一種機(jī)械振動(dòng)沖擊傳動(dòng)軸的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及油氣勘探開發(fā)鉆井動(dòng)力鉆具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)沖擊的傳動(dòng)軸。
【背景技術(shù)】
[0002]在利用長水平井、大位移井勘探開發(fā)油氣藏鉆井過程中，鉆遇堅(jiān)硬且研磨性強(qiáng)的地層時(shí)，使用常規(guī)動(dòng)力鉆具普遍存在機(jī)械鉆速低的問題。近年來，旋轉(zhuǎn)沖擊破巖鉆井技術(shù)越來越受到重視，沖擊載荷能瞬時(shí)提升接觸應(yīng)力至極高，局部應(yīng)力集中，在巖石內(nèi)容易產(chǎn)生微裂紋，當(dāng)沖擊載荷足夠大時(shí)，應(yīng)力很快接近或超過強(qiáng)度極限，巖石產(chǎn)生脆性破壞，進(jìn)而崩離；由于井底巖石始終受到軸向壓力的作用，鉆頭齒下面尚未破碎的巖石處于緊張的預(yù)壓應(yīng)力狀態(tài)，預(yù)加靜載能有效改善沖擊能量的傳遞條件，增加能量有效利用率，受到高頻沖擊作用后容易破碎；在旋轉(zhuǎn)破巖同時(shí)，鉆井液由連續(xù)流變?yōu)楦邏好}沖射流，對井底巖肩層和巖肩進(jìn)行反復(fù)和突發(fā)沖刷，有利于消除巖肩的壓持效應(yīng)，改善噴射效果；在旋轉(zhuǎn)沖擊鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭上鉆壓的作用是保證沖擊裝置正常工作，確保切削刀具與巖石表面能經(jīng)常、可靠地接觸，所需鉆壓比常規(guī)旋轉(zhuǎn)鉆井低20%?60%，可解決深井鉆井中比載荷不足和與巖石接觸時(shí)間短的矛盾，在不增加任何設(shè)備的情況下提高了鉆探能力。
[0003]研究表明:在旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，增加沖擊動(dòng)力，將沖擊鉆進(jìn)的單次破巖作用與旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的連續(xù)破巖作用相結(jié)合，提高破巖效率，能夠有效的提高堅(jiān)硬、研磨性地層鉆井機(jī)械鉆速。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，提供一種產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)沖擊的傳動(dòng)軸，在動(dòng)力鉆具旋轉(zhuǎn)破巖過程中，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)沖擊，利用沖擊破巖的技術(shù)優(yōu)勢，提高動(dòng)力鉆具鉆堅(jiān)硬、研磨性地層的機(jī)械鉆速。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]—種機(jī)械振動(dòng)沖擊傳動(dòng)軸，包括中空的鉆頭接頭I和主傳動(dòng)軸10，在主傳動(dòng)軸10外部設(shè)有沖擊發(fā)生裝置，在主傳動(dòng)軸10與鉆頭接頭I之間設(shè)有沖擊執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0007]上述方案進(jìn)一步包括:
[0008]所述沖擊發(fā)生裝置是在主傳動(dòng)軸10的下半段套裝絲杠凸輪筒4，絲杠凸輪筒4內(nèi)與主傳動(dòng)軸10方角插接配合，絲杠凸輪筒4外與支撐球殼體7套接配合，在絲杠凸輪筒4外面開設(shè)多道弧形軌道槽，每道軌道槽包括一段抬升螺旋軌道16和一段水平過渡軌道17，每道軌道槽分別與支撐球6構(gòu)成限位配合，支撐球殼體7與每級軌道槽對應(yīng)處設(shè)有與支撐球6配合的球窩和裝配通道，裝配通道與球堵5配合鎖定支撐球6，絲杠凸輪筒4下端設(shè)有與鉆頭接頭I連接的凸頭；主傳動(dòng)軸10的上半段套裝有增強(qiáng)軸承串9和推力軸承外殼8，其中推力軸承外殼8上、下端分別通過上軸承15、下軸承14與主傳動(dòng)軸10旋轉(zhuǎn)配合，推力軸承外殼8下端與支撐球殼體7連接；所述沖擊執(zhí)行機(jī)構(gòu)是在絲杠凸輪筒4與鉆頭接頭I連接的凸頭內(nèi)設(shè)置間隙配合的上沖擊盤3和下沖擊盤2，其中上沖擊盤3與主傳動(dòng)軸10的下端連接，下沖擊盤2與鉆頭接頭I上臺(tái)階相接，上沖擊盤3和下沖擊盤2為中空結(jié)構(gòu)。
