CN108868586B - 无叶片式井下动力钻具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井设备技术领域，是一种无叶片式井下动力钻具，包括由上至下依次分布的无叶片井下动力装置、同轴减速装置和钻具执行单元，无叶片井下动力装置包括连接筒、连接轴和至少两个由上至下依次分布的反冲式无叶片井下动力单元；同轴减速装置包括至少一个同轴减速器，同轴减速器包括同轴外筒总成和减速传动管串，在同轴外筒总成内设有能相对其自行转动的减速传动管串。本发明通过多级无叶片井下动力装置的设置可满足井下钻具的动力需求，通过同轴减速装置的设置可实现同轴减速增扭传动，还具有易于加工和装配，能适应深井高压作业，满足井下复杂工况的需求，加工成本低，能创造良好的经济效益，易于推广的特点。

Description

无叶片式井下动力钻具

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，是一种无叶片式井下动力钻具。

背景技术

目前钻井行业常用的井下动力钻具主要包括螺杆钻具和涡轮钻具两类。其中，螺杆钻具由于存在橡胶零件（如其液压马达的定子包括钢制外筒和硫化在钢制外筒内壁的橡胶衬套等），使其对钻井液性质有较高的要求（对油基钻井液十分敏感、不能在密度的钻井液中工作）、耐高温性差、无法适应深井高压作业。而涡轮钻具作为全金属动力钻具在一些功能上相对于螺杆钻具有不少优点，但是仍存在以下主要问题：

1）设计、加工、装配难度大；涡轮的叶片在设计、加工时存在较高难度，同时多级叶轮在装配时对装配精度要求高，很容易出现装配卡死现象；

2）止推轴承轴向载荷过大；由于涡轮钻具每一级叶轮上的轴向力会累积并向下传递，最终由止推轴承承受，导致止推轴承工况极其恶劣，一般该轴承需要单独设计，其使用材料特殊、结构设计难度大；

3）减速器设计难度大；一般涡轮钻具输出轴转速是较高的，这是其工作特性决定的，为更好适应钻井工况，会选择增加减速器也降低最终转速，而涡轮减速器的设计难度是比较大的；

4）以上存在的问题导致涡轮钻具造价偏高，应用推广经济性差。

发明内容

本发明提供了一种无叶片式井下动力钻具，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有钻具存在的螺杆钻具使用工况受限，涡轮钻具设计、加工、装配难度大，造价偏高，应用推广经济性差的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种无叶片式井下动力钻具，包括由上至下依次分布的无叶片井下动力装置、同轴减速装置和钻具执行单元，无叶片井下动力装置包括连接筒、连接轴和至少两个由上至下依次分布的反冲式无叶片井下动力单元，反冲式无叶片井下动力单元包括动力外筒组件和能在流体的反冲洗作用下相对动力外筒组件转动的动力驱动组件，每两上下相邻的动力外筒组件均通过连接筒连接在一起，每两上下相邻的动力驱动组件之间均设有连接轴，连接轴与对应的动力驱动组件均通过刚性联轴器连接在一起；同轴减速装置包括至少一个同轴减速器，同轴减速器包括同轴外筒总成和减速传动管串，在同轴外筒总成内设有能相对其自行转动的减速传动管串，当同轴减速器的数量为两个以上时，各个同轴减速器沿竖直方向依次分布，每两相邻的同轴外筒总成的端部均连接在一起，每两相邻的减速传动管串的端部均传动连接在一起；钻具执行单元包括执行外筒总成、输出执行轴和下接头，执行外筒总成内安装有能相对其自行转动的输出执行轴，输出执行轴的下部固定安装有位于执行外筒总成下方的下接头；位于顶部的动力外筒组件的上部固定安装有上接头，位于底部的动力外筒组件的下部与位于顶部的同轴外筒总成的上部连接在一起且两者之间安装有防转部件，位于底部的动力驱动组件的下部与位于顶部的减速传动管串的上部传动连接在一起，位于底部的同轴外筒总成的下部与执行外筒总成的上部连接在一起且两者之间安装有防转部件，位于底部的减速传动管串的下部与输出执行轴的顶部传动连接在一起。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述所述减速传动管串可包括由上至下依次分布的输入轴、万向传动轴、齿轮轴、内齿圈和输出轴，输入轴、齿轮轴和输出轴均限位安装于同轴外筒总成内，输入轴和输出轴为同轴分布，齿轮轴的轴线与输入轴的轴线呈平行分布且两者不重合，输入轴的下端与齿轮轴的上端之间传动连接有能实现偏轴扭矩传递的万向传动轴，齿轮轴的下部设有外齿轮部，内齿圈的上部设有内齿轮部，内齿轮部位于外齿轮部外侧且两者啮合在一起，内齿圈的下部与输出轴的上部固定安装在一起且两者呈同轴分布；输入轴与同轴外筒总成之间设有轴承组件，对应齿轮轴位置的同轴外筒总成内侧设有上下贯通的偏心安装通道，齿轮轴位于偏心安装通道内且两者之间设有能使两者保持相对平滑转动的轴承组件，输出轴与同轴外筒总成之间设有轴承组件；所述轴承组件呈环状，位于轴承组件内侧的关联部件称为内部件，位于轴承外侧的关联部件称为外部件，所述轴承组件能对内部件形成轴向限位，且所述轴承组件能使内部件相对外部件平滑转动；对应偏心安装通道位置的同轴外筒总成内侧设有上下贯通的过液通孔，内齿圈的中心孔与过液通孔连通，内齿圈的下部内侧与输出轴的上部外侧固定安装在一起，输出轴的中部设有上下贯通的连通通道，连通通道与内齿圈的中心孔连通；对应输入轴与偏心安转通道之间位置的万向传动轴与同轴外筒总成之间形成环空液腔，环空液腔与过液通孔连通，输入轴的中部设有开口向上的盲通道，输入轴的上部分布有与盲通道连通的注液孔，输入轴的下部分布有与盲通道连通的连通孔，连通孔与环空液腔连通，注液孔、盲通道、连通孔、环空液腔、过液通孔、内齿圈中心孔和连通通道共同上下连通的形成过液通道。

