CN112267823A - 一种螺杆钻具防退扣马达总成 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种螺杆钻具防退扣马达总成，包括顺次连接的驱动机构、转子和连杆，且所述驱动机构的转轴轴线与所述连杆的至少部分中轴线在同一条直线上，所述驱动机构的转轴轴线与所述转子的中轴线之间形成有偏心距。本发明通过转子和连杆的配合连接，并且将驱动机构的转轴轴线与所述转子的中轴线之间形成偏心距，从而实现在转动和震荡过程中，由于偏心力的存在，使得连杆与转子之间形成径向力，从而改变连接处的受力方向，使得在高频振动的环境下，借由径向推力实现二者的紧密锁紧，从根本上解决二者之间的脱落问题。

Description

一种螺杆钻具防退扣马达总成

技术领域

本发明实施例涉及螺杆钻具的部件结构领域，具体涉及一种螺杆钻具防退扣马达总成。

背景技术

螺杆钻具是一种以钻井液为动力源，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当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。其作为目前石油勘探开发中最广泛使用的一种井下动力钻具，主要用于定向井、水平井的造斜及扭方位施工，一部分也用于特殊工艺井钻井/修井作业中，而螺杆钻具结构主要包括旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，其中的马达总成包括定子、转子、防掉杆等。

在钻井施工过程中，螺杆钻具的传动轴下端连接钻头，在钻头遇特殊岩层或在复杂工况下，钻头受力变化大，螺杆钻具承受着交变载荷，受力复杂，当螺杆钻具产生扭力过大或泵压突然升高时，易发生外壳体连接螺纹脱扣等异常事件，壳体脱落后会拉动内部转子部位往下掉，造成脱扣下端部件落入井底，这样的情况下若要保证钻井作业继续进行，必须打捞落井部件，这将影响到钻井施工的正常进度，费工费时，造成严重经济损失。

为解决这一问题，目前行业内多数是从设计防掉螺母、防掉套及防掉短节的结构形式出发来设计优化防掉结构，而这样的方式忽略了转子与防掉连杆的连接方式，只是简单用外加工具将防掉连杆与转子按照一定的预紧力将螺纹锁死即可。而这样的连接形式在井下作业高频振动过程中，连接螺纹易产生松动、脱扣，从而导致提前失去防掉作用；并且，由于螺纹连接后通过焊接的方式将防掉连杆与转子焊接在一起，在井下作业时井下硫化氢气体与焊口易发生反应，造成焊口脆裂，存在失效的隐患。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种螺杆钻具防退扣马达总成，通过转子和连杆的配合连接，并且将转动的转轴轴线与转子的中轴线之间形成偏心距，从而实现在转动和震荡过程中，由于偏心力的存在，使得连杆与转子之间形成径向力，从而改变连接处的受力方向，使得在高频振动的环境下，借由径向推力实现二者的紧密锁紧，从根本上解决二者之间的脱落问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明实施例的一个方面，提供了一种螺杆钻具防退扣马达总成，包括顺次连接的驱动机构、转子和连杆，且所述驱动机构的转轴轴线与所述连杆的至少部分中轴线在同一条直线上，所述驱动机构的转轴轴线与所述转子的中轴线之间形成有偏心距。

作为本发明的一种优选方案，所述转子中朝向所述连杆的端面向内凹陷形成有至少部分形成为圆台形的通孔，所述连杆中朝向所述转子的一端形成有与所述通孔至少部分螺接的连接段。

作为本发明的一种优选方案，所述通孔包括自端面向内顺次形成的圆台段和圆柱段，且所述圆台段自端面向内截面积减小。

作为本发明的一种优选方案，所述转子的端面向外延伸形成有止挡部，且所述止挡部至少包括沿径向方向延伸的接触段，以及自所述接触段的外侧面朝向所述连杆延伸的止挡段，且所述止挡段至少围合部分所述连杆的外侧面。

作为本发明的一种优选方案，所述圆柱段形成有内螺纹，所述连接段包括与所述圆柱段配合螺接的第一插接部，以及与所述圆台段配合套接的第二插接部，且所述第二插接部的中轴线与所述驱动机构的转轴轴线在同一条直线上，所述第一插接部的中轴线与所述转子的中轴线在同一条直线上。

作为本发明的一种优选方案，所述圆台段的内壁形成为光滑面，所述第二插接部与所述光滑面之间形成有间隙，且所述第二插接部中靠近所述第一插接部偏心一侧的侧面形成有多个球体凸起。

