[0001] 本发明涉及石油钻井及地质勘探技术领域，具体为一种具有自动纵向脉冲功能降扭矩防过载保护接头工具。

[0002] 在石油和天然气钻井过程中，其井下环境复杂，作业空间狭小且作业难度大，因此井下作业技术面临着诸多挑战。钻头钻进时由于不均匀的地质结构、岩石层变化或地层断
裂会导致钻头受到不同程度的阻力，致使可能产生过大的扭矩和负载，引起钻头和钻具产
生额外的应力和磨损。过大扭矩时，没有一种能够对钻头、钻具起到过载保护的井下工具，
因此严重过载时会造成钻头、钻具的损坏，降低钻头和钻具的使用寿命。在井下工具损坏后
只能起钻更换损坏工具，增加了起下钻次数，延长了钻井作业时间，导致施工效率降低、作
业难度增加和成本上升。基于以上原因，需要一种能够在钻井作业中实现降扭矩防过载保
护接头井下工具。

[0044] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制
作用。

[0045] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“链接于”另一个元件，它可以是直接链接到另一个元件或间接链接至该另一个元件上。

[0046] 需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

[0047] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0048] 在其中一实施例中，如图1、图2、图3、图4、图7、图8所示，本发明提供的一种具有自动纵向脉冲功能降扭矩防过载保护接头工具，包括接头管道100、联动控制开关200、冲击螺栓300、蓄力弹簧400、弹簧预紧件500及钻头接头600；

[0049] 所述接头管道100上端设有开口，所述接头管道100底部设有底座101；所述底座101设有圆孔1011；所述联动控制开关200设于所述接头管道100底部；所述冲击螺栓300设
于所述接头管道100内穿过所述圆孔1011向下延伸；所述冲击螺栓300顶部设有一螺栓柄
301；所述钻头接头600设于所述冲击螺栓300底部；所述弹簧预紧件500固设于所述钻头接
头600上端面；所述蓄力弹簧400套设于所述冲击螺栓300下端，所述蓄力弹簧400顶部与所
述接头管道100底部相抵，所述蓄力弹簧400下端位于所述弹簧预紧件500内，所述蓄力弹簧
400底部与所述钻头接头600固定连接；

[0050] 所述联动控制开关200包括撞击装置201、复位装置202、螺母滑槽203及螺母片204；所述撞击装置201设于所述底座101上端；所述螺母滑槽203设于所述底座101下端；所
述复位装置202设于所述螺母滑槽203下端并与所述撞击装置201位置对应；所述螺母片204
设于所述螺母滑槽203内。

[0051] 其中，所述钻头接头600用于连接钻头；所述接头管道100用于连接钻具；所述钻头接头600内壁与所述接头管道100上端内壁均设有接头螺纹。

[0052] 需要理解的是，本发明所述接头管道100用于连接钻具，所述钻头接头600用于连接钻头。在工作时，联动控制开关200可被设置为开启状态，允许所述螺母片204接触所述冲
击螺栓300。当钻头在工作过程中受到过大扭矩或负载时，在钻具的作用下，螺纹副进行螺
纹运动，带动所述接头管道100向下移动，并压缩所述蓄力弹簧400。当所述复位装置202碰
撞到所述弹簧预紧件500，所述复位装置202将所述螺母片204带入至所述螺母滑槽203中，
使得关闭所述联动控制开关200，即触发复位过程。此时，所述蓄力弹簧400释放时产生冲击
力，使得钻头向下破碎岩石继续钻井，继而实现了降扭矩防过载保护钻头的目的。同时，所
述接头管道100被所述蓄力弹簧400的冲击力弹到初始状态，确保钻井工作连续进行。本发
明实现了自动脉冲和释放机制的智能设计，为钻井作业提供了有效的保护和持续性。

[0053] 在另一实施例中，如图3、图4、图5、图6所示，本发明提供的一种具有自动纵向脉冲功能降扭矩防过载保护接头工具，所述撞击装置201包括撞针2011、第一垫片2012、第一连接柱2013及第一活塞2014；所述第一活塞2014固设于所述底座101上表面，所述第一连接柱
2013嵌入所述第一活塞2014内，所述第一垫片2012与所述第一连接柱2013上端固定，所述
撞针2011固设于所述第一垫片2012的下表面；

[0054] 所述复位装置202包括复位针2021、第二垫片2022、第二连接柱2023及第二活塞2024；所述第二活塞2024固设于所述底座101下表面，所述第二连接柱2023嵌入所述第二活
塞2024内，所述第二垫片2022与所述第二连接柱2023下端固定，所述复位针2021固设于所
述第二垫片2022的上表面；