上述同轴外筒总成可包括由上至下依次连接在一起的上接外筒、第一外筒、第二外筒、第三外筒、第四外筒和下接外筒，上接外筒的下部内侧与第一外筒的上部外侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件，第一外筒的下部内侧与第二外筒的上部外侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件，第二外筒的下部外侧与第三外筒的上部内侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件，第三外筒的下部外侧与第四外筒的上部内侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件，第四外筒的下部外侧与下接外筒的上部内侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件，所述下接外筒的下部能够与上接外筒的上部固定安装在一起且两者之间能设置防转部件；输入轴的中部位于第一外筒的上部内侧且两者之间设有轴承组件，输入轴的下部和齿轮轴的上部均位于第二外筒内，偏心安装通道位于第三外筒内侧，对应偏心安装通道位置的第三外筒内侧设有上下贯通的过液通孔，外齿轮部位于第四外筒的上部内侧，输出轴的中部位于第四外筒内且两者之间设有轴承组件。

上述轴承组件可包括上轴承、轴套和下轴承，上轴承和下轴承沿上下方向间隔分布于内部件与外部件之间，上轴承与下轴承之间设有套装与内部件外侧的轴套，轴套的上下两端分别与上轴承和下轴承的对应端面接触；上轴承和下轴承均包括外圈体、滚子和内圈体，所述外圈体与内圈体之间设有滚子，对应上轴承外圈体上侧位置的外部件内侧设有第一内环台，对应下轴承外圈体下侧位置的外部件内侧设有第二内环台，对应上轴承内圈体上侧位置的内部件外侧设有第一外环台，对应下轴承外圈体下侧位置的内部件外侧设有第二外环台，下轴承的外圈体座于第二内环台上，第一外环台座于上轴承的内圈体上。

上述万向传动轴可包括第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴和万向联轴器，第一传动轴的下端与第二传动轴的上端通过万向联轴器传动连接在一起，第二传动轴的下端与第三传动轴的上端通过万向联轴器传动连接在一起，第一传动轴的上部与输入轴的下部传动连接在一起且两者能同轴传递扭矩，第三传动轴的下部于齿轮轴的上部传动连接在一起且两者能同轴传递扭矩。

上述动力外筒组件可包括上外筒、中外筒和下外筒，上外筒的下部外侧与中外筒的上部内侧固定安装在一起，中外筒的下部外侧与下外筒的上部内侧固定安装在一起；动力驱动组件包括芯轴和自转体，芯轴位于上外筒内侧，自转体位于下外筒内，芯轴的下部伸入下外筒内且与自转体传动连接在一起，芯轴的中部设有开口向上的进液盲道，自转体与芯轴之间沿圆周分布有能与进液盲道相通的自转流道，所有自转流道的出口均呈旋向相同的倾斜状；中外筒的内侧设有位于自转体上方的中内环台，中内环台上座有套装在芯轴外侧的轴套，轴套的上方位于上外筒的下部内侧，对应轴套上方位置的上外筒内侧设有上内环台，对应上内环台与轴套之间位置的芯轴与上外筒之间设有转动轴承，芯轴的上部外侧设有座于转动轴承上的限位外环台；连接筒的两端均与相应的动力外筒组件的端部连接在一起且在连接处均设有防转部件，连接轴的两端均与相应的芯轴通过刚性联轴器安装在一起，连接轴呈空心管状，且连接轴上沿圆周分布有与其内孔相通的通液孔，上接头的下部和位于顶部的上外筒的上部固定安装在一起且两者之间安装有防转部件。

上述自转体可包括内转体和外转体，内转体位于芯轴的下部外侧，内转体的上部与芯轴的下部外侧通过花键联接安装在一起，对应内转体下方位置的芯轴外侧设有限位部件，内转体的外侧固定安装有外转体，对应内转体中部位置的芯轴上沿圆周分布有内出液孔，内转体上沿圆周分布有能与对应的内出液孔相通的连通出液孔，外转体上沿竖直向分布有至少一圈流道圈，每圈流道圈均包括至少两个沿圆周分布于外转体上的外出液孔，所有的外出液孔均呈旋向相同的倾斜状，内出液孔、连通出液孔和外出液孔共同形成自转流道。

上述对应内出液孔位置的内转体内侧可设有能连通所有连通出液孔的内环槽，对应内环槽上方位置的内转体与芯轴之间设有位于内出液孔上方的上密封圈，对应内环槽下方位置的内转体与芯轴之间均设有位于内出液孔下方的下密封圈；对应外出液孔位置的内转体外侧设有能连通所有连通出液孔的外环槽，对应外环槽上方位置的内转体与外转体之间设有位于所有外出液孔上方的上密封圈，对应外环槽下方位置的内转体与外转体之间设有位于所有外出液孔下方的下密封圈。

上述轴套与芯轴之间可沿竖直方向间隔分布有至少两个扶正轴承，对应转动轴承与扶正轴承之间位置以及每两间隔扶正轴承之间位置的芯轴外侧均安装有隔套，芯轴外侧固定安装有位于所有扶正轴承下方的锁紧环，且位于底部的扶正轴承座于锁紧环上。

上述限位外环台与上内环台之间可设有第一旋转密封，芯轴的下部与中内环台之间设有第二旋转密封，对应第一旋转密封下方位置的上外筒上设有平衡活塞，对应第二旋转密封下方位置的中外筒上设有平衡活塞。

上述执行外筒总成可包括由上至下依次连接的第一执行外筒、第二执行外筒、第三执行外筒和第四执行外筒，第一执行外筒的下部外侧与第二执行外筒的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件，第二执行外筒的下部外侧与第三执行外筒的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件，第三执行外筒的下部外侧与第四执行外筒的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件；输出执行轴包括上执行轴和下执行轴，上执行轴和下执行轴均呈空心管状，上执行轴的上部设有能与其内孔连通的上通孔，上执行轴位于第二执行外筒内，上执行轴的上部伸入第一执行外筒内且两者之间设有上旋转密封，对应上旋转密封上部位置的第一执行外筒上设有平衡活塞，下执行轴位于第三执行外筒内，下执行轴的下部伸入第四执行外筒内且两者之间设有下旋转密封，对应下旋转密封下部位置的第四执行外筒上设有平衡活塞，上执行轴的下部伸入第三执行外筒内，上执行轴的下部外侧与下执行轴的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件；对应第一执行外筒下方位置的第二执行外筒的下部内侧设有内限位环台，上执行轴外侧设有位于内限位环台上方的上限位环台，对应上限位环台与内限位环台之间位置的上执行轴与第一执行外筒之间设有止推轴承，对应内限位环台与下执行轴之间位置的上执行轴与第三执行外筒之间设有止推轴承，下执行轴与第三执行外筒之间沿竖直方向间隔分布有至少两个扶正轴承，对应每两间隔扶正轴承之间位置的芯轴外侧均安装有隔套，下执行轴的上部外侧设有座于顶部扶正轴承上的下限位环台，下执行轴的下部外侧安装有位于所有扶正轴承下方的锁紧环，且位于底部的扶正轴承座于锁紧环上，下执行轴的下部固定安装有位于执行外筒总成下方的下接头。

