一种钻柱保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种钻柱保护装置，包括上接头、下接头、连接外壳、推力球轴承、密封圈、连接球、液压腔、注油阀和泄油阀，下接头经液压腔中的连接球与连接外壳相连，液压腔中充满液压油使连接球保持在连接位置，连接外壳将下接头扣压在上接头上，由上接头带动旋转；当与下接头连接的钻头出现卡钻停止转动时，逐渐增大的扭矩被传至下接头，并转化为径向力挤压连接球，直至大于液压腔泄油阀设定的承压上限，使得液压腔中的液压油随泄油阀一起被挤出腔体，连接球进入液压腔，下接头不再与连接外壳直接连接，防止因上接头下接头的连接导致扭矩持续升高，引起钻柱扭断或损坏。

A drill string protection device

【技术实现步骤摘要】
一种钻柱保护装置
本技术涉及钻井工程
，特别是一种钻柱保护装置。
技术介绍
目前应用较多的钻井方法可分为顿钻和旋转钻两大类，其中旋转钻法通过动力系统和机械传动驱动钻头旋转，削切和磨碎井下岩石，动力强，效率高，成为了当今最通用的钻井方法。随着钻井深度和地层复杂性的日益增加，在旋转钻井过程当中，受破碎岩石或井壁坍缩等现象影响的可能性越来越大，随之而来的就是对钻具的机械结构造成各种损害，其中常见的就包括卡钻，一旦卡钻，钻柱持续旋转，钻头卡住无法运动，作用于两者之间的扭矩持续增大，最终导致钻柱断裂或连接构件损坏，因此需要一种能够在卡钻时提供保护的井下装置。公开号为CN201821036104.8的中国专利公开了一种防止钻柱扭断的工具，通过在装置的下接头上设置连接有弹簧的传动销钉，在上接头上设置均匀分布的圆弧槽，并外加壳体压紧上下接头，使得传动销钉卡在圆弧槽中，由上接头带动下接头旋转。当下接头受各种原因卡死时，上接头聚集的扭矩将传动销钉挤出圆弧槽，使上下接头分离，从而起到保护钻柱的作用。但该装置结构设计有一定缺陷，下接头卡死时上接头依然在旋转，被挤出圆弧槽的传动销钉会随着上接头的旋转再次进入邻近的圆弧槽中，并再次被挤出，此过程中钻柱会间断承受强力扭矩，依然有损坏风险；此外连接弹簧在反复多次的切向扭力作用下产生挤压收缩，容易出现金属疲劳，形变减弱，之后可能出现传动销钉无法被挤出圆弧槽的情况，导致钻柱损坏。
技术实现思路
为解决上述技术问题，提出了一种钻柱保护装置。一种钻柱保护装置，包括上接头、连接外壳、推力球轴承、连接球、下接头、密封圈、液压腔、注油阀和泄油阀，所述上接头和连接外壳经螺纹连接，所述下接头被连接外壳扣压在上接头下方，所述推力球轴承设置在连接外壳和下接头之间；所述连接外壳上设置有液压腔，所述下接头上设有半圆形连接凹槽，环绕下接头轴线等间距分布，所述液压腔与数量与连接凹槽相等，并与连接凹槽一一对应构成密封腔体，所述连接球设置在液压腔与连接凹槽构成的密封腔体中；所述密封圈设置在连接外壳和下接头之间，液压腔的上方和下方各设有一组密封圈，上接头与下接头之间也设置有密封圈；的所述注油阀和泄油阀分别设置在每个液压腔的外侧壳体上。优选的，所述液压腔为圆柱形，圆柱体截面半径与连接球球体半径相等。优选的，所述连接凹槽弧面半径与连接球球体半径相等。优选的，所述连接凹槽数量为8个。优选的，所述连接凹槽的弧面为劣弧。工作状态下，由注油阀向密封腔体中注满液压油，泄油阀依照作业条件选择好合适的压力阈值，连接球为硬质耐压材质，经液压油压至连接凹槽中固定，使得连接球球体的一部分在下接头中，另一部分在连接外壳中，起到连接下接头与连接外壳的作用；连接外壳经螺纹连接在上接头中，并将下接头扣压在上接头上，使上接头中的管路与下接头中的管路连通，并在密封腔体的上下两侧和下壳体与上壳体接触部分分别设置密封圈，确保整个装置密封性能；正常工作时，上接头连接钻柱带动连接外壳和下接头旋转，使钻头螺旋钻进；当卡钻现象出现时，钻头连接下接头使得下接头停止转动，连接外壳持续旋转产生扭矩积累，并对连接凹槽中的连接球产生切向扭力积累，切向扭力在连接凹槽劣弧面上分解出径向推力积累，推动连接球径向挤压液压油，直至大于泄油阀压力阈值，液压油被排出密封腔体，连接球在径向推力和连接外壳旋转产生的离心力的共同作用下脱离连接凹槽，进入液压腔，并无法再次重新进入连接位置，连接外壳与下壳体之间失去传动连接构件，于是在上接头的带动下由推力球轴承支撑产生相对运动，从而达到彻底分离运动钻柱和卡死钻头的目的，起到了保护钻柱的作用。综上，本技术的有益效果是：1、通过连接球、连接凹槽、液压腔、泄油阀的连接设计，在正常情况下起到连接作用，在卡死现象发生时，确保了钻柱与钻头的完全分离，避免了钻柱与钻头可能的反复接触带来的损耗和损坏。