CN116658066B - 一种全螺旋式螺杆钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全螺旋式螺杆钻具，涉及油气开采工具技术领域，包括钻筒，钻筒内设置有螺杆，钻筒的其中一端配设有钻头，所述钻筒的另一端通过锁止组件固定安装有钻杆，所述锁止组件包括至少三个固定安装在钻杆上的锁止卡杆，所述钻筒内设置有锁止室，锁止室内固定安装有活动卡杆，活动卡杆与锁止卡杆上均设置有可以相互卡接的卡口。本发明设置的测速组件，可以检测钻杆内液体的流速，以及钻头的转动速度，实现钻头工作状态的监测；可实现对钻杆与钻筒、钻杆与钻杆之间的快速拆装；当钻杆被岩层或者土壤卡住无法作业的时候，可以通过转动钻杆减少与岩层或土壤的挤压力，从而让钻杆继续活动作业。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采工具技术领域，具体为一种全螺旋式螺杆钻具。
背景技术
螺杆钻具，是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业。钻具在钻探过程中由于与岩石或土壤存在摩擦，为了保证钻具不会因高温变形，所以需要对钻头进行降温，降温所需的液体需要通过钻杆传递，而钻具是需要配合多段钻杆使用，同时目前两段钻杆的连接方式相对繁琐。
而现有技术，公告号为CN105156023B的发明专利公开了一种螺杆钻具，但是该螺杆钻具并不能快速对钻杆进行拆装，这影响了施工效率，同时该发明专利所使用的现有技术，无法检测钻具自身的转动速度，因此无法检测钻头实际的工作状态，是否处于正常的转动状态。
发明内容
为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供如下技术方案：一种全螺旋式螺杆钻具，包括钻筒，钻筒内设置有螺杆，钻筒的其中一端配设有钻头，所述钻筒的另一端通过锁止组件固定安装有钻杆，所述锁止组件包括至少三个固定安装在钻杆上的锁止卡杆，所述钻筒内设置有锁止室，锁止室内固定安装有活动卡杆，活动卡杆与锁止卡杆上均设置有可以相互卡接的卡口，钻筒内还滑动设置有与锁止卡杆相同数量的解锁活塞柱，解锁活塞柱与活动卡杆之间通过解锁拉杆相连接；所述钻头内设置有测速组件，所述测速组件包括导电环，导电环的两面分别固定安装有导电板和覆盖板，所述导电环中同心设置有电磁体，所述电磁体的表面设置有导电涂层，该涂层与覆盖板和导电板相互绝缘设置，所述覆盖板和导电板之间滚动连接有钢球。
优选地，所述锁止卡杆位于锁止室内，所述活动卡杆在锁止室中摆动。
优选地，所述锁止卡杆设置的数量与活动卡杆和锁止室相同，所述钻筒上还开设有与锁止室相连通的通气通道。
优选地，所述导电环与电磁体表面设置的导电涂层电性连接，且导电环与导电板之间绝缘设置。
优选地，所述钻筒内还对称设置有两个电极条，用于检测周围的磁场强度。
优选地，还包括驱动组件，所述驱动组件包括支撑座，支撑座内转动设置有松弛齿轮和驱动齿轮，松弛齿轮和驱动齿轮相互啮合。
优选地，所述松弛齿轮中部设置有与钻杆端面卡接配合的卡销，所述支撑座上还固定安装有防尘盖板，防尘盖板上固定安装有用于驱动驱动齿轮转动的驱动电机。
优选地，所述的锁止组件还用于相邻两个钻杆之间的连接。
发明与现有技术相比具备以下有益效果：（1）本发明设置的测速组件，可以检测钻杆内液体的流速，以及钻头的转动速度，实现钻头工作状态的监测；（2）本发明设置的锁止组件，可实现对钻杆与钻筒、钻杆与钻杆之间的快速拆装；（3）本发明通过设置驱动组件，当钻杆被岩层或者土壤卡住无法作业的时候，可以通过转动钻杆减少与岩层或土壤的挤压力，从而让钻杆继续活动作业。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明驱动组件结构示意图。
图3为本发明锁止组件结构示意图。
图4为本发明电极条位置分布示意图。
图5为本发明测速组件结构示意图。