本发明结构合理而紧凑，其通过多级无叶片井下动力装置的设置可满足井下钻具的动力需求，通过同轴减速装置的设置可实现同轴减速增扭传动，通过钻具执行单元的可实现对钻头的扭矩传递，使得钻头能保持低速大扭矩转动，满足井下钻井需求，还具有易于加工和装配，能适应深井高压作业，满足井下复杂工况的需求，加工成本低，能创造良好的经济效益，易于推广的特点；在同轴减速器中，其通过齿轮轴和内齿圈的啮合传动，解决了在井下工作的同轴减速器在有限的井眼空间里采用大模数齿轮传动设计难度大的难题，实现了减速增扭的目的，使得输出轴能保持低速大扭矩转动，且输出轴作为低速轴还能与输入轴保持同轴转动；过液通道的形成可确保井下作业的液体流通，满足井下作业的工况需求；其仅通过齿轮轴和内齿圈啮合即可实现减速传动比，与现有的行星齿轮减速器相比，显然会大幅缩小外径尺寸，虽然由于增加万向传动轴会导致轴向尺寸（总体长度）增加，然而对于井下工具而言，径向尺寸由于井眼尺寸限制是十分宝贵的，而对轴向尺寸增加不敏感，由此使得本发明能适用于小直径井眼作业；由于同轴减速器中并不含有行星轮、行星架等现有的行星齿轮减速器的必要零件，可使其结构相对更加紧凑，更容易在小井眼工况下满足设计要求；由于其啮合传动件数量少，还可使其便于加工和装配，且能够提高传动的稳定性，使其能在不降低传动比的情况下，更易于采用大模数齿轮；而且在实际需求的减速传动比较大，而井眼直径较小时，可通过串联多个同轴减速器实现多级减速传动，进而满足小井眼大传动比的减速传动，选用灵活，具有良好的适用性。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例上半部分的主视剖视结构示意图。

附图2为本发明最佳实施例下半部分的主视剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为连接筒，2为连接轴，3为刚性联轴器，4为下接头，5为上接头，6为防转部件，7为上外筒，8为中外筒，9为下外筒，10为芯轴，11为进液盲道，12为中内环台，13为轴套，14为上内环台，15为转动轴承，16为限位外环台，17为通液孔，18为内转体，19为外转体，20为内出液孔，21为连通出液孔，22为外出液孔，23为上密封圈，24为下密封圈，25为扶正轴承，26为隔套，27为锁紧环，28为第一旋转密封，29为第二旋转密封，30为平衡活塞，31为输入轴，32为齿轮轴，33为内齿圈，34为输出轴，35为外齿轮部，36为内齿轮部，37为偏心安装通道，38为过液通孔，39为连通通道，40为环空液腔，41为盲通道，42为注液孔，43为连通孔，44为上接外筒，45为第一外筒，46为第二外筒，47为第三外筒，48为第四外筒，49为下接外筒，50为上轴承，51为下轴承，52为第一内环台，53为第二内环台，54为第一外环台，55为第二外环台，56为第一传动轴，57为第二传动轴，58为第三传动轴，59为万向联轴器，60为第一执行外筒，61为第二执行外筒，62为第三执行外筒，63为下限位环台，64为第四执行外筒，65为上执行轴，66为下执行轴，67为上通孔，68为上旋转密封，69为下旋转密封，70为内限位环台，71为上限位环台，72为止推轴承。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2所示，该无叶片式井下动力钻具包括由上至下依次分布的无叶片井下动力装置、同轴减速装置和钻具执行单元，无叶片井下动力装置包括连接筒1、连接轴2和至少两个由上至下依次分布的反冲式无叶片井下动力单元，反冲式无叶片井下动力单元包括动力外筒组件和能在流体的反冲洗作用下相对动力外筒组件转动的动力驱动组件，每两上下相邻的动力外筒组件均通过连接筒1连接在一起，每两上下相邻的动力驱动组件之间均设有连接轴2，连接轴2与对应的动力驱动组件均通过刚性联轴器3连接在一起；同轴减速装置包括至少一个同轴减速器，同轴减速器包括同轴外筒总成和减速传动管串，在同轴外筒总成内设有能相对其自行转动的减速传动管串，当同轴减速器的数量为两个以上时，各个同轴减速器沿竖直方向依次分布，每两相邻的同轴外筒总成的端部均连接在一起，每两相邻的减速传动管串的端部均传动连接在一起；钻具执行单元包括执行外筒总成、输出执行轴和下接头4，执行外筒总成内安装有能相对其自行转动的输出执行轴，输出执行轴的下部固定安装有位于执行外筒总成下方的下接头4；位于顶部的动力外筒组件的上部固定安装有上接头5，位于底部的动力外筒组件的下部与位于顶部的同轴外筒总成的上部连接在一起且两者之间安装有防转部件6，位于底部的动力驱动组件的下部与位于顶部的减速传动管串的上部传动连接在一起，位于底部的同轴外筒总成的下部与执行外筒总成的上部连接在一起且两者之间安装有防转部件6，位于底部的减速传动管串的下部与输出执行轴的顶部传动连接在一起。使用过程中，可将本发明连接入预设管串中（如可将钻杆的下部与上接头5连接在一起，将钻头安装在下接头4的下部），并下入井内，由此即可进行钻井作业；本发明结构合理而紧凑，其通过多级无叶片井下动力装置的设置可满足井下钻具的动力需求，通过同轴减速装置的设置可实现同轴减速增扭传动，通过钻具执行单元的可实现对钻头的扭矩传递，使得钻头能保持低速大扭矩转动，满足井下钻井需求，还具有易于加工和装配，能适应深井高压作业，满足井下复杂工况的需求，加工成本低，能创造良好的经济效益，易于推广的特点。根据需求，防转部件6的数量可为一个或多个，当其为多个时可沿圆周分布，其可采用现有公知技术，如防转键或防转钉等；传动连接在一起的两个部件可通过联轴器连接在一起，由此实现所述两个部件的传动连接。

