CN106761383B - 一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置，包括马达总成套筒、涡轮叶片、凸轮连轴、配气盘、密封盖机构、凸轮机构、轴承机构、气门机构、O型密封圈、进气口A、进气口B、进气道A、进气道B、环形空间、排气道A、排气道B、排气口A、排气口B、气体流道、液体流道、气缸。本发明使气体能够可控地进出气缸腔体来提供动力，并克服了因进气和排气不协调而导致的工具失效；通过增大进气流道和出气流道的横截面积减少钻具的压降，保证通过螺杆后的高压气体有足够的压力送入井底携岩循环；两组进气和出气通道使气体交替驱动气缸活塞，螺杆平稳输出扭矩，解决了气体钻水平井、定向井和大位移井的持续、稳定井下动力问题。

Description

一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，具体来说是一种用在气体钻井中的气驱液动气体螺杆钻具马达总成上的配气装置。

背景技术

气体钻井是欠平衡钻井技术的一种，主要是采用空气、氮气、天然气或柴油机尾气等作为循环介质的钻井技术。目前，气体钻井技术已被世界公认为一种有效缩短钻井时间、降低钻井成本、解放油气层的实用技术，已成为油气田高效开发的重要手段。气体螺杆钻具是气体钻井必不可少的工具，但是由于气体是可压缩性介质，使得常规气体螺杆钻具马达总成转子在钻井过程中输出扭矩值低且扭矩不稳定，造成钻具憋停和释放后高速转动，出现“飞车”等现象，导致现有气体钻井螺杆钻具性能差、寿命低，不能稳定可靠、高效安全地进行气体钻井定向钻进。

申请人在先申请过公开号为105443035A的中国专利文献《一种可遥控调速的气驱液动气体钻井螺杆钻具》，以及公开号为105484665A的中国专利文献《一种气驱液自循环的气体螺杆钻具》，两份专利公布的方案主要包括从上至下依次连接的马达总成、万向轴总成和传动轴总成；气体钻井时，利用地面注入的高压气体推动活塞高速往复运动，驱动螺杆内部不可压缩液体实现自循环运动，将压力能转化为机械能，使液体推动转子转动，通过万向轴和传动轴输出平稳和足够大的扭矩给钻头，从而实现气体钻井定向钻进作业。具有平稳输出扭矩、延长钻具使用寿命的效能。

在上述已公开发明工作原理基础上，本发明设计了一种用于气驱液动气体螺杆钻具马达总成的“井下配气装置”，使地面高压气体能够在配气装置形成的内流道，通过凸轮和气门组的控制，可控地进入和排出气缸腔体，为气驱液动气体螺杆钻具气缸活塞运动提供动力，从而实现气体钻井提速及定向钻井作业。

发明内容

本发明旨在对现有技术进一步完善和优化，提供一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置，将地面高压气体通过可控地进气通道送入气缸做功，为气驱液动气体螺杆钻具气缸活塞运动提供动力，并且通过排气通道可控地将做功完成后的气体从气缸排入气体流道、进入下部钻具内流道及钻头水眼，克服了因进气和排气不协调而导致的工具失效。本发明配气装置的进气流道和出气流道的横截面积大，减少了钻井过程中的压降，保证通过螺杆后的高压气体有足够的压力送入井底携岩作业。本发明的配气装置具有两组进气和出气流道，使气体交替驱动气缸活塞，克服了气缸活塞做功不连续的难题，有效解决了气体钻水平井、定向井和大位移井的持续、稳定井下动力问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置，其特征在于，包括马达总成套筒、涡轮叶片、凸轮连轴、配气盘、密封盖机构、凸轮机构、轴承机构、气门机构、O型密封圈、进气口A、进气口B、进气道A、进气道B、环形空间、排气道A、排气道B、排气口A、排气口B、气体流道、液体流道、气缸；

所述密封盖机构由顶盖、环盖A、环盖B、环盖C、环盖D组成；凸轮机构由进气控制凸轮A、进气控制凸轮B、排气控制凸轮A、排气控制凸轮B组成；轴承机构由轴承组A、轴承组B、轴承组C、轴承组D组成；气门机构由排气气门组A、排气气门组B、进气气门组A、进气气门组B组成；所述气缸包括气缸腔体A、气缸腔体B、气缸活塞；