作为本发明的一种优选方案，所述圆台段与所述圆柱段沿所述通孔的轴线的延伸方向上的长度之比为1:5-10。

作为本发明的一种优选方案，所述连杆中远离所述转子的一端通过顺次连接的挡板和螺母连接有钻头。

作为本发明的一种优选方案，所述转子和所述连杆的外侧套接有顺次连接的定子和短节。

作为本发明的一种优选方案，所述转子与所述连杆之间的连接方式为线接触。

本发明的实施方式具有如下优点：

1)在连杆与转子连接转动过程中，在偏心距的作用下，连杆与转子在连接处是过盈配合，这样会产生一个径向推力，从而将二者紧密锁紧，避免二者脱落；

2)由于该径向力的存在，使得连接处的受力方向发生了改变，当处于井下作业的高频振动环境中，能够进一步通过连接结构将轴向受到的震动力的方向改变，进一步实现防止脱扣退扣的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的螺杆钻具防退扣马达总成的结构示意图；

图2为为图1中A部分的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的转子的结构示意图；

图4为图3中B部分的局部放大图。

图中：

1-短节；2-螺母；3-挡板；4-连杆；5-转子；6-定子；7-驱动机构；8-通孔；9-止挡部。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图4所示，本发明提供了一种螺杆钻具防退扣马达总成，包括顺次连接的驱动机构7、转子5和连杆4，且所述驱动机构7的转轴轴线与所述连杆4的至少部分中轴线在同一条直线上，所述驱动机构7的转轴轴线与所述转子5的中轴线之间形成有偏心距。

当然，这里的转子5和连杆4之间的连接可以进一步选择螺纹连接，以通过螺纹连接的方式使得在偏心距的作用下圆台连接处是过盈配合，从而进一步保证产生的径向推力将转子5和连杆4通过螺纹紧密锁在一起；同时，由于径向力的存在，能够进一步改变螺纹连接处的受力方向，当处于井下高频震动的作业环境下，螺纹倒扣时的受力方向改变，进一步起到防止螺纹出现倒扣脱扣的作用。

同时，整个结构从转子5和连杆4之间的连接处结构出发，并非采用外加结构，不仅防掉结构更加安全可靠，降低设计和使用成本，同时也保障了螺杆钻具在井下的安全使用，确保钻井作业的顺利进行，在此基础上，能够有效缩短建井周期，节省钻井成本。

进一步优选的实施例中，所述转子5中朝向所述连杆4的端面向内凹陷形成有至少部分形成为圆台形的通孔8，所述连杆4中朝向所述转子5的一端形成有与所述通孔8至少部分螺接的连接段。通过通孔8和连接段的对应设置，完成二者连接处的有效配合。

更为优选的实施例中，为了使得转子5和连杆4之间在实现有效连接的基础上能够通过偏心力的进一步提高实现二者时间的紧密配合，所述通孔8包括自端面向内顺次形成的圆台段和圆柱段，且所述圆台段自端面向内截面积减小。采用这样的方式，在主要利用圆台段与连杆4之间的过盈配合的基础上，通过转动过程中产生的偏心力，将圆柱段进一步于转子5之间实现紧密连接，进一步通过圆柱段提高二者之间的连接紧密性。

同时，一种更为优选的实施例中，所述转子5的端面向外延伸形成有止挡部9，且所述止挡部9至少包括沿径向方向延伸的接触段，以及自所述接触段的外侧面朝向所述连杆4延伸的止挡段，且所述止挡段至少围合部分所述连杆4的外侧面。止挡部9的进一步设置，能够使得连杆4在和转子5的相对转动过程中，即便二者偏心力向外，转子5中的止挡部9也能够通过止挡连杆4的外侧面对其施加一个向内的径向力，进一步提高二者的过盈配合的公差带，使得对于体积较大，连杆4偏心力更大的情况下也能够在实现二者的过盈配合的基础上，进一步实现二者之间的紧密连接。

更为优选的实施例中，所述圆柱段形成有内螺纹，所述连接段包括与所述圆柱段配合螺接的第一插接部，以及与所述圆台段配合套接的第二插接部，且所述第二插接部的中轴线与所述驱动机构7的转轴轴线在同一条直线上，所述第一插接部的中轴线与所述转子5的中轴线在同一条直线上。这样的设置使得整个连杆4总体为自转，并且，由于连接段的偏心设置，也能够更好地实现与转子5的配合连接，并更好地实现偏心力的提供。