可根据实际需要，对上述无叶片式井下动力钻具作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，所述减速传动管串包括由上至下依次分布的输入轴31、万向传动轴、齿轮轴32、内齿圈33和输出轴34，输入轴31、齿轮轴32和输出轴34均限位安装于同轴外筒总成内，输入轴31和输出轴34为同轴分布，齿轮轴32的轴线与输入轴31的轴线呈平行分布且两者不重合，输入轴31的下端与齿轮轴32的上端之间传动连接有能实现偏轴扭矩传递的万向传动轴，齿轮轴32的下部设有外齿轮部35，内齿圈33的上部设有内齿轮部36，内齿轮部36位于外齿轮部35外侧且两者啮合在一起，内齿圈33的下部与输出轴34的上部固定安装在一起且两者呈同轴分布；输入轴31与同轴外筒总成之间设有轴承组件，对应齿轮轴32位置的同轴外筒总成内侧设有上下贯通的偏心安装通道37，齿轮轴32位于偏心安装通道37内且两者之间设有能使两者保持相对平滑转动的轴承组件，输出轴34与同轴外筒总成之间设有轴承组件；所述轴承组件呈环状，位于轴承组件内侧的关联部件称为内部件，位于轴承外侧的关联部件称为外部件，所述轴承组件能对内部件形成轴向限位，且所述轴承组件能使内部件相对外部件平滑转动；对应偏心安装通道37位置的同轴外筒总成内侧设有上下贯通的过液通孔38，内齿圈33的中心孔与过液通孔38连通，内齿圈33的下部内侧与输出轴34的上部外侧固定安装在一起，输出轴34的中部设有上下贯通的连通通道39，连通通道39与内齿圈33的中心孔连通；对应输入轴31与偏心安转通道之间位置的万向传动轴与同轴外筒总成之间形成环空液腔40，环空液腔40与过液通孔38连通，输入轴31的中部设有开口向上的盲通道41，输入轴31的上部分布有与盲通道41连通的注液孔42，输入轴31的下部分布有与盲通道41连通的连通孔43，连通孔43与环空液腔40连通，注液孔42、盲通道41、连通孔43、环空液腔40、过液通孔38、内齿圈33中心孔和连通通道39共同上下连通的形成过液通道。由此可通过各级反冲式无叶片井下动力单元的动力驱动组件驱动输入轴31转动，并通过万向传动轴带动齿轮轴32旋转，由于齿轮轴32与输入轴31呈偏心分布，可便于在同轴外筒总成内设置与齿轮轴32形成减速传动比的内齿圈33，由此可通过齿轮轴32带动内齿圈33转动，进而使输出轴34形成减速转动，实现输入轴31到输出轴34的同轴减速传动；设置轴承组件可使输入轴31、齿轮轴32和输出轴34形成对应轴承组件的内部件，同轴外筒总成的对应位置形成轴承组件的外部件，由此实现内部件相对外部件能平滑转动，实现扭矩传递，且减少能量损耗，提高传动效率；由于输入轴31的上端与位于底部的动力驱动组件的下端传动连接在一起，如采用刚性联轴器3连接等，因此设置注液孔42可使高压流体在进入同轴减速器内后，能从注液孔42处进入过液通道内，从而可通过过液通道满足井下作业的液体流通需求。本发明通过齿轮轴32和内齿圈33的啮合传动，解决了在井下工作的同轴减速器在有限的井眼空间里采用大模数齿轮传动设计难度大的难题，实现了减速增扭的目的，使得输出轴34能保持低速大扭矩转动，且输出轴34作为低速轴还能与输入轴31保持同轴转动；过液通道的形成可确保井下作业的液体流通，满足井下作业的工况需求；其仅通过齿轮轴32和内齿圈33啮合即可实现减速传动比，与现有的行星齿轮减速器相比，显然会大幅缩小外径尺寸，虽然由于增加万向传动轴会导致轴向尺寸（总体长度）增加，然而对于井下工具而言，径向尺寸由于井眼尺寸限制是十分宝贵的，而对轴向尺寸增加不敏感，由此使得本发明能适用于小直径井眼作业；由于同轴减速器中并不含有行星轮、行星架等现有的行星齿轮减速器的必要零件，可使其结构相对更加紧凑，更容易在小井眼工况下满足设计要求；由于其啮合传动件数量少，还可使其便于加工和装配，且能够提高传动的稳定性，使其能在不降低传动比的情况下，更易于采用大模数齿轮；另外，当实际需求的减速传动比较大，而井眼直径较小时，可通过串联多个同轴减速器实现多级减速传动，进而满足小井眼大传动比的减速传动，选用灵活，具有良好的适用性。根据需求，外齿轮部35与齿轮轴32可一体设置或固定在一起，内齿轮部36于内齿圈33可一体设置或固定在一起；轴承组件可采用现有公知技术，以能对内部件形成悬挂限位，且能使内部件相对外部件平滑转动为限；内齿圈33的下部内侧与输出轴34的上部外侧可通过螺纹连接固定安装在一起且两者的连接处沿圆周安装有防转钉；输入轴31的下部外侧与万向传动轴的上部内侧可通过键连接传动连接在一起，万向传动轴的下部内侧与齿轮轴32的上部外侧可通过键连接传动连接在一起；注液孔42或/和过液通孔38的数量可为一个或多个，以能满足井下液体流通需求为限。

