋轉主軸之間圍有活動腔。在下接頭的底壁中心處設有臺階狀的螺紋通孔。由此，在下接頭的底壁可以安裝模擬施工現場鉆壓的裝置，模擬鉆壓通過下接頭傳遞給旋轉主軸，使得旋轉主軸相對于外筒滑動。
[0010]進一步地，在軸承組的下方旋轉主軸與外筒之間還套設有緊固件和螺母。由此，可以更好地固定軸承組。
[0011]進一步地，在旋轉主軸的上端構造有能與鉆井工具相連接的螺紋。由此，旋轉沖擊鉆井工具可以連接在旋轉主軸的上部。
[0012]進一步地，連接裝置下接頭底部能與可調彈性組件連接。在可調彈性組件的下方設有能與夾具相配合的固定部。由此，在固定部可以使用夾具將連接裝置固定。優選地，彈性組件為碟形彈簧，在碟形彈簧的上方設有擋圈，在蝶形彈簧的下方設有調整螺母。在這種情況下，通過調節調整螺母可以調節蝶形彈簧對于下接頭施加的壓力，進而模擬施工現場的鉆壓。
[0013]進一步地，連接裝置下接頭底部能與沖擊力傳感器連接。由此，可以進行沖擊力、沖擊頻率和沖擊功的測試。
[0014]本實用新型的優點在于:(I)連接裝置的上端可以通過螺紋與旋轉沖擊鉆井工具旋轉動力頭相連接，中段為軸承組。軸承組一方面可以降低外筒與旋轉主軸之間的摩擦，使旋轉主軸的旋轉和軸向運動更加靈活;另一方面，還可將下接頭傳遞給外筒的模擬鉆壓，通過軸承組傳遞給旋轉主軸。(2)當連接裝置的下端連接可調式彈性組件時，利用調整螺母的軸向移動，調整彈性件的壓力值，進而利用彈性組件反向模擬鉆壓。可以在室內進行試驗測試而不必到施工現場。(3)當連接裝置的下端連接沖擊力傳感器時，可以對工具的沖擊力、沖擊頻率和沖擊功進行測試。
【附圖說明】
[0015]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本實用新型進行更詳細的描述。其中:
[0016]圖1為本實用新型實施例的連接裝置的結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型實施例的連接裝置的使用狀態示意圖；
[0018]圖3為本實用新型實施例的連接裝置的另一種使用狀態示意圖。
[0019]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例。
【具體實施方式】
[0020]下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0021]如圖1所示，一種鉆井工具的連接裝置100，包括旋轉主軸1、套設在旋轉主軸I外壁上的外筒3，以及設置于旋轉主軸I與外筒3之間的軸承組4。軸承組4周向固定外筒3，當旋轉主軸I旋轉時，將帶動軸承組4與外筒3—起旋轉。旋轉主軸I只能相對于外筒3軸向做往復運動。在這種情況下，軸承組4可以降低外筒3和旋轉主軸I之間的摩擦，使旋轉主軸I的旋轉和相對于外筒3的軸向運動更加靈活。
[0022]在本實用新型的一個具體實施例中，如圖1所示，在旋轉主軸I的上端設有螺紋。具體地，在旋轉主軸I的上端的周向上構造有由上到下背離旋轉主軸I的軸線方向傾斜的管狀螺紋面。在旋轉主軸I的中部區域構造有多級環狀臺階。例如，環狀臺階為三個逐級朝向旋轉主軸I的軸線方向凹入的區域，第一級臺階處用于安裝上接頭2、第二臺階處用于安裝軸承組4和緊固件5、第三臺階處用于安裝螺母6。
[0023]在本實用新型的一個具體實施例中，在上接頭2的外壁上構造有用于連接外筒3的環狀螺紋。在外筒3的內壁的上下兩端構造有分別能與上接頭2與下接頭7連接的螺紋面。優選地，外筒3的內壁的下端的螺紋面由上到下背離旋轉主軸I的軸線方向傾斜。在外筒3的內壁的中部區域，對應旋轉主軸I的第二臺階處也構造有向內凹的環狀臺階，在這種情況下，旋轉主軸I與外筒3之間圍成了一個用于安裝軸承組4的安裝空間。
[0024]在本實用新型的一個具體實施例中，下接頭7與外筒3采用螺紋連接。在下接頭7的底壁中心處設有上細下粗的臺階通孔。臺階通孔的粗端為螺紋孔，該螺紋孔能與排水管12的螺紋端相連接。如圖2所示，擋圈8和碟形彈簧9依次套在排水管12上，在其下端裝有調整螺母10和固定絲杠11。固定絲杠11用夾具固定后，可通過調節調整螺母10的位置調節碟形彈簧9的彈簧力的大小，從而模擬施工現場的鉆壓值。在這種情況下，利用旋轉沖擊鉆井工具上部的測試裝置，即可實現對鉆井工具旋轉沖擊狀態下的扭矩、轉速和沖擊頻率的測試。