[0055] 所述螺母滑槽203沿上下贯穿设有用于所述撞针2011和复位针2021插入的第一槽口2031；所述螺母片204沿上下贯穿设有用于所述撞针2011和复位针2021插入的第二槽口
2041；所述螺母滑槽203的一端面向所述冲击螺栓300，所述螺母滑槽203内部远离所述冲击
螺栓300的一端设有第一弹簧2032，所述第一弹簧2032的另一端与所述螺母片204一端连
接，所述螺母片204的另一端从所述螺母滑槽203内向外伸出；

[0056] 所述底座101沿上下贯穿设有与所述第一槽口2031相连通的第三槽口1012。

[0057] 可以理解的是，在图5、图9、图10、图11中，是所述撞击装置201到复位装置202的过程，在作业开始前所述撞针2011已经穿过所述第三槽口1012插入所述螺母滑槽203的第一开口槽中，当钻头受到过大扭矩或负载时，所述联动控制开关200向下移动，在所述复位装
置202未与所述弹簧预紧件500碰撞前，所述复位装置202相对保持原始状态，当所述蓄力弹
簧400被压缩到设定范围与所述弹簧预紧件500碰撞时，所述复位针2021先后插入所述第一
槽口2031和第二槽口2041，使所述螺母片204与所述冲击螺栓300不接触，触发复位装置
202。复位装置202触发后，在下一次撞击装置201工作前这段时间，所述复位针2021一直处
于插入所述第一槽口2031和第二槽口2041状态。

[0058] 其中，所述弹簧预紧件500用来推动所述复位装置202的第二垫片2022，使所述复位针2021插入到所述第一槽口2031和第二槽口2041中，从而完成复位工作。调整所述弹簧
预紧件500的高度可以控制所述蓄力弹簧400释放的冲击力的大小。因此，通过弹簧预紧件
500设置蓄力弹簧400冲击力大小，弹簧预紧件500高度越低蓄力弹簧400冲击力越大。所述
第一弹簧2032的设置，可以防止在所述螺母片204工作过程中的猛进和恢复时的凹陷。

[0059] 在又一实施例中，如图4、图5所示，本发明提供的一种具有自动纵向脉冲功能降扭矩防过载保护接头工具，所述第一连接柱2013与所述第一活塞2014均为两个；所述第二连
接柱2023与所述第二活塞2024均为两个。

[0060] 可以理解的是，设置两个第一连接柱2013与所述第一活塞2014及设置两个第二连接柱2023与所述第二活塞2024，用于提高联动控制开关200的稳定性。

[0061] 在又一实施例中，如图7、图8所示，本发明提供的一种具有自动纵向脉冲功能降扭矩防过载保护接头工具，所述螺母滑槽203内壁分别设有与所述螺母片204两侧相抵的滑球
2033；两所述滑球2033分别与所述螺母滑槽203内壁通过第二弹簧2034连接；所述螺母片
204与两所述滑球2033相抵的侧面均设为波浪形状。

[0062] 其中，所述螺母片204靠近所述冲击螺栓300的一端设有与所述冲击螺栓300相适配的螺纹。

[0063] 能够理解的是，当所述撞针2011或所述复位针2021插入第一槽口2031及第二槽口2041时，所述螺母片204会有相对应的滑动，通过设置与所述第二弹簧2034连接的所述滑球
2033，来减少摩擦，防止所述螺母片204损坏。

[0064] 在还有一实施例中，如图3、图4所示，本发明提供的一种具有自动纵向脉冲功能降扭矩防过载保护接头工具，所述联动控制开关200为多个，多个所述联动控制开关200绕所
述冲击螺栓300的轴心呈环形阵列分布；所述第三槽口1012为多个，多个所述第三槽口1012
对应多个所述第一槽口2031设置。

[0065] 进一步地，所述联动控制开关200为四个，四个所述联动控制开关200绕所述冲击螺栓300的轴心呈环形阵列分布；所述第三槽口1012为四个，四个所述第三槽口1012对应四
所述第一槽口2031设置。

[0066] 可以理解的是，通过设置多个所述联动控制开关200，提高了本发明的稳定性，从根本上防止了钻具与钻头的扭矩或负载过大，增加了作业进度，降低了人工成本。

[0067] 需要说明的是，所述底座101下底面设有一与所述蓄力弹簧400相抵的弹簧垫片401。

[0068] 所述弹簧预紧件500为圆筒形结构，所述弹簧预紧件500的上端与多个所述第二垫片2022位置相对应；所述螺栓柄301与多个所述第一垫片2012位置相对应。

[0069] 最后需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。

[0070] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应
当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技
术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将
上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构
思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。