如附图1、2所示，同轴外筒总成包括由上至下依次连接在一起的上接外筒44、第一外筒45、第二外筒46、第三外筒47、第四外筒48和下接外筒49，上接外筒44的下部内侧与第一外筒45的上部外侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件6，第一外筒45的下部内侧与第二外筒46的上部外侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件6，第二外筒46的下部外侧与第三外筒47的上部内侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件6，第三外筒47的下部外侧与第四外筒48的上部内侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件6，第四外筒48的下部外侧与下接外筒49的上部内侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件6，所述下接外筒49的下部能够与上接外筒44的上部固定安装在一起且两者之间能设置防转部件6；输入轴31的中部位于第一外筒45的上部内侧且两者之间设有轴承组件，输入轴31的下部和齿轮轴32的上部均位于第二外筒46内，偏心安装通道37位于第三外筒47内侧，对应偏心安装通道37位置的第三外筒47内侧设有上下贯通的过液通孔38，外齿轮部35位于第四外筒48的上部内侧，输出轴34的中部位于第四外筒48内且两者之间设有轴承组件。由此可便于各个部件的加工和装配，提高装配效率，降低生产成本，使其易于推广。根据需求，同轴外筒总成中每两外筒的固定安装均可为通过螺纹连接固定安装在一起，且在各个螺纹连接处均可设有密封圈，所述密封圈可采用现有公知技术，如O型圈等。

如附图1、2所示，轴承组件包括上轴承50、轴套13和下轴承51，上轴承50和下轴承51沿上下方向间隔分布于内部件与外部件之间，上轴承50与下轴承51之间设有套装与内部件外侧的轴套13，轴套13的上下两端分别与上轴承50和下轴承51的对应端面接触；上轴承50和下轴承51均包括外圈体、滚子和内圈体，所述外圈体与内圈体之间设有滚子，对应上轴承50外圈体上侧位置的外部件内侧设有第一内环台52，对应下轴承51外圈体下侧位置的外部件内侧设有第二内环台53，对应上轴承50内圈体上侧位置的内部件外侧设有第一外环台54，对应下轴承51外圈体下侧位置的内部件外侧设有第二外环台55，下轴承51的外圈体座于第二内环台53上，第一外环台54座于上轴承50的内圈体上。由此可通过第一内环台52、第二内环台53的设置可对轴承组件形成轴向限位，进而通过第一外环台54和第二外环台55使得轴承组件对内部件形成轴向限位，通过上轴承50和下轴承51的设置可使得内部件能相对外部件平滑转动。根据需求，第一内环台52和第二内环台53可均与外部件固定安装在一起，如通过螺纹连接或通过紧固件安装等，第一内环台52和第二内环台53两者中可有其一与外部件为一体设置，由此可简化装配工序，提高装配精度与效率；第一外环台54和第二外环台55均可与内部件固定安装在一起，如通过螺纹连接或通过紧固件安装等，第一外环台54和第二外环台55两者中可有其一与内部件为一体设置，由此可简化装配工序，提高装配精度与效率；上轴承50和下轴承51均可为现有公知轴承，如向心推力轴承等，当上轴承50和下轴承51均为向心推力轴承时，两者可为面对面安装或背靠背安装；每组轴承组件中的上轴承50和下轴承51均可与其它轴承组件中的上轴承50和下轴承51相同，也可不同，当其部分或全部相同时，可使其具有良好的通用性。

如附图1、2所示，万向传动轴包括第一传动轴56、第二传动轴57、第三传动轴58和万向联轴器59，第一传动轴56的下端与第二传动轴57的上端通过万向联轴器59传动连接在一起，第二传动轴57的下端与第三传动轴58的上端通过万向联轴器59传动连接在一起，第一传动轴56的上部与输入轴31的下部传动连接在一起且两者能同轴传递扭矩，第三传动轴58的下部于齿轮轴32的上部传动连接在一起且两者能同轴传递扭矩。由此可通过万向传动轴实现对输入轴31和齿轮轴32在不同轴状态下的扭矩传递。根据需求，万向联轴器59可采用现有公知技术，如十字轴式万向联轴器、球绞式万向联轴器、绞杆式万向联轴器等；万向传动轴还可采用其它现有公知技术。

如附图1、2所示，动力外筒组件包括上外筒7、中外筒8和下外筒9，上外筒7的下部外侧与中外筒8的上部内侧固定安装在一起，中外筒8的下部外侧与下外筒9的上部内侧固定安装在一起；动力驱动组件包括芯轴10和自转体，芯轴10位于上外筒7内侧，自转体位于下外筒9内，芯轴10的下部伸入下外筒9内且与自转体传动连接在一起，芯轴10的中部设有开口向上的进液盲道11，自转体与芯轴10之间沿圆周分布有能与进液盲道11相通的自转流道，所有自转流道的出口均呈旋向相同的倾斜状；中外筒8的内侧设有位于自转体上方的中内环台12，中内环台12上座有套装在芯轴10外侧的轴套13，轴套13的上方位于上外筒7的下部内侧，对应轴套13上方位置的上外筒7内侧设有上内环台14，对应上内环台14与轴套13之间位置的芯轴10与上外筒7之间设有转动轴承15，芯轴10的上部外侧设有座于转动轴承15上的限位外环台16；连接筒1的两端均与相应的动力外筒组件的端部连接在一起且在连接处均设有防转部件6，连接轴2的两端均与相应的芯轴10通过刚性联轴器3安装在一起，连接轴2呈空心管状，且连接轴2上沿圆周分布有与其内孔相通的通液孔17，上接头5的下部和位于顶部的上外筒7的上部固定安装在一起且两者之间安装有防转部件6。使用时，可将高压流体注入管串中，高压流体将通过钻杆内部通道进入位于上方的反冲式无叶片井下动力单元，通过过液流道进入进液盲道11并从自转流道喷出，而喷出的高压流体将产生作用于自传体的反向作用力，从而可驱动自转体带动芯轴10和位于其下部的动力驱动组件旋转，喷出的高压流体将通过通液孔17和连接轴2内孔进入下一级反冲式无叶片井下动力单元内，按照上述方式增强位于其内的动力驱动组件的动力输出，从而实现逐级传递和动力增强，直至传递给减速传动管串实现同轴减速增扭传动；其中，转动轴承15的设置不仅可使得芯轴10能相对动力外筒组件悬挂设置，还可使两者之间能流畅转动，从而减少芯轴10相对转动的摩擦力。根据需求，转动轴承15可采用现有公知技术，如两个呈面对面或背靠背分布的向心推力轴承形成的组合式转动轴承15等；进液盲道11的上部内侧可设有内花键，芯轴10的下部外侧可设有外花键，由此可便于两者的传动连接安装。

