[实用新型]一种钻头扭矩限定工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钻头扭矩限定工具,属石油钻井工具技术领域。

背景技术

随着全球对石油资源需求的快速增长，钻井的深度与地层的复杂程度越来越高，特别是在一些页岩气新探区，油气藏埋藏深、地层坚硬、研磨性强和机械钻速低，地层对PDC钻头施加过大的阻碍扭矩导致PDC钻头容易频繁的发生制动现象，从而引起钻头和钻具的高速旋转和扭振，导致钻头崩齿、损坏、钻具断脱、井下钻井工具（如旋转导向系统和垂钻系统）和随钻测量仪器的损坏，严重影响钻进效率。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种结构简单，实用性好，可有效防止钻井过程中地层对PDC钻头施加过大的阻碍扭矩导致PDC钻头容易频繁的发生制动现象，导致钻头崩齿、损坏、钻具断脱、井下钻井工具和随钻测量仪器损坏的钻头扭矩限定工具。

本实用新型的技术方案是：

一种钻头扭矩限定工具；包括上接头、碟簧、锥套筒、推片、传动轴和输出轴；其特征在于：传动轴上端螺纹安装有上接头，传动轴下端套装有输出轴，传动轴上套装有锥套筒，锥套筒与上接头之间设置有碟簧，传动轴的圆周上均布有安装孔，安装孔内活动安装有推片，推片的一端与输出轴接触连接，推片的另一端与锥套筒接触连接。

所述的输出轴与推片对应的圆周上均布有弧形槽。

所述与输出轴接触的推片端头为圆形。

所述的传动轴和输出轴分别为变径体，传动轴和输出轴之间设置有密封件。

所述的推片为丁字形。

所述的推片与锥套筒的接触端面分别为坡面，推片与锥套筒之间通过坡面滑动连接。

所述的安装孔和推片数量分别为4个。

本实用新型的有益效果是：

该钻头扭矩限定工具，结构简单，实用性好，工作过程中，一旦输出轴受到的扭矩过大时，推片从输出轴的弧形槽内退出，推片与输出轴之间即可产生相对的转动，由此避免了输出轴下部钻头发生制动现象，从而避免钻头制动对钻具组合的损害，延长了钻具组合的使用寿命；输出轴受到的扭矩为正常值时，推片夹紧输出轴，传动轴带动输出轴转动，即可保证钻头的正常钻进。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的推片的立体结构示意图；

图3为图1的A—A向正常工作状态示意图；

图4为本实用新型的推片从弧形槽内退出的示意图。

图中：1、上接头,2、锥套筒，3、碟簧，4、推片，5、传动轴，6、密封件，7、输出轴， 8、弧形槽。

具体实施方式

该钻头扭矩限定工具包括上接头1、碟簧3、锥套筒2、推片4、传动轴5和输出轴7；传动轴5上端螺纹安装有上接头1，传动轴5下端套装有输出轴7。传动轴5和输出轴7分别为变径体，传动轴5和输出轴7之间设置有密封件6以防止井筒内的杂质由传动轴5与输出轴7之间进入钻井液流道。

传动轴5上套装有锥套筒2，锥套筒2与上接头1之间设置有碟簧3，传动轴5上端的圆周上均布有安装孔，安装孔内活动安装有推片4，安装孔和推片4的数量分别为4个。

推片4为丁字形；与推片4对应的输出轴7圆周上轴向均布有弧形槽8。推片4的一端与输出轴7接触连接，与输出轴7接触的推片4端头为圆形。推片4的另一端与锥套筒2接触；推片4与锥套筒2的接触端面分别为坡面，推片4与锥套筒2之间通过坡面的配合滑动连接。

该工具的上接头用于连接钻杆，输出轴7用于连接钻头；正常工作状态下，推片4的端头位于输出轴7的弧形槽8内，推片4带动输出轴7转动，输出轴7与推片4之间不存在相对转动；工作过程中，当由钻头传递给输出轴7的阻碍扭矩为正常值时，碟簧3有足够大的推力抵住锥套筒2，无法上移的锥套筒2由此抵住推片4，推片4无法径向移动，从而传动轴5的旋转扭矩可以由推片4传递给输出轴7，由输出轴7带动钻头旋转钻进（参见附图1—3）。

当由钻头传递给输出轴7的阻碍扭矩力过大时，推片4被阻碍扭矩力从弧形槽8内推出参见附图4，此时输出轴7与推片4之间可以发生相对转动，推片4被挤出的过程中，由于推片4与锥套筒2之间通过坡面的配合滑动连接。推片4对锥套筒2产生一个向上的推力，迫使锥套筒2向上移动并挤压碟簧3；当由钻头传递给输出轴7的阻碍扭矩由过大减小到正常值时，碟簧3复位并推动锥套筒2下行，从而推动推片4径向移动，使其再次插入到输出轴7的弧形槽8内，传动轴5的旋转扭矩再次得以正常传递，钻头恢复正常钻进状态。

该钻头扭矩限定工具结构简单，实用性好，工作过程中，可有效防止钻井过程中地层对钻头施加过大的阻碍扭矩导致钻头容易频繁的发生制动现象，进而导致钻头崩齿、损坏、钻具断脱、井下钻井工具和随钻测量仪器损坏的问题。延长了钻具组合的使用寿命；特别适用于钻井工具安装使用。