所述配气盘上端与马达总成套筒通过锥螺纹连接，配气盘上端以下部分与马达总成套筒形成环形空间；所述环盖A、环盖B、环盖C和环盖D从上至下依次固定连接在配气盘内部，环盖D下端连接气缸；所述气缸中设有气缸腔体A、气缸腔体B，两个气缸活塞分别安装于气缸腔体A和气缸腔体B内；所述环盖A上方安装有顶盖，所述顶盖、环盖A、环盖B、环盖C均设有沉孔，沉孔中部设有贯穿的通孔；所述凸轮连轴贯穿顶盖、环盖A、环盖B、环盖C和环盖D并连接至气缸上部，与顶盖、环盖A、环盖B、环盖C和环盖D的连接处分别采用轴承组A、轴承组B、轴承组C、轴承组D连接，凸轮连轴顶端设有涡轮叶片；所述进气控制凸轮A、进气控制凸轮B、排气控制凸轮A、排气控制凸轮B从上到下分别在顶盖、环盖A、环盖B、环盖C的沉孔中，并安装在凸轮连轴上；所述环盖A、环盖B、环盖C和环盖D侧面均设有斜向下的贯穿孔，其中，环盖A和环盖B的贯穿孔侧面分别设有进气口A和进气口B，环盖A和环盖B的贯穿孔内分别安装有进气气门组A、进气气门组B，进气气门组A、进气气门组B的上部分别与进气控制凸轮A、进气控制凸轮B下部接触；环盖C和环盖D的贯穿孔侧面分别设有排气口B和排气口A，环盖C和环盖D的贯穿孔内分别安装有排气气门组B、排气气门组A，排气气门组A、排气气门组B的上部分别与排气控制凸轮A、排气控制凸轮B下部接触；

所述配气盘外壁上设有四个相互轴对称的凸棱，其中两个凸棱相距较窄，凸棱于马达总成套筒内边接触并抵紧密封，将环形空间分成四部分弧形空间，这四部分弧形空间中，相对称的较窄两部分分别与排气口A和排气口B联通，作为气体流道，另外较宽的对称两部分作为液体流道；

进气气门组A到气缸腔体A之间由进气气门组A、环盖A、环盖B、环盖C和环盖D密封的空间形成的流道为进气道A；进气气门组B到气缸腔体B之间由进气气门组B、环盖B、环盖C和环盖D密封的空间形成的流道为进气道B；排气气门组A到气缸腔体A之间由排气气门组A和环盖D密封的空间形成的流道为排气道A；排气气门组B到气缸腔体B之间由排气气门组B、环盖C、环盖D密封形成的空间为排气道B。

进一步的，所述凸轮机构均设有键槽，进气控制凸轮A和排气控制凸轮B上的键槽位置相同，进气控制凸轮B和排气控制凸轮A上有的键槽位置相同并与进气控制凸轮A和排气控制凸轮B上的键槽保持90°的夹角；所述的凸轮连轴上设有凸型平键，与进气控制凸轮A、进气控制凸轮B、排气控制凸轮A和排气控制凸轮B上的键槽配合；凸轮机构面上设有起伏形状区域，分别是凸起面和凹陷面，凸起面称为凸轮配气开启段，凹陷面称为凸轮配气关闭段，凸轮配气开启段和凸轮配气关闭段都与凸轮轴线夹角为60°，凸轮机构的凸轮配气开启段和凸轮配气关闭段方向相对应，即相邻两凸轮的凸轮配气开启段和凸轮配气关闭段均在同一垂线上；键槽配合的作用是保证凸轮连轴动力传输稳定、避免失效；不同方位键槽的效果时：当进气控制凸轮A和排气控制凸轮B同时开启时，凸轮面起伏形状带动进气气门组A和排气气门组B开启，并同时通过进气控制凸轮B和排气控制凸轮A的凸轮面起伏形状带动进气气门组B和排气气门组A关闭；当进气控制凸轮B和排气控制凸轮A同时开启时，凸轮面起伏形状带动进气气门组B和排气气门组A开启，并同时通过进气控制凸轮A和排气控制凸轮B的凸轮面起伏形状带动进气气门组A和排气气门组B关闭；实现气缸腔体A进气时气缸腔体B出气，或气缸腔体B进气时气缸腔体A出气。