如附图1、2所示，自转体包括内转体18和外转体19，内转体18位于芯轴10的下部外侧，内转体18的上部与芯轴10的下部外侧通过花键联接安装在一起，对应内转体18下方位置的芯轴10外侧设有限位部件，内转体18的外侧固定安装有外转体19，对应内转体18中部位置的芯轴10上沿圆周分布有内出液孔20，内转体18上沿圆周分布有能与对应的内出液孔20相通的连通出液孔21，外转体19上沿竖直向分布有至少一圈流道圈，每圈流道圈均包括至少两个沿圆周分布于外转体19上的外出液孔22，所有的外出液孔22均呈旋向相同的倾斜状，内出液孔20、连通出液孔21和外出液孔22共同形成自转流道。由此可便于自转体的加工和装配，降低加工难度和成本。根据需求，外转体19上可沿竖直向间隔分布有三圈流道圈，每圈流道圈可均包括八个沿圆周均布于外转体19上的外出液孔22；限位部件可采用现有公知技术，如限位块、销钉或限位挡圈等。

如附图1、2所示，对应内出液孔20位置的内转体18内侧设有能连通所有连通出液孔21的内环槽，对应内环槽上方位置的内转体18与芯轴10之间设有位于内出液孔20上方的上密封圈23，对应内环槽下方位置的内转体18与芯轴10之间均设有位于内出液孔20下方的下密封圈24；对应外出液孔22位置的内转体18外侧设有能连通所有连通出液孔21的外环槽，对应外环槽上方位置的内转体18与外转体19之间设有位于所有外出液孔22上方的上密封圈23，对应外环槽下方位置的内转体18与外转体19之间设有位于所有外出液孔22下方的下密封圈24。由此可确保高压流体流动通畅，且可减少高压流体的动能损耗，使从各个外出液孔22流出的高压流体可向自传体施加更大的反向作用力。

如附图1、2所示，轴套13与芯轴10之间沿竖直方向间隔分布有至少两个扶正轴承25，对应转动轴承15与扶正轴承25之间位置以及每两间隔扶正轴承25之间位置的芯轴10外侧均安装有隔套26，芯轴10外侧固定安装有位于所有扶正轴承25下方的锁紧环27，且位于底部的扶正轴承25座于锁紧环27上。扶正轴承25的设置可进一步提高轴套13与芯轴10之间相对旋转的稳定性，防止芯轴10在旋转过程中产生轴向偏移。

如附图1、2所示，限位外环台16与上内环台14之间设有第一旋转密封28，芯轴10的下部与中内环台12之间设有第二旋转密封29，对应第一旋转密封28下方位置的上外筒7上设有平衡活塞30，对应第二旋转密封29下方位置的中外筒8上设有平衡活塞30。第一旋转密封28和第二旋转密封29的设置可防止高压流体泄露，平衡活塞30的设置可平衡密封腔内的压力。

如附图1、2所示，执行外筒总成包括由上至下依次连接的第一执行外筒60、第二执行外筒61、第三执行外筒62和第四执行外筒64，第一执行外筒60的下部外侧与第二执行外筒61的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件6，第二执行外筒61的下部外侧与第三执行外筒62的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件6，第三执行外筒62的下部外侧与第四执行外筒64的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件6；输出执行轴包括上执行轴65和下执行轴66，上执行轴65和下执行轴66均呈空心管状，上执行轴65的上部设有能与其内孔连通的上通孔67，上执行轴65位于第二执行外筒61内，上执行轴65的上部伸入第一执行外筒60内且两者之间设有上旋转密封68，对应上旋转密封68上部位置的第一执行外筒60上设有平衡活塞30，下执行轴66位于第三执行外筒62内，下执行轴66的下部伸入第四执行外筒64内且两者之间设有下旋转密封69，对应下旋转密封69下部位置的第四执行外筒64上设有平衡活塞30，上执行轴65的下部伸入第三执行外筒62内，上执行轴65的下部外侧与下执行轴66的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件6；对应第一执行外筒60下方位置的第二执行外筒61的下部内侧设有内限位环台70，上执行轴65外侧设有位于内限位环台70上方的上限位环台71，对应上限位环台71与内限位环台70之间位置的上执行轴65与第一执行外筒60之间设有止推轴承72，对应内限位环台70与下执行轴66之间位置的上执行轴65与第三执行外筒62之间设有止推轴承72，下执行轴66与第三执行外筒62之间沿竖直方向间隔分布有至少两个扶正轴承25，对应每两间隔扶正轴承25之间位置的芯轴10外侧均安装有隔套26，下执行轴66的上部外侧设有座于顶部扶正轴承25上的下限位环台63，下执行轴66的下部外侧安装有位于所有扶正轴承25下方的锁紧环27，且位于底部的扶正轴承25座于锁紧环27上，下执行轴66的下部固定安装有位于执行外筒总成下方的下接头4。由此可使输出执行轴能相对执行外筒总成自行选转，其中上旋转密封68和下旋转密封69的设置可防止高压流体泄露，平衡活塞30的设置可平衡密封腔内的压力，同时，由于动力驱动组件和减速传动管串的动力传动并不会产生和累计向下的轴向力，因此可减轻止推轴承72的轴向载荷，改善止推轴承72的工况，降低止推轴承72的生产成本。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种无叶片式井下动力钻具，其特征在于包括由上至下依次分布的无叶片井下动力装置、同轴减速装置和钻具执行单元，无叶片井下动力装置包括连接筒、连接轴和至少两个由上至下依次分布的反冲式无叶片井下动力单元，反冲式无叶片井下动力单元包括动力外筒组件和能在流体的反冲洗作用下相对动力外筒组件转动的动力驱动组件，每两上下相邻的动力外筒组件均通过连接筒连接在一起，每两上下相邻的动力驱动组件之间均设有连接轴，连接轴与对应的动力驱动组件均通过刚性联轴器连接在一起；同轴减速装置包括至少一个同轴减速器，同轴减速器包括同轴外筒总成和减速传动管串，在同轴外筒总成内设有能相对其自行转动的减速传动管串，当同轴减速器的数量为两个以上时，各个同轴减速器沿竖直方向依次分布，每两相邻的同轴外筒总成的端部均连接在一起，每两相邻的减速传动管串的端部均传动连接在一起；钻具执行单元包括执行外筒总成、输出执行轴和下接头，执行外筒总成内安装有能相对其自行转动的输出执行轴，输出执行轴的下部固定安装有位于执行外筒总成下方的下接头；位于顶部的动力外筒组件的上部固定安装有上接头，位于底部的动力外筒组件的下部与位于顶部的同轴外筒总成的上部连接在一起且两者之间安装有防转部件，位于底部的动力驱动组件的下部与位于顶部的减速传动管串的上部传动连接在一起，位于底部的同轴外筒总成的下部与执行外筒总成的上部连接在一起且两者之间安装有防转部件，位于底部的减速传动管串的下部与输出执行轴的顶部传动连接在一起，所述减速传动管串包括由上至下依次分布的输入轴、万向传动轴、齿轮轴、内齿圈和输出轴，输入轴、齿轮轴和输出轴均限位安装于同轴外筒总成内，输入轴和输出轴为同轴分布，齿轮轴的轴线与输入轴的轴线呈平行分布且两者不重合，输入轴的下端与齿轮轴的上端之间传动连接有能实现偏轴扭矩传递的万向传动轴，齿轮轴的下部设有外齿轮部，内齿圈的上部设有内齿轮部，内齿轮部位于外齿轮部外侧且两者啮合在一起，内齿圈的下部与输出轴的上部固定安装在一起且两者呈同轴分布；输入轴与同轴外筒总成之间设有轴承组件，对应齿轮轴位置的同轴外筒总成内侧设有上下贯通的偏心安装通道，齿轮轴位于偏心安装通道内且两者之间设有能使两者保持相对平滑转动的轴承组件，输出轴与同轴外筒总成之间设有轴承组件；所述轴承组件呈环状，位于轴承组件内侧的关联部件称为内部件，位于轴承外侧的关联部件称为外部件，所述轴承组件能对内部件形成轴向限位，且所述轴承组件能使内部件相对外部件平滑转动；对应偏心安装通道位置的同轴外筒总成内侧设有上下贯通的过液通孔，内齿圈的中心孔与过液通孔连通，内齿圈的下部内侧与输出轴的上部外侧固定安装在一起，输出轴的中部设有上下贯通的连通通道，连通通道与内齿圈的中心孔连通；对应输入轴与偏心安转通道之间位置的万向传动轴与同轴外筒总成之间形成环空液腔，环空液腔与过液通孔连通，输入轴的中部设有开口向上的盲通道，输入轴的上部分布有与盲通道连通的注液孔，输入轴的下部分布有与盲通道连通的连通孔，连通孔与环空液腔连通，注液孔、盲通道、连通孔、环空液腔、过液通孔、内齿圈中心孔和连通通道共同上下连通的形成过液通道；外齿轮部与齿轮轴一体设置或固定在一起，内齿轮部与内齿圈一体设置或固定在一起。

