CN109184554B - 一种基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动装置 - Google Patents

一种基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动装置，属石油、天然气开采工具技术领域。下壳体内通过下径向承载件安装有下接头，上壳体和中间壳体内通过上径向承载件和滚动轴承安装有驱动轴，驱动轴与短节螺纹连接。该三蜗轮共轴驱动装置结构简单，实用性好，工作过程中，在驱动轴的作用下驱动涡轮沿着井壁爬行前进；从而使整个工具在驱动涡轮的作用下自动沿着井壁爬行前进；然后通过下接头将作用力传递给钻头，从而提高了机械钻速，解决了现有常规钻井中的卡钻事故，该三蜗轮共轴驱动装置具有使用简单，井下施工安全性高的特点，对缩短钻井周期和降低钻井成本具有积极的推广意义。

Description

一种基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动 装置
技术领域
本发明涉及一种基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动装置，属石油、天然气开采工具技术领域。
背景技术
近年来，随着钻井技术的不断发展，油田钻井已从原来的定向井逐渐向水平井和大位移井发展。在水平井和大位移井的钻进过程中，随着入井深度增加，钻柱与井壁之间的摩擦力逐渐增大导致钻压损失，降低了机械钻速。特别在钻井过程中，钻具在井眼曲率较大的井段，或在过长水平段时会产生较大摩阻、托压现象。摩阻大、托压等问题不仅严重影响了机械钻速，也容易引起压差卡钻等井下故障，尤其是在滑动钻进时，无法给钻头施加真实有效的钻压，降低了钻井效率。降低摩阻、减少常规钻井中的卡钻事故，增加钻压、提高钻井的机械钻速是当前钻井工程中迫切需要解决的问题。为解决上述问题，相关领域的学者进行了大量的研究，如添加润滑剂,使用稳定器和水力振荡器等，其中应用最广泛的就是水力振荡器。但这些方法都存在一些不足与缺陷，如适用条件的要求和受到其他因素的限制等,因此有必要对其进行改进。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种钻井效果好，机械钻速快，生产成本低，具备增强定向能力和控制方位的作用，同时方便操作使用，降低操作难度，消除井下作业风险的基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动装置。
本发明的技术方案是：
一种基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动装置，它由驱动轴、外壳体、下接头和驱动涡轮构成，其特征在于：所述的外壳体由中间壳体、上壳体和下壳体构成，中间壳体的一端螺纹安装有上壳体，中间壳体的另一端螺纹安装有下壳体，下壳体内通过下径向承载件安装有下接头，上壳体和中间壳体内通过上径向承载件和滚动轴承安装有驱动轴，驱动轴与下接头螺纹连接；中间壳体的圆周上设置有多个装配孔，装配孔对应的中间壳体内壁上设置有装配座，装配座上装有驱动涡轮，驱动涡轮的一端延伸至装配孔外端，驱动涡轮的另一端与驱动轴啮合连接。
所述的驱动轴由上连接轴和中间轴构成，上连接轴和中间轴相互螺纹连接，驱动轴通过中间轴与下接头螺纹连接。
所述的上连接轴、中间轴和下接头上分别设置有中心通孔。
所述的装配孔数量为3个，3个装配孔在中间壳体的圆周上呈120度均布。
所述的延伸至装配孔外端的驱动涡轮之间的中间壳体上间隔安装有扶正器。
所述的驱动涡轮一侧的中间轴上设置有喷孔，喷孔的一端与中间轴的中心通孔连通，喷孔的另一端装有喷嘴；驱动涡轮另一侧的中间轴上设置有中间轴分液孔，中间轴一侧的上连接轴上设置有连接轴分液孔。
所述的上径向承载件和下径向承载件分别由径向承载动外圈 、径向承载动内圈和锁紧螺母构成，径向承载动外圈内套装有径向承载动内圈，径向承载动外圈和径向承载动内圈的一侧设置有锁紧螺母。
本发明的有益效果在于：
该基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动装置结构简单，实用性好，工作过程中，在驱动轴的作用下驱动涡轮沿着井壁爬行前进；从而使整个工具在驱动涡轮的作用下自动沿着井壁爬行前进；然后通过下接头将作用力传递给钻头，从而提高了机械钻速，解决了现有常规钻井中的卡钻事故，该三蜗轮共轴驱动装置具有使用简单，井下施工安全性高的特点，对缩短钻井周期和降低钻井成本具有积极的推广意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的驱动涡轮和驱动轴的连接结构示意图；
图3为图1中的A处放大结构示意图；
图4为图1中的A—A向截面结构示意图。
图中：1、下接头，2、驱动涡轮，3、中间壳体，4、上壳体，5、下壳体，6、滚动轴承，7、下径向承载件，8、上径向承载件，9、径向承载动外圈，10、径向承载动内圈，11、锁紧螺母，12、上连接轴，13、中间轴，14、扶正器，15、喷孔，16、喷嘴，17、中间轴分液孔，18、连接轴分液孔。
具体实施方式
该基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动装置由驱动轴、外壳体、下接头1和驱动涡轮2构成，外壳体由中间壳体3、上壳体4和下壳体5构成，中间壳体3的一端螺纹安装有上壳体4，中间壳体3的另一端螺纹安装有下壳体5，下壳体5内通过下径向承载件7安装有下接头1。上壳体4和中间壳体3内通过上径向承载件8和滚动轴承6安装有驱动轴，驱动轴与下接头1螺纹连接。上径向承载件7和下径向承载件8分别由径向承载动外圈9 、径向承载动内圈10和锁紧螺母11构成，径向承载动外圈9内套装有径向承载动内圈10，径向承载动外圈9和径向承载动内圈10的一侧设置有锁紧螺母11。上径向承载件7和下径向承载件8的作用是对下接头1和驱动轴形成径向支撑。
该三蜗轮共轴驱动装置的驱动轴由上连接轴12和中间轴13构成，上连接轴12和中间轴13之间相互螺纹连接，驱动轴通过中间轴13与下接头1螺纹连接上连接轴12、中间轴13和下接头1上分别设置有中心通孔。
中间壳体3的圆周上呈120度均布有3个装配孔，装配孔对应的中间壳体3内壁上设置有装配座，装配座上装有驱动涡轮2，驱动涡轮2的一端延伸至装配孔外端，延伸至装配孔外端的驱动涡轮2之间的中间壳体3上间隔安装有扶正器14，驱动涡轮2的另一端与驱动轴啮合连接。
驱动涡轮2一侧的中间轴13上设置有喷孔15，喷孔15呈倾斜状设置，喷孔15的一端与中间轴13的中心通孔连通，喷孔15的另一端装有喷嘴16；以在工作中冲洗驱动涡轮2。驱动涡轮2另一侧的中间轴13上设置有中间轴分液孔17，中间轴13一侧的上连接轴12上设置有连接轴分液孔18。中间轴分液孔17和连接轴分液孔18的一端与驱动轴的中心通孔连通，中间轴分液孔17和连接轴分液孔18的另一端与驱动轴和外壳体之间的环空连通，中间轴分液孔17和连接轴分液孔18的作用是防止冲洗产生的杂质回返到滚动轴承6部分，同时缓解下部分的射流冲砂直接作用在驱动涡轮2上。
该三蜗轮共轴驱动装置工作时，与井下动力钻具配合使用，置于井下管柱的最前端,工作中，在井下动力钻具的带动下驱动轴转动，驱动轴带动驱动涡轮2转动，驱动涡轮2咬入井壁自动爬行，从而使该三蜗轮共轴驱动装置整体在驱动涡轮2的作用下自动沿着井壁爬行前进；由此通过下接头1将作用力传递给钻头，实现增压，从而提高了机械钻速，降低了井下管柱的摩擦阻力。驱动涡轮2咬入井壁自动爬行的过程中，经上连接轴12进入的钻井液一部分沿驱动轴的中心孔直接作用至钻头上，另一部分钻井液经驱动轴的中心孔、喷孔15和喷嘴16喷出，以将驱动涡轮2表面齿间的泥沙冲洗干净，一是防止驱动涡轮2咬入井壁时出现打滑，二是保证驱动涡轮2与驱动轴的充分啮合，冲洗产生的泥沙和冲洗后的钻井液经中间轴分液孔17和连接轴分液孔18回流至驱动轴的中心孔，与驱动轴中心孔内的钻井液汇集后继续下行并作用至钻头上。该三蜗轮共轴驱动装置通过驱动涡轮2解决了现有常规钻井中的卡钻事故，有效降低了摩阻。该三蜗轮共轴驱动装置具有使用简单，井下施工安全性高的特点，对缩短钻井周期和降低钻井成本具有积极的推广意义。