进一步的，所述的进气气门组A、进气气门组B和排气气门组A、排气气门组B均由气门盖、气门弹簧、气门、气门弹簧座组成，安装后与凸轮连轴轴向方向夹角为30°；进气气门组A、进气气门组B和排气气门组A、排气气门组B的气门盖顶与各自对应的进气控制凸轮A、进气控制凸轮B、排气控制凸轮A、排气控制凸轮B的底面实现面接触。

进一步的，所述的轴承组A、轴承组B、轴承组C和轴承组D与各自对应的环盖机构之间和凸轮连轴的接触方式都是过盈接触，轴承机构起到刚性支撑和同轴旋转作用；顶盖、环盖A、环盖B、环盖C、环盖D之间均设有O型密封圈进行密封，配气盘和马达总成套筒之间也设有O型密封圈。

本发明的有益技术效果是：

1、与现有技术相比，本发明所提供的一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置，能在气体钻井时，利用地面注入的高压气体推动涡轮叶片和凸轮连轴高速旋转，带动凸轮连轴上的凸轮机构转动，使得进气气门组和排气气门组实现气门可控地打开或关闭，并将地面高压气体通过可控地进气流道送入气缸腔体做功；

2、本发明能为气驱液动气体螺杆钻具气缸活塞运动提供动力，并且通过排气流道可控地将做功完成后的气体从气缸腔体排入气体流道、进入下部钻具内流道及钻头水眼，使两个气缸腔体之间配合运动，克服了因进气和排气不协调而导致的工具失效；

3、通过凸棱的设计，以及环盖机构的配合，组成了能从井上直接到气缸的气体流道，减少气体损失，提高效率；

4、本发明配气装置的进气流道和出气流道的横截面积大，减少了钻井过程中的压降，保证通过螺杆后的高压气体有足够的压力送入井底携岩作业；

5、本发明的配气装置具有两组进气和出气通道，使气体交替驱动气缸组，克服了气缸活塞做功不连续的难题，有效解决了气体钻水平井、定向井和大位移井的持续、稳定井下动力问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置主结构视图；

图2为本发明的一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置进气装置结构视图；

图3为本发明的A—A剖面排气口B结构视图；

图4为本发明的B—B剖面排气口A结构视图；

图5为本发明的C—C剖面进气口A结构视图；

图6为本发明的D—D剖面进气口B结构视图；

图7为本发明配气装置内部结构三维视图；

图8为本发明配气盘外壳体上部分凸棱结构视图；

图9为排气控制凸轮B和排气气门组B装配的局部剖视图；

图10为本发明的气门组组成的结构视图；

图11为本发明的凸轮示意图；

图12为本发明的F—F凸轮剖面结构视图。

图中除了轴承组和环盖组，其他所有零件涉及构成控制气缸腔体A进气和排气的流道装置都用“装置名称A”表示，涉及构成气缸腔体B进气和排气的流道装置都用“装置名称B”表示。图中为了便于理解进气和出气的方向，图示一个箭头表示方向可以理解为气缸腔体B的进气方向和排气方向；而且由于配气凸轮的控制，气缸腔体B的进气和排气不能同时进行；同理，图示两个箭头表示方向可以理解为气缸腔体A的进气方向和排气方向，由于配气凸轮的控制，气缸腔体A的进气和排气不能同时进行。

图中标号：1、马达总成套筒，2、涡轮叶片，3、凸轮连轴，4、配气盘，5、顶盖，6、进气控制凸轮A，7、O型密封圈，8、轴承组A，9、环盖A，10、进气控制凸轮B，11、轴承组B，12、环盖B，13、排气控制凸轮B，14、排气气门组B，15、排气口B，16、轴承组C，17、环盖C，18、排气控制凸轮A，19、排气气门组A，20、排气道B，21、轴承组D，22、环盖D，23、排气道A，24、凸棱，25、气缸腔体B，26、气缸腔体A，27、气缸活塞，28、进气气门组A，29、进气口A，30、进气气门组B，31、进气道A，32、进气道B，33、环形空间，34、液体流道，35、排气口A，36、气体流道，37、进气口B，38、气门盖，39、气门弹簧，40、气门，41、气门弹簧座，42、键槽，43、凸轮配气开启段，44、凸轮配气关闭段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图12所示，一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置，包括马达总成套筒1、涡轮叶片2、凸轮连轴3、配气盘4、顶盖5、环盖A 9、环盖B 12、环盖C 17、环盖D 22、进气控制凸轮A 6、进气控制凸轮B 10、排气控制凸轮A 18、排气控制凸轮B 13、轴承组A 8、轴承组B 11、轴承组C 16、轴承组D 21、排气气门组A 19、排气气门组B 14、进气气门组A28、进气气门组B 30、O型密封圈7、进气口A 29、进气口B 37、进气道A 31、进气道B 32、环形空间33、排气道A 23、排气道B 20、排气口A 35、排气口B 15、凸棱24、气体流道36、液体流道34、气缸腔体A 26、气缸腔体B 25、气缸活塞27、气门盖38，气门弹簧39，气门40，气门弹簧座41、键槽42，凸轮配气开启段43，凸轮配气关闭段44；

