[发明专利]一种用于联接钻具与钻杆的重载万向联接装置

说明书

技术领域

本发明属于钻井机械技术领域，尤其是一种用于联接钻具与钻杆的重载万向联接装置。

背景技术

大型竖井钻机中钻具与钻杆的连接为刚性连接，即用螺栓和销子将钻杆的下发兰和钻具上发兰固定。在钻进过程中会受到钻头中的刀具在切屑时的不均匀力，因刚性连接无法释放，会使刚性连接相关处的薄弱环节发生损坏，严重影响施工安全和进度。

发明内容

为解决上述存在问题，本发明设计了一种用于联接钻具与钻杆的重载万向联接装置，该装置有四组球头圆柱销与球面配合组成万向连接装置，所配弹簧能使钻头组件自动扶正，而所配蝶簧能使磨损的球面得到补偿。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的用于联接钻具与钻杆的重载万向联接装置主要是由中心管、中间套、弹簧、小轴、壳体、球头圆柱销、耐磨套、上过渡盘、下过渡盘、下球面、上球面、蝶簧、支撑盘组成，其中中心管安装在迷宫式的壳体的中部，中心管上端加装中间套，沿中间套的圆周匀布六根小轴，每根小轴安装在壳体所特设的圆管内，并在小轴的尾部加装弹簧；中心管的下端压装下球面，与其对应设置有上球面，上球面与支撑盘通过数个蝶簧浮动联接，支撑盘通过螺栓与壳体固定；中心管的下端为六方体，六方体支撑下过渡盘，下过渡盘通过对称的两个球头圆柱销与嵌于上过渡盘中耐磨套的球面配合支撑上过渡盘，上过渡盘通过两个球头圆柱销支撑壳体，支撑壳体的两个球头圆柱销与支撑上过渡盘的两个球头圆柱销之间呈90°反向安装。

由于采用如上所述方案，本发明具有如下积极效果：

1)有四组球头圆柱销与耐磨套的球面配合组成万向连接装置，有效改善钻具受力状况，解决刚性连接问题。

2)有六组沿圆周面均布的弹簧能使钻具系统受不均匀力后的偏摆的壳体回位，带动钻具自动扶正。

3)有六组沿圆周面均布的蝶簧能使磨损的球面自动得到补偿，延长钻具的使用寿命。

附图说明

图1是图2的B-B向剖面结构示意图；

图2是图1的A-A向结构示意图；

图1、2中：1-中心管；2-中间套；3-弹簧；4-小轴；5-壳体；6-球头圆柱销；7-耐磨套；8-上过渡盘；9-下过渡盘；10-下球面；11-上球面；12-蝶簧；13-支撑盘。

具体实施方式

如图1、2所示：本发明的用于联接钻具与钻杆的重载万向联接装置主要是由中心管1、中间套2、弹簧3、小轴4、壳体5、球头圆柱销6、耐磨套7、上过渡盘8、下过渡盘9、下球面10、上球面11、蝶簧12、支撑盘13组成，其中中心管1安装在迷宫式的壳体5的中部，中心管1上端加装中间套2，沿中间套2的圆周匀布六根小轴4，每根小轴4安装在壳体5所特设的圆管内，并在小轴4的尾部加装弹簧3；中心管1的下端压装下球面10，与其对应设置有上球面11，上球面11与支撑盘13通过数个蝶簧12浮动联接，支撑盘13 通过螺栓与壳体5固定；中心管1的下端为六方体，六方体支撑下过渡盘9，下过渡盘9通过对称的两个球头圆柱销6与嵌于上过渡盘8中耐磨套7的球面配合支撑上过渡盘8，上过渡盘8通过两个球头圆柱销6支撑壳体5，支撑壳体5的两个球头圆柱销6与支撑上过渡盘8的两个球头圆柱销6之间呈90°反向安装。

工作时中心管1的上端与钻杆通过螺栓联接，壳体5的下端通过螺栓与钻具联接。

钻机在钻进过程中钻头受力比较复杂，工况比较恶劣，钻头所受切屑层对刀具的水平方向的力对钻具产生巨大的附加弯矩，通过两组对称成反向的球头圆柱销6的共同作用，大幅减弱此附加弯矩，保护钻具与钻杆。其中一组对称的两个球头圆柱销6嵌于下过渡盘9，另一组对称的两个球头圆柱销6嵌于上过渡盘8。

当受力后的钻具处于受力后的偏斜状态时，六组沿壳体5圆周面均布的弹簧3受到压缩或拉伸，产生的弹力能使重载万向联接装置回位，带动钻具系动扶正，利于成井。

使用一段时间后，下球面10与上球面11的配合球面会产生磨损，碟簧12的弹力作用能使下球面10上浮，保证两下球面10与上球面11的正常配合，延长钻具的使用寿命。