[0025]在本實用新型的一個具體實施例中，如圖3所示，當連接裝置100的下接頭7的下端連接沖擊力傳感器13時，即可實現鉆井工具旋轉沖擊狀態下的沖擊力、沖擊頻率和沖擊功的測試。
[0026]綜上所述，本實用新型的旋轉沖擊鉆井工具的性能測試連接裝置，主要包括用于止推的軸承組4、測試連接接頭、施力碟簧和調整絲杠等幾大部分。具體地，在外筒3內部設有一組軸承組4，其主要作用是將蝶形彈簧施加的模擬鉆壓傳遞給旋轉沖擊鉆井工具的旋轉主軸I ο軸承組4還可以降低外筒3和旋轉主軸I之間的摩擦，使旋轉主軸I的旋轉和軸向運動更加靈活。在外筒3和旋轉主軸I之間設有上接頭2。上接頭2與外筒3采用螺紋連接，其下端和旋轉主軸I下端均形成環形臺階，用于固定和容納軸承組4。本實用新型的連接裝置可將下接頭7傳遞給外筒3的反向模擬鉆壓，通過該軸承組4傳遞給旋轉主軸I，進而傳遞給旋轉主軸上部的旋轉沖擊鉆井工具和鉆桿。外筒3的內側下端設有環形臺階，其和緊固件5，例如，頂緊套一起固定軸承組4，旋轉主軸I的下端有螺紋，螺母6通過與旋轉主軸I螺紋連接，固定緊固件5。
[0027]雖然已經參考優選實施例對本實用新型進行了描述，但在不脫離本實用新型的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結構沖突，各個實施例中所提到的各項技術特征均可以任意方式組合起來。本實用新型并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權利要求的范圍內的所有技術方案。
【主權項】
1.一種鉆井工具的連接裝置，用于固定所述鉆井工具以便于對其進行性能測試，其特征在于，包括旋轉主軸、套設在所述旋轉主軸外壁上的外筒，以及 設置于所述旋轉主軸與所述外筒之間的軸承組； 所述軸承組周向固定所述外筒，所述旋轉主軸能相對于所述外筒軸向做往復運動。2.根據權利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述外筒的上端與套在所述旋轉主軸的上端部的上接頭連接； 所述外筒的下端與套在所述旋轉主軸的底部的下接頭連接； 所述軸承組設置于所述上、下接頭之間。3.根據權利要求2所述的連接裝置，其特征在于，在所述上、下接頭的外壁上以及所述外筒的內壁上設有環狀臺階和/或螺紋。4.根據權利要求2所述的連接裝置，其特征在于，所述下接頭與所述旋轉主軸之間圍有活動腔。5.根據權利要求2所述的連接裝置，其特征在于，在所述下接頭的底壁中心處設有臺階狀的螺紋通孔。6.根據權利要求1所述的連接裝置，其特征在于，在所述軸承組的下方旋轉主軸與外筒之間還套設有緊固件和螺母。7.根據權利要求1所述的連接裝置，其特征在于，在所述旋轉主軸的上端構造有螺紋。8.根據權利要求2所述的連接裝置，其特征在于，在所述下接頭底部能連接沖擊力傳感器。9.根據權利要求2所述的連接裝置，其特征在于，在所述下接頭底部能連接可調式彈性組件。10.根據權利要求9所述的連接裝置，其特征在于，所述彈性組件為碟形彈簧，在所述碟形彈簧的下方設有調整螺母。
【專利摘要】本實用新型提出了一種鉆井工具的連接裝置，用于固定鉆井工具以便于對其進行性能測試。連接裝置包括旋轉主軸、套設在旋轉主軸外壁上的外筒，以及設置于旋轉主軸與外筒之間的軸承組。軸承組能周向固定外筒，以使旋轉主軸只能相對于外筒軸向做往復運動。本實用新型的連接裝置使得對鉆井工具的測試結果精度高，且結構簡單、使用方便。
【IPC分類】G01D21/02, G01D11/00
【公開號】CN205333090
【申請號】CN201520925117
【發明人】張海平, 王甲昌, 張仁龍, 孫明光, 陶興華, 索忠偉, 劉曉丹, 劉鵬, 胡彥峰, 涂玉林
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2015年11月19日