同时，进一步优选的实施例中，所述圆台段的内壁形成为光滑面，所述第二插接部与所述光滑面之间形成有间隙，且所述第二插接部中靠近所述第一插接部偏心一侧的侧面形成有多个球体凸起。

这样的设置方式即实现了圆柱段与连杆4二者的紧密连接，而在圆台段通过球体凸起的进一步设置，使得其远离转轴轴线一侧的重量进一步增加，在偏心距存在的情况下，转动能够更进一步带动连杆4增加向外的径向偏心力，从而更好地实现连杆4和转子5之间的过盈配合。这样的设置方式虽然损失了一部分二者之间的连接段，但是，却能够进一步通过偏心力的增加带动圆台段的连接部分的紧密连接度，更好地实现二者之间的配合，而并非简单地通过连接实现二者之间的紧密配合，更好地适配于偏心距的设置和偏心力的应用。

当然，这里的偏心距的距离可以根据实际情况进行设置，例如，可以为连杆4径向方向的长度的1/10-1/20。

在本发明的一种更为优选的实施例中，所述圆台段与所述圆柱段沿所述通孔8的轴线的延伸方向上的长度之比为1:5-10。

一种更为优选的实施例中，所述连杆4中远离所述转子5的一端通过顺次连接的挡板3和螺母2连接有钻头。

同时，为了保证定子6的稳定，并对连杆4、挡板3以及螺母2进行进一步的保护，避免在井下作业时出现损坏等问题，所述定子6上连接有短节1，所述短节1套接于至少部分所述连杆4、所述挡板3和所述螺母2的外部。当然，这里可以将定子6和短节1顺次连接，进一步可以通过螺纹连接。

一种更为优选的实施例中，所述转子5与所述连杆4之间的连接方式为线接触。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种螺杆钻具防退扣马达总成，其特征在于，包括顺次连接的驱动机构(7)、转子(5)和连杆(4)，且所述驱动机构(7)的转轴轴线与所述连杆(4)的至少部分中轴线在同一条直线上，所述驱动机构(7)的转轴轴线与所述转子(5)的中轴线之间形成有偏心距。

2.根据权利要求1所述的一种螺杆钻具防退扣马达总成，其特征在于，所述转子(5)中朝向所述连杆(4)的端面向内凹陷形成有至少部分形成为圆台形的通孔(8)，所述连杆(4)中朝向所述转子(5)的一端形成有与所述通孔(8)至少部分螺接的连接段。

3.根据权利要求2所述的一种螺杆钻具防退扣马达总成，其特征在于，所述通孔(8)包括自端面向内顺次形成的圆台段和圆柱段，且所述圆台段自端面向内截面积减小。

4.根据权利要求3所述的一种螺杆钻具防退扣马达总成，其特征在于，所述转子(5)的端面向外延伸形成有止挡部(9)，且所述止挡部(9)至少包括沿径向方向延伸的接触段，以及自所述接触段的外侧面朝向所述连杆(4)延伸的止挡段，且所述止挡段至少围合部分所述连杆(4)的外侧面。

5.根据权利要求3所述的一种螺杆钻具防退扣马达总成，其特征在于，所述圆柱段形成有内螺纹，所述连接段包括与所述圆柱段配合螺接的第一插接部，以及与所述圆台段配合套接的第二插接部，且所述第二插接部的中轴线与所述驱动机构(7)的转轴轴线在同一条直线上，所述第一插接部的中轴线与所述转子(5)的中轴线在同一条直线上。

6.根据权利要求5所述的一种螺杆钻具防退扣马达总成，其特征在于，所述圆台段的内壁形成为光滑面，所述第二插接部与所述光滑面之间形成有间隙，且所述第二插接部中靠近所述第一插接部偏心一侧的侧面形成有多个球体凸起。

7.根据权利要求1或2所述的一种螺杆钻具防退扣马达总成，其特征在于，所述圆台段与所述圆柱段沿所述通孔(8)的轴线的延伸方向上的长度之比为1:5-10。

8.根据权利要求1或2所述的一种螺杆钻具防退扣马达总成，其特征在于，所述连杆(4)中远离所述转子(5)的一端通过顺次连接的挡板(3)和螺母(2)连接有钻头。

9.根据权利要求6所述的一种螺杆钻具防退扣马达总成，其特征在于，所述转子(5)和所述连杆(4)的外侧套接有顺次连接的定子(6)和短节(1)。

10.根据权利要求1所述的一种螺杆钻具防退扣马达总成，其特征在于，所述转子(5)与所述连杆(4)之间的连接方式为线接触。

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