图中：101-驱动电机；102-防尘盖板；103-驱动齿轮；104-松弛齿轮；105-卡销；106-支撑座；201-钻筒；2011-通气通道；2012-锁止室；202-钻杆；203-钻头；204-螺杆；301-活动卡杆；302-解锁活塞柱；303-锁止卡杆；304-解锁拉杆；401-覆盖板；402-导电环；403-电磁体；404-钢球；405-导电板；406-电极条。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1-图5所示，本发明提供一种全螺旋式螺杆钻具，包括钻筒201，钻筒201内设置有螺杆204，钻筒201的其中一端配设有钻头203，钻筒201的另一端通过锁止组件固定安装有钻杆202，钻筒201上还开设有与锁止室2012相连通的通气通道2011。
锁止组件包括至少三个固定安装在钻杆202上的锁止卡杆303，钻筒201内设置有锁止室2012，锁止室2012内固定安装有活动卡杆301，活动卡杆301与锁止卡杆303上均设置有可以相互卡接的卡口，钻筒201内还滑动设置有与锁止卡杆303相同数量的解锁活塞柱302，解锁活塞柱302与活动卡杆301之间通过解锁拉杆304相连接；锁止卡杆303位于锁止室2012内，活动卡杆301在锁止室2012中摆动，锁止卡杆303设置的数量与活动卡杆301和锁止室2012相同。锁止组件还用于相邻两个钻杆202之间的连接。
钻头203内设置有测速组件，测速组件包括导电环402，导电环402的两面分别固定安装有导电板405和覆盖板401，导电环402中同心设置有电磁体403，电磁体403的表面设置有导电涂层，该涂层与覆盖板401和导电板405相互绝缘设置，覆盖板401和导电板405之间滚动连接有钢球404。导电环402与电磁体403表面设置的导电涂层电性连接，且导电环402与导电板405之间绝缘设置。钻筒201内还对称设置有两个电极条406，用于检测周围的磁场强度。
还包括驱动组件，驱动组件包括支撑座106，支撑座106内转动设置有松弛齿轮104和驱动齿轮103，松弛齿轮104和驱动齿轮103相互啮合。松弛齿轮104中部设置有与钻杆202端面卡接配合的卡销105，支撑座106上还固定安装有防尘盖板102，防尘盖板102上固定安装有用于驱动驱动齿轮103转动的驱动电机101。
本发明公开的一种全螺旋式螺杆钻具的工作原理如下：在使用的时候，需要将多段钻杆202进行连接，以及钻杆202与钻筒201之间进行连接，具体的连接方式：将钻杆202上的锁止卡杆303插入锁止室2012中，此时锁止卡杆303会与活动卡杆301接触，并且活动卡杆301向远离锁止卡杆303的一侧摆动，此时当锁止卡杆303与活动卡杆301上设置的卡口相互卡接的时候，钻杆202则与钻筒201或其他的钻杆202固定在一起。当有液体流入钻筒201内时，钻筒201会驱动螺杆204转动，螺杆204转动则会带动钻头203转动，从而实现钻进的功能。当钻头203转动的时候，钢球404也会转动（钢球404与覆盖板401和导电板405之间存在摩擦力，该最大静摩擦力的大小与钢球404的重力相同），此时电磁体403也会跟随转动，当钢球404受到的离心力大于自身的重力时，钢球404则会发生移动，使得钢球404的移动路径为从电磁体403表面接触的位置移动到与导电环402接触的位置，而二者之间的距离则是确定的，通过间歇性的启动电磁体403，电磁体403会将钢球404从导电环402处吸引至电磁体403处（复位的作用），通过在导电环402和导电板405两端施加电压，将导电环402和导电板405与钢球404之间构成一个开关，通过检测该开关闭合到打开到闭合所需的时间，即可得出钢球404的运动时间，而钻头203的转速越快钢球404受到的离心力也就越大，因此钢球404运动的时间则会减少，通过检测该时间即可得出钻头203的转动速度。