如图1、图2所示，顶盖5、环盖A 9、环盖B 12、环盖C 17和环盖D 22从上至下依次定位连接在配气盘内部，配气装置内有左右对称的气缸腔体B 25和气缸腔体A 26。凸轮连轴3上端连接涡轮叶片2，从上至下再依次连接进气控制凸轮A 6、轴承组A 8、进气控制凸轮B10、轴承组B 11、排气控制凸轮B 13、轴承组C 16、排气控制凸轮A 18、轴承组D 21。进气气门组A 28、进气气门组B 30、排气气门组A 19、排气气门组B 14分别安装在环盖A 9、环盖B12、环盖C 17、环盖D 22上。

如图1、图3和图4和图7所示，排气口A 35为气体在气缸腔体A 26做功后从排气气门组A 19排出的流道，由环盖D 22、排气气门组A 19和气体流道36密封连接；排气道A 23是排气气门组A 19以下到气缸腔体A 26之间的流道，由排气气门组A 19和环盖D 22密封连接。同理，排气口B 15为气体在气缸腔体B 25做功后从排气气门组B 14排出的流道，由环盖C 17、排气气门组B 14和气体流道36密封连接；排气道B 20是排气气门组B 14以下到气缸腔体B 25之间的流道，由排气气门组B 14、环盖C 17、环盖D 22密封连接。

如图2、图5、图6和图7所示，进气口A 29为气体进入进气气门组A 28之前的流道，由环盖A 9和进气气门组A 28密封连接；进气道A 31是进气气门组A 28以下到气缸腔体A26之间的流道，由进气气门组A 28、环盖A 9、环盖B 12、环盖C 17和环盖D 22密封连接。同理，进气口B 37为气体进入进气气门组B 30之前的流道，由环盖A 9、环盖B 12和进气气门组B 30密封连接；进气道B 32是进气气门组B 30以下到气缸腔体B 25之间的流道，由进气气门组B 30、环盖B 12、环盖C 17和环盖D 22密封连接。

如图1、图2、图3和图8所示，配气盘与马达总成套筒1通过螺纹连接形成环形空间33，配期盘侧面的四个凸棱24将环形空间33分成四个部分，其中，如图3所示，凸棱24为对称设置，相邻两个角度为60°和120°，凸棱24与排气口相通的部分称为气体流道36，即两个60°夹角内侧为气体流道36，不与排气口相通的部分称为液体流道34，即两个120°夹角内侧为液体流道34，气体流道36用来将气缸排出的气体送入井下，液体流道34储存循环液体用来驱动转子工作输出扭矩。

如图9局部剖视图和图10所示，所有的气门机构均由由气门盖38、气门弹簧39、气门40、气门弹簧座组成，安装后与凸轮连轴3轴向方向夹角为30°；并且进气气门组A 28、进气气门组B 30和排气气门组A 19、排气气门组B 14与各自对应的进气控制凸轮A 6、进气控制凸轮B 10、排气控制凸轮A 18、排气控制凸轮B 13通过凸轮面和气门盖38顶面面接触；

如图11、图12所示，进气控制凸轮A 6、进气控制凸轮B 10、排气控制凸轮B 13、排气控制凸轮A 18上有两个不同方位的键槽42，键槽42的作用是保证凸轮连轴3和凸轮机构连接定位准确，不同方位键槽42的作用是保证进气控制凸轮和排气控制凸轮与进气气门组和排气气门组的配合能够实现气缸腔体进气和排气的同步关系，凸轮面上起伏形状区域为凸起面和凹陷面，凸起面称为凸轮配气开启段43，凹陷面称为凸轮配气关闭段44，凸轮配气开启段43和凸轮配气关闭段44都与凸轮机构的轴线夹角为60°，使得凸轮机构与其对应的气门40协调配合，实现气缸腔体A 26和气缸腔体B 25进气和出气的可控性和协调性。凸轮配气开启段43和凸轮配气关闭段44之间为圆弧面，确保与气门机构接触的时候平稳开启和关闭，不会造成机械碰撞损坏。