Claims (4)

1.一种基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动装置，它由驱动轴、外壳体、下接头（1）和驱动涡轮（2）构成，其特征在于：所述的外壳体由中间壳体（3）、上壳体（4）和下壳体（5）构成，中间壳体（3）的一端螺纹安装有上壳体（4），中间壳体（3）的另一端螺纹安装有下壳体（5），下壳体（5）内通过下径向承载件（7）安装有下接头（1），上壳体（4）和中间壳体（3）内通过上径向承载件（8）和滚动轴承（6）安装有驱动轴，驱动轴与下接头（1）螺纹连接；中间壳体（3）的圆周上设置有多个装配孔，装配孔对应的中间壳体（3）内壁上设置有装配座，装配座上装有驱动涡轮（2），驱动涡轮（2）的一端延伸至装配孔外端，驱动涡轮（2）的另一端与驱动轴啮合连接；
所述的驱动轴由上连接轴（12）和中间轴（13）构成，上连接轴（12）和中间轴（13）相互螺纹连接，驱动轴通过中间轴（13）与下接头（1）螺纹连接；
所述的上连接轴（12）、中间轴（13）和下接头（1）上分别设置有中心通孔；
所述的驱动涡轮（2）一侧的中间轴（13）上设置有喷孔（15），喷孔（15）的一端与中间轴（13）的中心通孔连通，喷孔（15）的另一端装有喷嘴（16）；驱动涡轮（2）另一侧的中间轴（13）上设置有中间轴分液孔（17），中间轴（13）一侧的上连接轴（12）上设置有连接轴分液孔（18）。
2.根据权利要求1所述的一种基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动装置，其特征在于：所述的装配孔数量为3个，3个装配孔在中间壳体（3）的圆周上呈120度均布。
3.根据权利要求1所述的一种基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动装置，其特征在于：所述的延伸至装配孔外端的驱动涡轮（2）之间的中间壳体（3）上间隔安装有扶正器（14）。
4.根据权利要求1所述的一种基于井下动力马达的自动推进导向钻井三蜗轮共轴驱动装置，其特征在于：所述的上径向承载件（8）和下径向承载件（7）分别由径向承载动外圈（9）、径向承载动内圈（10）和锁紧螺母（11）构成，径向承载动外圈（9）内套装有径向承载动内圈（10），径向承载动外圈（9）和径向承载动内圈（10）的一侧设置有锁紧螺母（11）。
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