2.根据权利要求1所述的无叶片式井下动力钻具，其特征在于同轴外筒总成包括由上至下依次连接在一起的上接外筒、第一外筒、第二外筒、第三外筒、第四外筒和下接外筒，上接外筒的下部内侧与第一外筒的上部外侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件，第一外筒的下部内侧与第二外筒的上部外侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件，第二外筒的下部外侧与第三外筒的上部内侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件，第三外筒的下部外侧与第四外筒的上部内侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件，第四外筒的下部外侧与下接外筒的上部内侧固定安装在一起且两者之间安装有防转部件，所述下接外筒的下部能够与上接外筒的上部固定安装在一起且两者之间能设置防转部件；输入轴的中部位于第一外筒的上部内侧且两者之间设有轴承组件，输入轴的下部和齿轮轴的上部均位于第二外筒内，偏心安装通道位于第三外筒内侧，对应偏心安装通道位置的第三外筒内侧设有上下贯通的过液通孔，外齿轮部位于第四外筒的上部内侧，输出轴的中部位于第四外筒内且两者之间设有轴承组件。

3.根据权利要求2所述的无叶片式井下动力钻具，其特征在于轴承组件包括上轴承、轴套和下轴承，上轴承和下轴承沿上下方向间隔分布于内部件与外部件之间，上轴承与下轴承之间设有套装与内部件外侧的轴套，轴套的上下两端分别与上轴承和下轴承的对应端面接触；上轴承和下轴承均包括外圈体、滚子和内圈体，所述外圈体与内圈体之间设有滚子，对应上轴承外圈体上侧位置的外部件内侧设有第一内环台，对应下轴承外圈体下侧位置的外部件内侧设有第二内环台，对应上轴承内圈体上侧位置的内部件外侧设有第一外环台，对应下轴承外圈体下侧位置的内部件外侧设有第二外环台，下轴承的外圈体座于第二内环台上，第一外环台座于上轴承的内圈体上。

4.根据权利要求3所述的无叶片式井下动力钻具，其特征在于万向传动轴包括第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴和万向联轴器，第一传动轴的下端与第二传动轴的上端通过万向联轴器传动连接在一起，第二传动轴的下端与第三传动轴的上端通过万向联轴器传动连接在一起，第一传动轴的上部与输入轴的下部传动连接在一起且两者能同轴传递扭矩，第三传动轴的下部于齿轮轴的上部传动连接在一起且两者能同轴传递扭矩。

5.根据权利要求2或3或4所述的无叶片式井下动力钻具，其特征在于动力外筒组件包括上外筒、中外筒和下外筒，上外筒的下部外侧与中外筒的上部内侧固定安装在一起，中外筒的下部外侧与下外筒的上部内侧固定安装在一起；动力驱动组件包括芯轴和自转体，芯轴位于上外筒内侧，自转体位于下外筒内，芯轴的下部伸入下外筒内且与自转体传动连接在一起，芯轴的中部设有开口向上的进液盲道，自转体与芯轴之间沿圆周分布有能与进液盲道相通的自转流道，所有自转流道的出口均呈旋向相同的倾斜状；中外筒的内侧设有位于自转体上方的中内环台，中内环台上座有套装在芯轴外侧的轴套，轴套的上方位于上外筒的下部内侧，对应轴套上方位置的上外筒内侧设有上内环台，对应上内环台与轴套之间位置的芯轴与上外筒之间设有转动轴承，芯轴的上部外侧设有座于转动轴承上的限位外环台；连接筒的两端均与相应的动力外筒组件的端部连接在一起且在连接处均设有防转部件，连接轴的两端均与相应的芯轴通过刚性联轴器安装在一起，连接轴呈空心管状，且连接轴上沿圆周分布有与其内孔相通的通液孔，上接头的下部和位于顶部的上外筒的上部固定安装在一起且两者之间安装有防转部件。