如图3～图6所示，分别是环盖A9、环盖B 12、环盖C 17和环盖D 22的俯视剖视图，其结构各不相同，采用如图所示结构，能在满足进气和排气的情况下，进一步减少加工和安装难度。

如图3～图7所示，所述进气道A 31、进气道B 32，和排气道A 23、排气道B 20分别均匀排布在圆周的4个方向，进气道A 31和进气道B 32轴向对称排布，排气道A 23和排气道B 20轴向对称排布，进气道A 31和排气道B 32之间周向夹角为90°，排气道A 23和排气道B20之间周向夹角为90°。

所述的轴承组A 8、轴承组B 11、轴承组C 16和轴承组D 21与各自对应的环盖机构之间和凸轮连轴3的接触方式都是过盈接触，轴承机构起到刚性支撑和同轴旋转作用；顶盖5、环盖A 9、环盖B 12、环盖C 17、环盖D 22之间均设有O型密封圈7进行密封，配气盘4和马达总成套筒1之间也设有O型密封圈7；轴承机构下端与环盖机构采用旋转动密封结构。

本装置的安装过程如下：首先将进气气门组A 19、进气气门组B 28、排气气门组B14、排气气门组A 19、和轴承组A 8、轴承组B 11、轴承组C 16和轴承组D 21分别安装在各自对应的环盖A 9、环盖B 12、环盖C 17和环盖D 22的沉孔中；然后从配气盘4内由下向上，先安装已经有轴承组D 21和排气气门组A 19的环盖D 22到配气盘4内，接着将凸轮连轴3与轴承组D 21配合安装，再将排气控制凸轮A 18安装在凸轮连轴3上，与排气气门组A 19配合；然后安装已经有轴承组C 16和排气气门组B 14的环盖C 17在环盖D 22上面，再将排气控制凸轮B 13安装在凸轮连轴3上，与排气气门组A 19配合；再安装已经有轴承组B 11和进气气门组B 28的环盖B 12在环盖C 17上面，再将进气控制凸轮B 10安装在凸轮连轴3上，与进气气门组B 30配合；接着安装已经有轴承组A 8和进气气门组A 28的环盖A 9在环盖B 12上面，再将进气控制凸轮A 6安装在凸轮连轴3上，与进气气门组A 28配合；最后将顶盖5安装在环盖A 9上面，将涡轮叶片2安装在凸轮连轴3顶端；将两个气缸活塞27分别安装在气缸腔体A 26和气缸腔体B 25内，最后将整个配气盘4与钻具下部部件通过螺纹连接，配气盘4外部与马达总成壳体1通过锥螺纹连接。

本发明的工作原理及过程如下：

为了实现可控地进气和排气工作原理，气缸腔体A 26的进气口A 29和进气道A 31的连通或断开由进气控制凸轮A 6和进气气门组A 28控制；排气口A 35和排气道A 23的连通或断开由排气控制凸轮A 18和排气气门组A 19控制；气缸腔体B 25的进气口B 37和进气道B 32的连通或断开由进气控制凸轮B 10和进气气门组B 30控制，排气口B 15和排气道B20的连通或断开由排气控制凸轮B 13和排气气门组B 14控制。

气体钻井时，地面注入的高压气体，通过马达总成套筒1到达并推动涡轮叶片2旋转，进而带动凸轮连轴3高速旋转，安装于凸轮连轴3的凸轮机构随之转动，此时如果进气气门组A 28开启，则气体从马达总成套筒1进入环盖A 9，再通过进气道A 31进入气缸腔体A26，以推动气缸腔体A 26的气缸活塞27向下运动做功，此时气缸腔体B 25的气缸活塞27向上运动，气体被从排气道A23向上送入环盖C 17中，再排入配气盘的凸棱24和马达总成套筒1构成的气体流道36内；然后当进气气门组B 30开启，则气体从马达总成套筒1进入环盖B12，再通过进气道B 32进入气缸腔体B 25，以推动气缸腔体B 25的气缸活塞27向下运动做功，此时气缸腔体A 26的气缸活塞27向上运动，气体被从排气道B 20向上送入环盖D 22中，再排入配气盘的凸棱24和马达总成套筒1构成的另一条气体流道36内。

