一種緩沖調(diào)心接頭制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)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。本發(fā)明專利技術(shù)用于鉆井時(shí)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(hù)頂驅(qū)，補(bǔ)償頂驅(qū)動(dòng)力輸出軸相對(duì)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。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
所屬

本專利技術(shù)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(jī)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(shí)還能用于完井下套管施工作業(yè)。

技術(shù)介紹

目前國(guó)內(nèi)鉆井時(shí)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(qiáng)，當(dāng)鉆具出現(xiàn)憋跳現(xiàn)象時(shí)，沖擊力會(huì)直接作用在頂驅(qū)的動(dòng)力輸出端，而且當(dāng)頂驅(qū)動(dòng)力輸出軸相對(duì)于井口如出現(xiàn)較大的偏心時(shí)，用于鉆具與頂驅(qū)的剛性連接，將影響鉆井施工，特別是進(jìn)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(shí)，對(duì)接套管螺紋容易發(fā)生螺紋錯(cuò)扣。目前已有的專利，US8684851的《浮動(dòng)短節(jié)工具》（《FLOATINGSUBTOOL》），實(shí)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(wú)法解決頂驅(qū)動(dòng)力輸出軸相對(duì)于井口與出現(xiàn)較大偏心的問題。申請(qǐng)?zhí)朇N201220563576.5《水平井柔性短節(jié)》和申請(qǐng)?zhí)朇N03235201.8《一種齒形萬(wàn)向聯(lián)軸器》兩個(gè)專利，實(shí)現(xiàn)了鉆具調(diào)心的功能，但無(wú)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(wàn)向聯(lián)軸器》無(wú)法為鉆具提供泥漿循環(huán)通道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

本專利技術(shù)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(shí)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。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取以下技術(shù)方案：
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(duì)稱分布有兩個(gè)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?jī)?nèi)凸沿與上球座的上部軸向滑動(dòng)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(duì)稱分布有兩個(gè)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)。
上述方案還包括：
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。
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。
本專利技術(shù)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(duì)運(yùn)動(dòng)。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(duì)于外筒沿軸向在一定距離內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。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(duì)上球座在任何方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)外花鍵能夠在一定距離內(nèi)軸向運(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)并傳遞扭矩。另一個(gè)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(duì)下球座在任何方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，與上球座的自由轉(zhuǎn)動(dòng)向配合，實(shí)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(duì)外筒和外花鍵向下沿軸向運(yùn)動(dòng)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(shí)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。
本專利技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)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(shí)能夠緩沖軸向沖擊力，保護(hù)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
圖1是緩沖調(diào)心接頭的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1在A-A的剖視圖；
圖3是緩沖調(diào)心接頭上氣室充氣后結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是緩沖調(diào)心接頭在調(diào)心狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
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(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步說明。
在圖1中所示，使用時(shí)頂驅(qū)動(dòng)力輸出端與上接頭1連接，下接頭20下端與鉆具連接。上接頭1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(duì)運(yùn)動(dòng)。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。
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(shí)，上球座3相對(duì)于上端蓋6能夠在一定距離內(nèi)沿軸向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)內(nèi)花鍵14相對(duì)于外筒7和外花鍵16向下運(yùn)動(dòng)，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(dá)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(shí)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(lái)自下部鉆具的沖擊力，保護(hù)頂驅(qū)。
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(duì)于內(nèi)花鍵14、下球接頭19相對(duì)于外花鍵16能夠在任何方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，因此能夠很好的補(bǔ)償頂驅(qū)動(dòng)力輸出軸相對(duì)于井口軸線有可能所出現(xiàn)的較大不同心現(xiàn)象。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
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(duì)稱分布有兩個(gè)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?jī)?nèi)凸沿與上球座的上部軸向滑動(dòng)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(duì)稱分布有兩個(gè)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)。

【技術(shù)特征摘要】
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(duì)稱分布有兩個(gè)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?jī)?nèi)凸沿與上球座的上部軸向滑動(dòng)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...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：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)?/a>，張銳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東;37