[0009]所述下沖擊盤2及鉆桿接頭I中空為偏心中空結(jié)構(gòu)。
[0010]主傳動(dòng)軸10上端與水帽12連接。
[0011]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的機(jī)械振動(dòng)沖擊的傳動(dòng)軸在使用時(shí)，所述軸承殼體上端與動(dòng)力鉆具外殼體螺紋連接，所述水帽與動(dòng)力鉆具萬向軸下端螺紋連接，與動(dòng)力鉆具成為一體。馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸入所述主傳動(dòng)軸，所述主傳動(dòng)軸通過下端的六方體驅(qū)動(dòng)所述絲杠凸輪體轉(zhuǎn)動(dòng)，由于所述支撐球殼體與動(dòng)力鉆具外殼體固定連接，絲杠凸輪體與支撐球殼體相對轉(zhuǎn)動(dòng)，布置在絲杠凸輪體與支撐球殼體之間的支撐球，提供支撐作用，同時(shí)充當(dāng)力傳遞的中介；所述絲杠凸輪體轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，由于在井身軸方向所述絲杠凸輪體不動(dòng)，其筒體上布置的帶螺旋抬升軌道驅(qū)使支撐球支撐鉆柱抬升，所述支撐球從軌道起始點(diǎn)到軌道終止點(diǎn)抬升上部沖擊鉆柱一個(gè)沖擊行程，在所述水平過渡軌道內(nèi)上部沖擊鉆柱在鉆壓及重力作用下自由下落，與上部沖擊鉆柱固結(jié)為一體的所述上沖擊盤沖擊所述下沖擊盤，從而使鉆頭對地層進(jìn)行一次沖擊破巖，反復(fù)循環(huán)，組成整個(gè)工具的旋轉(zhuǎn)沖擊破巖鉆井。在所述上沖擊盤沖擊所述下沖擊盤沖擊過程中，由于所述下沖擊盤及所述鉆桿接頭鉆井液流道偏置，所述上沖擊盤鉆井液流道置中，在沖擊瞬間，鉆井液流道過流面積瞬間變?yōu)闃O小，鉆井液由連續(xù)流變?yōu)楦邏好}沖射流，對井底巖肩層和巖肩進(jìn)行反復(fù)和突發(fā)沖刷，改善鉆頭水力噴射效果。隨著所述主傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，與機(jī)械振動(dòng)沖擊傳動(dòng)軸連接的鉆頭產(chǎn)生周期性地振動(dòng)沖擊，同時(shí)鉆井液由連續(xù)流變?yōu)楦邏好}沖射流，旋轉(zhuǎn)沖擊破巖與高壓脈沖射流相結(jié)合，從而提高動(dòng)力鉆具鉆堅(jiān)硬、研磨性地層的機(jī)械鉆速。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是圖1在A-A剖視圖；
[0014]圖3是圖1中關(guān)鍵零件4正視圖；
[0015]圖中1.鉆頭接頭，2.下沖擊盤，3.上沖擊盤，4.絲杠凸輪筒，5.球堵，6.支撐球，
7.支撐球殼體，8.推力軸承外殼，9.增強(qiáng)軸承串，10.主傳動(dòng)軸，11.軸承殼體(優(yōu)先TC軸承殼體)，12.水帽，13.沖擊行程，14.下軸承，15.上軸承(優(yōu)先TC軸承)，16.螺旋抬升軌道，17.水平過渡軌道。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合【附圖說明】中的圖1、圖2、圖3對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0017]在圖1所不中，一種機(jī)械振動(dòng)沖擊傳動(dòng)軸，包括鉆頭接頭1、下沖擊盤2、上沖擊盤
3、絲杠凸輪筒4、球堵5、支撐球6、支撐球殼體7、推力軸承外殼8、增強(qiáng)軸承串9、主傳動(dòng)軸10、TC軸承殼體11、水帽12、下軸承14、上TC軸承15、螺旋抬升軌道16、水平過渡軌道17等。在所述鉆頭接頭I內(nèi)設(shè)置沖擊執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括下沖擊盤2和上沖擊盤3，所述下沖擊盤2與鉆頭接頭I銷軸固定連接，所述下沖擊盤2和鉆頭接頭I中間是偏心貫通孔鉆井液流道，所述上沖擊盤3與所述主傳動(dòng)軸10螺紋連接，內(nèi)部鉆井液流道處于正中心；所述絲杠凸輪筒4下端與所述鉆頭接頭I螺紋連接，其中心是內(nèi)六方通孔，與所述主傳動(dòng)軸10配合用以傳動(dòng)，所述絲杠凸輪筒4外筒表面布置多層絲杠凹凸輪形式的螺旋抬升軌道16，每層軌道由多段相同尺寸的半圓截面槽循環(huán)組成，