2、重新设置时，只需旋转连接外壳找准与下接头的对应位置，在再经注油阀向液压腔中注满液压油，使连接球被压至连接凹槽中，并设定好泄油阀的压力阈值即可重新投入使用，操作过程简便快捷。附图说明图1是本技术剖面结构示意图；图2是本技术下接头结构示意图；图中1上接头，2连接外壳，3推力球轴承，4连接球，5下接头，6密封圈，7液压腔，8注油阀，9泄油阀。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本技术作进一步地的详细说明，但本技术的实施方式不限于此。在本技术的描述中，需指出的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本技术的限制。实施例：参照图1、图2，上接头1和连接外壳2经螺纹连接，下接头5被连接外壳2扣压在上接头1下方，推力球轴承3设置在连接外壳2和下接头5之间，连接外壳2上设置有液压腔7，下接头5上设有半圆形连接凹槽5a，环绕下接头5轴线等间距分布，液压腔7与数量与连接凹槽5a相等，并与连接凹槽5a一一对应构成密封腔体，连接球4设置在液压腔7与连接凹槽5a构成的密封腔体中，密封圈6设置在连接外壳2和下接头5之间，液压腔7的上方和下方各设有一组密封圈6，上接头1与下接头5之间也设置有密封圈6，注油阀8和泄油阀9分别设置在每个液压腔7的外侧壳体上。将上接头1、连接外壳2、下接头5按相应位置安装后，设置好密封圈6，经注油阀8向液压腔7中注满液压油，设置好泄油阀9压力阈值，上接头1可带动连接外壳2旋转，再由连接外壳2经连接球4带动下接头5同步旋转。卡钻现象出现时，下接头5卡死无法旋转，连接外壳2受上接头1带动继续旋转，连接球4承受的径向压力逐渐增大，并经液压油向泄油阀9传压，当压力超过泄油阀9压力阈值时，液压油经泄油阀9被排出，连接球4被连接凹槽5a提供的径向压力和连接外壳2旋转产生的离心力完全推至液压腔7中，下接头5与连接构件2失去传动连接，开始在推力球轴承3的作用下作相对运动。本实施例中，通过在下接头5和连接外壳2之间设置可分离的液压连接组件，使卡钻现象发生时，钻头与钻柱的连接部分能够完全分离，并无法再次接触，有效地避免了卡钻现象中因钻柱承受强力扭矩带来的装置损坏，而油腔结构和注油阀的设置，使得装置在使用后的重新设置更加简便快捷，节省操作时间，提高了施工效率。以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻柱保护装置，包括上接头(1)、连接外壳(2)、推力球轴承(3)、连接球(4)、下接头(5)、密封圈(6)、液压腔(7)、注油阀(8)和泄油阀(9)，其特征在于：所述上接头(1)和连接外壳(2)经螺纹连接，所述下接头(5)被连接外壳(2)扣压在上接头(1)下方，所述推力球轴承(3)设置在连接外壳(2)和下接头(5)之间；所述连接外壳(2)上设置有液压腔(7)，所述下接头(5)上设有半圆形连接凹槽(5a)，环绕下接头(5)轴线等间距分布，所述液压腔(7)与数量与连接凹槽(5a)相等，并与连接凹槽(5a)一一对应构成密封腔体，所述连接球(4)设置在液压腔(7)与连接凹槽(5a)构成的密封腔体中；所述密封圈(6)设置在连接外壳(2)和下接头(5)之间，液压腔(7)的上方和下方各设有一组密封圈(6)，上接头(1)与下接头(5)之间也设置有密封圈(6)；所述注油阀(8)和泄油阀(9)分别设置在每个液压腔(7)的外侧壳体上。/n

【技术特征摘要】
1.一种钻柱保护装置，包括上接头(1)、连接外壳(2)、推力球轴承(3)、连接球(4)、下接头(5)、密封圈(6)、液压腔(7)、注油阀(8)和泄油阀(9)，其特征在于：所述上接头(1)和连接外壳(2)经螺纹连接，所述下接头(5)被连接外壳(2)扣压在上接头(1)下方，所述推力球轴承(3)设置在连接外壳(2)和下接头(5)之间；所述连接外壳(2)上设置有液压腔(7)，所述下接头(5)上设有半圆形连接凹槽(5a)，环绕下接头(5)轴线等间距分布，所述液压腔(7)与数量与连接凹槽(5a)相等，并与连接凹槽(5a)一一对应构成密封腔体，所述连接球(4)设置在液压腔(7)与连接凹槽(5a)构成的密封腔体中；所述密封圈(6)设置在连接外壳(2)和下接头(5)之间，液压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永强，杨国栋，李鹤，
申请(专利权)人：重庆腾钢机械有限责任公司，
类型：新型
国别省市：重庆;50