[发明专利]一种具有自锁解卡功能的井下钻具

说明书

本发明公开了一种具有自锁解卡功能的井下钻具,涉及钻井技术领域，包括外壳、传动轴和离合器，外壳1与离合器3同轴布置,且离合器安装在外壳与传动轴之间；所述离合器包括内圈和外圈，外圈与外壳通过定位销钉固定，内圈与传动轴通过键连接固定，外圈内壁开设有安装槽，安装槽直径方向的深度沿传动轴转动方向逐渐增大；所述安装槽内还安装有滚子体，且安装槽槽壁上还安装有与滚子体连接的弹簧。当井底发生垮塌，钻头遇卡时，本发明能快速对钻头解卡，并在钻头解卡后可快速开泵，恢复正常钻进，使钻井效率大大提高。

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，具体而言，涉及一种具有自锁解卡功能的井下钻具。

背景技术

现有技术中石油钻井用井下动力装置有三种，分别为螺杆钻具、涡轮钻具和电动钻具；由于结构的改进,新材料和新技术的应用,这三种井下钻具都有各自的优点。其中，涡轮钻具是利用高压钻井液作能源，在井下驱动钻头，完成钻井工作的；螺杆钻具通过使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；电动钻具是通过电缆驱动井下电动机为钻头提供钻井动力,使电能直接变换为机械能，驱动钻头转动，以此完成钻井工作。

但上述三种钻具连接的钻头在钻进过程中都经常会出现因井底发生垮塌或掉块而导致钻头遇卡的情况，如何快速使钻头解卡，则是当前井下工具的研究方向；以螺杆钻具为例，通常是通过转动螺杆钻具外壳来传递旋转动力从而使钻头解卡，但在常规情况下，由于马达由橡胶定子和金属转子组成，转动螺杆钻具外壳会使马达定子和转子产生打滑现象，不仅损伤橡胶定子，而且也会使旋转动力无法传递至钻头，使钻头仍不能运行，最终影响钻井效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自锁解卡功能的井下钻具，能快速对钻头解卡，并在钻头解卡后可快速开泵，使钻井效率大大提高。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种具有自锁解卡功能的井下钻具，包括外壳、传动轴和离合器，外壳与离合器同轴布置，且离合器安装在外壳与传动轴之间；所述离合器包括内圈和外圈，内圈与传动轴固定，外圈与外壳固定，且外圈内壁开设有安装槽，安装槽深度沿传动轴转动方向逐渐增大；所述安装槽内还安装有滚子体，且安装槽槽壁上还安装有与滚子体连接的弹簧。

进一步的，所述弹簧固定安装在安装槽深度较大一侧。

进一步的，所述安装槽为多个，多个安装槽沿外壳的圆周方向均匀间隔排布，且多个安装槽内均安装有滚子体。

进一步的，所述内圈与传动轴通过键连接。

进一步的，所述外壳与传动轴之间还安装有多个串轴承，且离合器安装在任意两个串轴承之间。

进一步的，所述滚子体为圆柱状，且滚子体的轴线方向与传动轴的轴线方向一致。

进一步的，所述传动轴上端还依次安装有万向轴总成和马达总成。

本发明的有益效果是：

通过在外圈内壁开设安装槽，并将安装槽的深度设置成沿顺时针方向逐渐增大，并在安装槽内安装滚子体，使滚子体与安装槽槽壁之间通过弹簧连接，使钻头在钻进过程中遇卡时，通过转盘或顶驱正转驱动钻柱及螺杆，此时传动轴转速低于上部钻具，外壳在转动时带动外圈同步转动，在弹簧推力及摩擦力作用下，从而带动滚子体向安装槽较浅的一端移动，从而使外圈与内圈相对固定，实现对传动轴的锁定，从而将上部钻具的驱动力传递给钻头，实现对钻头的解卡；解卡之后，泥浆循环即可重新建立，即可快速开泵，由马达产生的旋转运动传递给传动轴，此时传动轴转速高于上部钻具，在摩擦里作用下，滚子体向安装槽较深一端运动，从而解除内圈、外圈的相对固定关系，从而使钻头恢复正常钻进，使钻井效率大大提高。

附图说明