当附近出现有磁场时，磁感线会穿过两个电极条406（将两个电极条406与一个定值电阻和电流检测仪串联起来），当钻筒201内的液体是导电的时，液体会在两个电极条406之间流动，相当于导线，移动的液体会切割附近的磁场，从而导致电极条406两端产生电压，通过电流检测仪来检测流过的电流，而液体的流速取决于灌入钻筒201内的液体流速，因此液体的流速是确定的，通过检测电流的大小即可得出附近磁场的强度，从而判断周围磁矿的情况。启动驱动电机101，驱动电机101的输出轴会带动驱动齿轮103转动，驱动齿轮103转动会带动松弛齿轮104转动，松弛齿轮104转动会通过卡销105带动钻杆202转动，当钻杆202被岩层或者土壤卡住无法进给的时候，可以通过转动钻杆202减少与岩层或土壤的挤压力，从而让钻杆202继续活动。
当需要将多段钻杆202拆除的时候，只需要降低钻杆202内部的压力即可，采用真空泵使得钻杆202内部变成负压，此时解锁活塞柱302会向钻筒201内侧移动，通过解锁拉杆304带动活动卡杆301与锁止卡杆303分离（此时解锁拉杆304会产生弯曲变形），此时活动卡杆301和锁止卡杆303则会脱离卡接，从而将两个钻杆202或钻杆202与钻筒201分离。
Claims (7)
1.一种全螺旋式螺杆钻具，包括钻筒（201），钻筒（201）内设置有螺杆（204），钻筒（201）的其中一端配设有钻头（203），其特征在于：所述钻筒（201）的另一端通过锁止组件固定安装有钻杆（202），所述锁止组件包括至少三个固定安装在钻杆（202）上的锁止卡杆（303），所述钻筒（201）内设置有锁止室（2012），锁止室（2012）内固定安装有活动卡杆（301），活动卡杆（301）与锁止卡杆（303）上均设置有能够相互卡接的卡口，钻筒（201）内还滑动设置有与锁止卡杆（303）相同数量的解锁活塞柱（302），解锁活塞柱（302）与活动卡杆（301）之间通过解锁拉杆（304）相连接；
所述钻头（203）内设置有测速组件，所述测速组件包括导电环（402），导电环（402）的两面分别固定安装有导电板（405）和覆盖板（401），所述导电环（402）中同心设置有电磁体（403），所述电磁体（403）的表面设置有导电涂层，该涂层与覆盖板（401）和导电板（405）相互绝缘设置，所述覆盖板（401）和导电板（405）之间滚动连接有钢球（404），导电环（402）与导电板（405）之间绝缘设置。
2.根据权利要求1所述的一种全螺旋式螺杆钻具，其特征在于：所述锁止卡杆（303）位于锁止室（2012）内，所述活动卡杆（301）在锁止室（2012）中摆动。
3.根据权利要求2所述的一种全螺旋式螺杆钻具，其特征在于：所述锁止卡杆（303）设置的数量与活动卡杆（301）和锁止室（2012）相同，所述钻筒（201）上还开设有钻筒（201）外部与锁止室（2012）相连通的通气通道（2011）。
4.根据权利要求3所述的一种全螺旋式螺杆钻具，其特征在于：所述导电环（402）与电磁体（403）表面设置的导电涂层电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种全螺旋式螺杆钻具，其特征在于：所述钻筒（201）内还对称设置有两个电极条（406），用于检测周围的磁场强度。
6.根据权利要求5所述的一种全螺旋式螺杆钻具，其特征在于：还包括驱动组件，所述驱动组件包括支撑座（106），支撑座（106）内转动设置有松弛齿轮（104）和驱动齿轮（103），松弛齿轮（104）和驱动齿轮（103）相互啮合。
7.根据权利要求6所述的一种全螺旋式螺杆钻具，其特征在于：所述松弛齿轮（104）中部设置有与钻杆（202）端面卡接配合的卡销（105），所述支撑座（106）上还固定安装有防尘盖板（102），防尘盖板（102）上固定安装有用于驱动驱动齿轮（103）转动的驱动电机（101）。
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