一种钻井用旋转分离工具.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105370205A(43)申请公布日2016.03.02(21)申请号201510848511.3(22)申请日2015.11.27(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号申请人中国石油技术开发公司中国船舶重工集团第七一四研究所(72)发明人王川金浩孔祥领谢真强黎俊周旭楚飞(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214代理人钱成岑(51)Int.Cl.E21B4/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种钻井用旋转分离工具(57)摘要本发明公开了一种钻井用旋转分离工具，包括外筒、棘轮总成、弹簧座及输出轴等。通过棘轮总成与弹簧座之间的锥面滑动配合，实现径向位移与轴向位移、扭矩与弹簧压缩力之间的转换。当旋转扭矩超过设定的分离扭矩时，本发明内部实现分离旋转，防止过大扭矩对输出轴连接的破岩工具造成伤害。当旋转扭矩不超过设定的分离扭矩时，本发明可以持续输出扭矩，完成作业。CN105370205ACN105370205A权利要求书1/1页1.一种钻井用旋转分离工具，其特征在于，包括：动力外筒（1）、棘轮总成（4）、轴承总成（5）和输出轴（7），所述动力外筒（1）内壁设有若干外筒凹槽（11），所述棘轮总成（4）包括若干棘轮片组成，所述棘轮片为弧面状，所述棘轮片外表面设有若干棘轮外凸起（41），所述棘轮片内表面设有棘轮内凸起（42），所述棘轮片两端设有棘轮斜面（44），所述输出轴（7）表面设有输出轴凸起（72）和输出轴凹槽（71），所述棘轮总成（4）两端连接有弹簧座（3），所述弹簧座（3）与棘轮总成（4）的接触面为与棘轮斜面（44）斜率相同的斜面，所述弹簧座（3）末端连接有弹簧（2），所述动力外筒（1）套在棘轮总成（4）外部，所述动力外筒（1）的外筒凹槽（11）与棘轮外凸起（41）相配合，所述动力外筒（1）的底部与弹簧（2）相接触，所述输出轴（7）伸入棘轮总成（4）内部，所述棘轮内凸起（42）与输出轴凹槽（71）相配合，所述轴承总成（5）设于输出轴（7）上，并与弹簧（2）相接触。2.根据权利要求1所述的一种钻井用旋转分离工具，其特征在于，所述输出轴（7）上还套有密封总成（6），所述密封总成（6）与轴承总成（5）相连接，所述密封总成（6）位于远离棘轮总成（4）一侧。3.根据权利要求1所述的一种钻井用旋转分离工具，其特征在于，所述外筒凹槽（11）和棘轮外凸起（41）的截面形状互补，其形状为三角形或梯形。4.根据权利要求1所述的一种钻井用旋转分离工具，其特征在于，所述每一个棘轮片的棘轮内凸起（42）的数量为两个。5.根据权利要求4所述的一种钻井用旋转分离工具，其特征在于，所述棘轮内凸起（42）由设置于棘轮片内壁的卡槽（421）和安装于卡槽（421）中的滚子（422）组成。6.根据权利要求4所述的一种钻井用旋转分离工具，其特征在于，所述棘轮内凸起（42）设置于棘轮片内壁的棘轮凸起（4204）和棘轮凸起（4204）之间的棘轮凹槽（4203）。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种钻井用旋转分离工具，其特征在于，所述棘轮总成（4）由四个棘轮片组成。8.根据权利要求7所述的一种钻井用旋转分离工具，其特征在于，所述外筒凹槽（11）和棘轮外凸起（41）的数量为四个。9.根据权利要求8所述的一种钻井用旋转分离工具，其特征在于，所述弹簧（2）为碟簧、矩形弹簧、锥形弹簧、圆柱螺旋压缩弹簧或组合弹簧。10.根据权利要求8所述的一种钻井用旋转分离工具，其特征在于，所述棘轮内凸起（42）和输出轴凸起（72）和输出轴凹槽（71）的截面形状为弧形。2CN105370205A说明书1/4页一种钻井用旋转分离工具技术领域[0001]本发明涉及钻井装置领域，特别是一种钻井用旋转分离工具。背景技术[0002]在油气田开发过程中，或者使用转盘、顶驱从地面给钻头使钻头旋转破岩，或者使用螺杆马达等从井下对钻头提供旋转破岩。不论哪种方式，最终都是通过钻杆或钻铤传递扭矩给钻头（或其他钻具组合）。在钻井过程中，不同的地层施加给钻头不同的阻力，该阻力使得钻柱传递的扭矩超过正常钻井扭矩，可能导致钻柱的损害或断裂。于是，增加了钻柱起升次数，增加了钻井作业时间及作业费用。发明内容[0003]本发明目的在于：解决现有技术存在的问题，提出一种钻井用旋转分离工具，动力外筒通过棘轮总成将扭矩传递给输出轴，能够对所承受的力矩作出相应的变化，其变化过程为棘轮总成与弹簧座和弹簧配合实现了径向位移与轴向位移、扭矩与压缩力之间的转换，当动力外筒传递的扭矩大于分离扭矩时，使得棘轮总成与输出轴之间不在传递扭矩，从而在作业过程中，可以保护连接到输出轴上的破岩工具，使得破