[发明专利]一种基于双速变扭钻头的带钻柱的钻深井执行机构

说明书

所属技术领域

本发明属于钻井技术领域，尤其涉及一种基于双速变扭钻头的带钻柱的钻深 井执行机构。

背景技术

目前钻井设备常采用井上动力输出，通过钻柱将动力传输到井下的钻头上。 对于要求所钻井的深度很深时，将需要超长距离的钻柱，往往通过多根钻柱拼接 而成。当所钻深井为定向钻井时，井身轴线将具有一个或多个拐点，很难保证钻 柱工作在井身的中心线上，这将会导致钻头钻井的偏离。使钻柱保持在井身的中 心线上，或者仅仅保持与钻头连接附近的钻柱在井身中心线上是非常有必要的。

对于钻头而言，目前钻井所用的钻头大多为整体铸造或者锻造，针对不同深 度具有不同硬度的岩石层的钻井，或者单一的使用较硬的钻头或者根据所钻的岩 石层实时更换钻头已达到钻井的目的。这两者均有一定的问题，对于前者在钻较 软的岩石层时或多或少对钻头产生了磨耗，这个过程中所耗费的成本比用相对软 的钻头钻较软的岩石层所耗费的成本要高，很不划算；对于后者，要经常更换钻 头造成时间成本的提高。

对于推杆而言，目前推杆技术主要有两种，一种为液压驱动的液压杆，另一 种为通过电机驱动齿轮和螺杆实现。对于前者一方面需要电机驱动油泵产生具有 压力的液压油，正因为具有油压往往容易出现漏油现象，对油缸技术、密封技术 要求较高，导致成本较高，机构复杂；对于后者，使用电机驱动，结构较前者简 单，但是因为使用了齿轮与螺杆的啮合传动，当负载突变时，很容易对推杆形成 致命的破坏，也就是使用范围较窄。

本发明设计一种基于双速变扭钻头的带钻柱的钻深井执行机构解决如上问 题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种基于双速变扭钻头的带钻柱 的钻深井执行机构，它是采用以下技术方案来实现的。

一种基于双速变扭钻头的带钻柱的钻深井执行机构，其特征在于：它包括钻 头钻杆、施压支板、施压电磁伸缩杆、连接结构、钻头、定位支架、第二定位机 构、第一定位机构、钻柱，其中钻头安装在钻头钻杆上，钻头钻杆通过轴承安装 在施压支板中心圆孔上；三个施压电磁伸缩杆周向均匀安装在施压支板中心圆孔 周边，第二定位机构安装在三个施压电磁伸缩杆上，三个定位支架周向均匀安装 在第二定位机构上侧，第一定位机构安装在三个定位支架上；钻柱通过连接结构 连接钻头钻杆；上述第一定位机构和第二定位机构具有相同的结构，其安装方式 和位置以定位支架的中心平面互相对称。

上述第一定位机构包括定位接触头、定位支板、定位电磁伸缩杆、伸缩杆外 套、伸缩杆外套顶板、加固环，其中加固环安装在定位支板上；三个伸缩杆外套 均匀安装在定位支板上，对于每一个伸缩杆外套，伸缩杆外套内部安装有定位电 磁伸缩杆，定位电磁伸缩杆一端安装有定位接触头，伸缩杆外套顶端安装有伸缩 杆外套顶板；第二定位机构通过其定位支板安装在施压电磁伸缩杆上，第一定位 机构通过其定位支板安装在定位支架上；定位支架安装在第二定位机构的定位支 板上。

上述连接结构包括卡块、连接里杆导轨、连接里杆、连接套杆、连接套杆导 轨槽、连接套杆卡槽、卡块环、卡块环导轨槽，其中连接里杆安装在钻头钻杆一 端，在连接里杆上对称的安装有两条连接里杆导轨，两个卡块对称的安装在连接 里杆顶端且两个卡块对称面与两条连接里杆导轨对称面垂直；连接套杆安装在钻 柱一端，连接套杆内部开有两条对称分布的连接套杆导轨槽和两条对称分布的连 接套杆卡槽，两条连接套杆导轨槽的对称面与两条连接套杆卡槽的对称面垂直； 连接里杆导轨与连接套杆导轨槽滑动配合，卡块与连接套杆卡槽滑动配合，卡块 环上对称开有两个卡块环导轨槽，卡块环安装在连接套杆端面且两个卡块环导轨 槽与两条连接里杆导轨滑动配合。