一、驱动气缸腔体A 26做功的机构运动情况如下：

当地面高压气体要进入气缸腔体A 26开始做功，此时控制进气的进气气门组A 28打开，控制排气的排气气门组A 19关闭，气缸腔体A 26只进气不排气；由于气驱液动气体螺杆钻具工作原理是气缸腔体A 26和气缸腔体B 25若有一个进气另一个必排气，气缸腔体B25排气，此时控制排气的排气气门组B 14开启，控制进气的进气气门组B 30关闭，气缸腔体B 25只排气不进气；

上述步骤的具体实现过程是：进气控制凸轮A 6转动到凸轮配气开启段43和进气气门组A28的气门盖38相切时，进气气门组A28由于凸轮配气开启段43对气门盖38的推力使得气门弹簧39压缩，气门40向下运动，进气口A 29打开，地面高压气体从进气口A 29进入进气道A 31，然后进入气缸腔体A 26，推动气缸活塞27向下做功；同时为保证进入气缸腔体A26中的高压气体不会排出到流道，排气控制凸轮A 18转动到凸轮配气关闭段44和排气气门组A 19的气门盖38相切，气门弹簧39拉伸，压紧气门盖38贴在凸轮关闭段，气门40向上运动，出气口A关闭，高压气体不会从气缸腔体A 26通过出气道A排出到流道；与此同时，排气控制凸轮B 13转动到凸轮配气开启段43和排气气门组B 14的气门盖38相切时，排气气门组B 14由于凸轮配气开启段43对气门盖38的推力使得气门弹簧39压缩，气门40向下运动，排气口B 15打开，做完功的气体从气缸腔体B 25排出到排气道B 20通过排气口B 15排出到气体流道36；同时保证地面高压气体不会进入气缸腔体B 25，进气控制凸轮B 10转动到凸轮配气关闭段44和进气气门组B 30的气门盖38相切，气门弹簧39拉伸，压紧气门盖38贴在凸轮关闭段，气门40向上运动，进气口B 37关闭，地面高压气体不会从进气口B 37通过进气道B 32进入到气缸腔体B 25。

二、驱动气缸腔体B 25做功的机构运动情况如下：

同理，当地面高压气体要进入气缸腔体B 25开始做功，此时控制进气的进气气门组B 30打开，控制排气的排气气门组B 14关闭，气缸腔体B 25只进气不排气；由于气驱液动气体螺杆钻具工作原理是气缸腔体B 25和气缸腔体A 26若有一个进气，则另一个必须同时排气。当气缸腔体A 26排气时，控制排气的排气气门组A 19开启，控制进气的进气气门组A28关闭，气缸腔体A 26只排气不进气；

上述步骤的具体实现过程是：进气控制凸轮B 10转动到凸轮配气开启段43和进气气门组B 30的气门盖38相切时，进气气门组B 30由于凸轮配气开启段43对气门盖38的推力使得气门弹簧39压缩，气门40向下运动，进气口B 37打开，地面高压气体从进气口B 37进入进气道B 32，然后进入气缸腔体B 25，推动活塞向下做功；同时为保证进入气缸腔体B 25中的高压气体不会排出到流道，排气控制凸轮B 13转动到凸轮配气关闭段44和排气气门组B14的气门盖38相切，气门弹簧39拉伸，压紧气门盖38贴在凸轮关闭段，气门40向上运动，出气口B关闭，高压气体不会从气缸腔体B 25通过出气道B排出到流道；与此同时，排气控制凸轮A 18转动到凸轮配气开启段43和排气气门组A 19的气门盖38相切时，排气气门组A 19由于凸轮配气开启段43对气门盖38的推力使得气门弹簧39压缩，气门40向下运动，排气口A35打开，做完功的气体从气缸腔体A 26排出到排气道A 23通过排气口A 35排出到气体流道36；同时为保证地面高压气体不会进入气缸腔体A 26，进气控制凸轮A 6转动到凸轮配气关闭段44和进气气门组A 28的气门盖38相切，气门弹簧39拉伸，压紧气门盖38贴在凸轮关闭段，气门40向上运动，进气口A 29关闭，地面高压气体气体不会从进气口A 29通过进气道A31进入到气缸腔体A 26。