6.根据权利要求5所述的无叶片式井下动力钻具，其特征在于自转体包括内转体和外转体，内转体位于芯轴的下部外侧，内转体的上部与芯轴的下部外侧通过花键联接安装在一起，对应内转体下方位置的芯轴外侧设有限位部件，内转体的外侧固定安装有外转体，对应内转体中部位置的芯轴上沿圆周分布有内出液孔，内转体上沿圆周分布有能与对应的内出液孔相通的连通出液孔，外转体上沿竖直向分布有至少一圈流道圈，每圈流道圈均包括至少两个沿圆周分布于外转体上的外出液孔，所有的外出液孔均呈旋向相同的倾斜状，内出液孔、连通出液孔和外出液孔共同形成自转流道。

7.根据权利要求6所述的无叶片式井下动力钻具，其特征在于对应内出液孔位置的内转体内侧设有能连通所有连通出液孔的内环槽，对应内环槽上方位置的内转体与芯轴之间设有位于内出液孔上方的上密封圈，对应内环槽下方位置的内转体与芯轴之间均设有位于内出液孔下方的下密封圈；对应外出液孔位置的内转体外侧设有能连通所有连通出液孔的外环槽，对应外环槽上方位置的内转体与外转体之间设有位于所有外出液孔上方的上密封圈，对应外环槽下方位置的内转体与外转体之间设有位于所有外出液孔下方的下密封圈。

8.根据权利要求7所述的无叶片式井下动力钻具，其特征在于轴套与芯轴之间沿竖直方向间隔分布有至少两个扶正轴承，对应转动轴承与扶正轴承之间位置以及每两间隔扶正轴承之间位置的芯轴外侧均安装有隔套，芯轴外侧固定安装有位于所有扶正轴承下方的锁紧环，且位于底部的扶正轴承座于锁紧环上；或/和，限位外环台与上内环台之间设有第一旋转密封，芯轴的下部与中内环台之间设有第二旋转密封，对应第一旋转密封下方位置的上外筒上设有平衡活塞，对应第二旋转密封下方位置的中外筒上设有平衡活塞。

9.根据权利要求1或2或3或4或6或7或8所述的无叶片式井下动力钻具，其特征在于执行外筒总成包括由上至下依次连接的第一执行外筒、第二执行外筒、第三执行外筒和第四执行外筒，第一执行外筒的下部外侧与第二执行外筒的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件，第二执行外筒的下部外侧与第三执行外筒的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件，第三执行外筒的下部外侧与第四执行外筒的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件；输出执行轴包括上执行轴和下执行轴，上执行轴和下执行轴均呈空心管状，上执行轴的上部设有能与其内孔连通的上通孔，上执行轴位于第二执行外筒内，上执行轴的上部伸入第一执行外筒内且两者之间设有上旋转密封，对应上旋转密封上部位置的第一执行外筒上设有平衡活塞，下执行轴位于第三执行外筒内，下执行轴的下部伸入第四执行外筒内且两者之间设有下旋转密封，对应下旋转密封下部位置的第四执行外筒上设有平衡活塞，上执行轴的下部伸入第三执行外筒内，上执行轴的下部外侧与下执行轴的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件；对应第一执行外筒下方位置的第二执行外筒的下部内侧设有内限位环台，上执行轴外侧设有位于内限位环台上方的上限位环台，对应上限位环台与内限位环台之间位置的上执行轴与第一执行外筒之间设有止推轴承，对应内限位环台与下执行轴之间位置的上执行轴与第三执行外筒之间设有止推轴承，下执行轴与第三执行外筒之间沿竖直方向间隔分布有至少两个扶正轴承，对应每两间隔扶正轴承之间位置的芯轴外侧均安装有隔套，下执行轴的上部外侧设有座于顶部扶正轴承上的下限位环台，下执行轴的下部外侧安装有位于所有扶正轴承下方的锁紧环，且位于底部的扶正轴承座于锁紧环上，下执行轴的下部固定安装有位于执行外筒总成下方的下接头。

10.根据权利要求5所述的无叶片式井下动力钻具，其特征在于执行外筒总成包括由上至下依次连接的第一执行外筒、第二执行外筒、第三执行外筒和第四执行外筒，第一执行外筒的下部外侧与第二执行外筒的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件，第二执行外筒的下部外侧与第三执行外筒的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件，第三执行外筒的下部外侧与第四执行外筒的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件；输出执行轴包括上执行轴和下执行轴，上执行轴和下执行轴均呈空心管状，上执行轴的上部设有能与其内孔连通的上通孔，上执行轴位于第二执行外筒内，上执行轴的上部伸入第一执行外筒内且两者之间设有上旋转密封，对应上旋转密封上部位置的第一执行外筒上设有平衡活塞，下执行轴位于第三执行外筒内，下执行轴的下部伸入第四执行外筒内且两者之间设有下旋转密封，对应下旋转密封下部位置的第四执行外筒上设有平衡活塞，上执行轴的下部伸入第三执行外筒内，上执行轴的下部外侧与下执行轴的上部内侧连接在一起且两者之间设有防转部件；对应第一执行外筒下方位置的第二执行外筒的下部内侧设有内限位环台，上执行轴外侧设有位于内限位环台上方的上限位环台，对应上限位环台与内限位环台之间位置的上执行轴与第一执行外筒之间设有止推轴承，对应内限位环台与下执行轴之间位置的上执行轴与第三执行外筒之间设有止推轴承，下执行轴与第三执行外筒之间沿竖直方向间隔分布有至少两个扶正轴承，对应每两间隔扶正轴承之间位置的芯轴外侧均安装有隔套，下执行轴的上部外侧设有座于顶部扶正轴承上的下限位环台，下执行轴的下部外侧安装有位于所有扶正轴承下方的锁紧环，且位于底部的扶正轴承座于锁紧环上，下执行轴的下部固定安装有位于执行外筒总成下方的下接头。