地面高压气体驱动涡轮叶片2旋转，涡轮叶片2带动凸轮连轴3旋转，凸轮连轴3上的凸轮机构也随着凸轮连轴3旋转，凸轮连轴3与环盖A 9、环盖B 12、环盖C 17、环盖D 22之间通过轴承组相连，保证凸轮连轴3的转动是连续并且阻力很小的。凸轮连轴3旋转一周，高压气体通过气道进入气缸腔体做功一次，随着凸轮连轴3高速旋转，进气气门组A 28、进气气门组B 30和排气气门组A 19、排气气门组B 14可控并且符合进气和排气规律的开启或者关闭，为气缸腔体A26和气缸腔体B 25的气缸活塞27运动提供动力，为下一步循环液体驱动转子转动输出扭矩提供足够的动力，输出扭矩完成气体钻井作业。

本发明一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置两端均为母接头，一端连接上部钻具，另一端连接液缸配流盘和下部螺杆部件。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置，其特征在于，包括马达总成套筒(1)、涡轮叶片(2)、凸轮连轴(3)、配气盘(4)、密封盖机构、凸轮机构、轴承机构、气门机构、O型密封圈(7)、进气口A(29)、进气口B(37)、进气道A(31)、进气道B(32)、环形空间(33)、排气道A(23)、排气道B(20)、排气口A(35)、排气口B(15)、气体流道(36)、液体流道(34)、气缸；

所述密封盖机构由顶盖(5)、环盖A(9)、环盖B(12)、环盖C(17)、环盖D(22)组成；凸轮机构由进气控制凸轮A(6)、进气控制凸轮B(10)、排气控制凸轮A(18)、排气控制凸轮B(13)组成；轴承机构由轴承组A(8)、轴承组B(11)、轴承组C(16)、轴承组D(21)组成；气门机构由排气气门组A(19)、排气气门组B(14)、进气气门组A(28)、进气气门组B(30)组成；所述气缸包括气缸腔体A(26)、气缸腔体B(25)、气缸活塞(27)；

所述配气盘(4)上端与马达总成套筒(1)通过锥螺纹连接，配气盘(4)上端以下部分与马达总成套筒(1)形成环形空间(33)；所述环盖A(9)、环盖B(12)、环盖C(17)和环盖D(22)从上至下依次固定连接在配气盘(4)内部，环盖D(22)下端连接气缸；所述气缸中设有气缸腔体A(26)、气缸腔体B(25)，两个气缸活塞(27)分别安装于气缸腔体A(26)和气缸腔体B(25)内；所述环盖A(9)上方安装有顶盖(5)，所述顶盖(5)、环盖A(9)、环盖B(12)、环盖C(17)均设有沉孔，沉孔中部设有贯穿的通孔；所述凸轮连轴(3)贯穿顶盖(5)、环盖A(9)、环盖B(12)、环盖C(17)和环盖D(22)并连接至气缸上部，与顶盖(5)、环盖A(9)、环盖B(12)、环盖C(17)和环盖D(22)的连接处分别采用轴承组A(8)、轴承组B(11)、轴承组C(16)、轴承组D(21)连接，凸轮连轴(3)顶端设有涡轮叶片(2)；所述进气控制凸轮A(6)、进气控制凸轮B(10)、排气控制凸轮A(18)、排气控制凸轮B(13)从上到下分别在顶盖(5)、环盖A(9)、环盖B(12)、环盖C(17)的沉孔中，并安装在凸轮连轴(3)上；所述环盖A(9)、环盖B(12)、环盖C(17)和环盖D(22)侧面均设有斜向下的贯穿孔，其中，环盖A(9)和环盖B(12)的贯穿孔侧面分别设有进气口A(29)和进气口B(37)，环盖A(9)和环盖B(12)的贯穿孔内分别安装有进气气门组A(28)、进气气门组B(30)，进气气门组A(28)、进气气门组B(30)的上部分别与进气控制凸轮A(6)、进气控制凸轮B(10)下部接触；环盖C(17)和环盖D(22)的贯穿孔侧面分别设有排气口B(15)和排气口A(35)，环盖C(17)和环盖D(22)的贯穿孔内分别安装有排气气门组B(14)、排气气门组A(19)，排气气门组A(19)、排气气门组B(14)的上部分别与排气控制凸轮A(18)、排气控制凸轮B(13)下部接触；

所述配气盘(4)外壁上设有四个相互轴对称的凸棱(24)，其中两个凸棱(24)相距较窄，凸棱(24)于马达总成套筒(1)内边接触并抵紧密封，将环形空间分成四部分弧形空间，这四部分弧形空间中，相对称的较窄两部分分别与排气口A(35)和排气口B(15)联通，作为气体流道(36)，另外较宽的对称两部分作为液体流道(34)；

进气气门组A(28)到气缸腔体A(26)之间由进气气门组A(28)、环盖A(9)、环盖B(12)、环盖C(17)和环盖D(22)密封的空间形成的流道为进气道A(31)；进气气门组B(30)到气缸腔体B(25)之间由进气气门组B(30)、环盖B(12)、环盖C(17)和环盖D(22)密封的空间形成的流道为进气道B(32)；排气气门组A(19)到气缸腔体A(26)之间由排气气门组A(19)和环盖D(22)密封的空间形成的流道为排气道A(23)；排气气门组B(14)到气缸腔体B(25)之间由排气气门组B(14)、环盖C(17)、环盖D(22)密封形成的空间为排气道B(20)。

2.根据权利要求1所述的一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置，其特征在于，所述凸轮机构均设有键槽(42)，进气控制凸轮A(6)和排气控制凸轮B(13)上的键槽(42)位置相同，进气控制凸轮B(10)和排气控制凸轮A(18)上有的键槽(42)位置相同并与进气控制凸轮A(6)和排气控制凸轮B(13)上的键槽(42)保持90°的夹角；所述的凸轮连轴(3)上设有凸型平键，与进气控制凸轮A(6)、进气控制凸轮B(13)、排气控制凸轮A(18)和排气控制凸轮B(13)上的键槽(42)配合；凸轮机构面上设有起伏形状区域，分别是凸起面和凹陷面，凸起面称为凸轮配气开启段(43)，凹陷面称为凸轮配气关闭段(44)，凸轮配气开启段(43)和凸轮配气关闭段(44)都与凸轮轴线夹角为60°，凸轮机构的凸轮配气开启段(43)和凸轮配气关闭段(44)方向相对应，即相邻两凸轮的凸轮配气开启段(43)和凸轮配气关闭段(44)均在同一垂线上；键槽(42)配合的作用是保证凸轮连轴(3)动力传输稳定、避免失效；不同方位键槽(42)的效果时：当进气控制凸轮A(6)和排气控制凸轮B(13)同时开启时，凸轮面起伏形状带动进气气门组A(28)和排气气门组B(14)开启，并同时通过进气控制凸轮B(10)和排气控制凸轮A(18)的凸轮面起伏形状带动进气气门组B(30)和排气气门组A(19)关闭；当进气控制凸轮B(10)和排气控制凸轮A(18)同时开启时，凸轮面起伏形状带动进气气门组B(30)和排气气门组A(19)开启，并同时通过进气控制凸轮A(6)和排气控制凸轮B(13)的凸轮面起伏形状带动进气气门组A(28)和排气气门组B(14)关闭。

3.根据权利要求2所述的一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置，其特征在于，所述的进气气门组A(28)、进气气门组B(30)和排气气门组A(19)、排气气门组B(14)均由气门盖(38)、气门弹簧(39)、气门(40)、气门弹簧座(41)组成，安装后与凸轮连轴轴向方向夹角为30°；进气气门组A(28)、进气气门组B(30)和排气气门组A(19)、排气气门组B(14)的气门盖(38)顶与各自对应的进气控制凸轮A(6)、进气控制凸轮B(10)、排气控制凸轮A(18)、排气控制凸轮B(13)的底面实现面接触。

4.根据权利要求2所述的一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置，其特征在于，所述的轴承组A(8)、轴承组B(11)、轴承组C(16)和轴承组D(21)与各自对应的环盖机构之间和凸轮连轴(3)的接触方式都是过盈接触，轴承机构起到刚性支撑和同轴旋转作用；顶盖(5)、环盖A(9)、环盖B(12)、环盖C(17)和环盖D(22)之间均设有O型密封圈(7)进行密封，配气盘(4)和马达总成套筒(1)之间也设有O型密封圈(7)。