CN112459729B

CN112459729B - 一种具有散热功能的油田螺杆钻具

Info

Publication number: CN112459729B
Application number: CN202110092803.4A
Authority: CN
Inventors: 王景洲
Original assignee: Shandong Tianda Petroleum Equipment Co ltd; DONGFANG INDUSTRIAL GROUP OF SHENG LI OIL FIELD
Current assignee: DONGFANG INDUSTRIAL Group OF SHENG LI OIL FIELD; Shandong Tianda Petroleum Equipment Co.,Ltd.
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2021-06-11
Anticipated expiration: 2041-01-25
Also published as: CN112459729A

Abstract

本发明提供一种具有散热功能的油田螺杆钻具，涉及油井钻进设备领域。该具有散热功能的油田螺杆钻具，包括旁通阀总成，所述传动轴外壳右端设置有钻头总成。通过第二挡块跨越电磁阻尼器后推动液压阀使液压伸缩装置推动连接架，使得连接环和卡块向右运动，进而使输入传动轴和输出传动轴分离以及第一主动齿轮通过卡块与安装杆固定连接，使得输入传动轴通过第二主动齿轮、第一从动齿轮、第一主动齿轮和第二从动齿轮与输出传动轴连接，实现输出传动轴减速，可以保护螺杆钻具内的轴承，延长轴承和钻头的使用寿命，还可以通过外滤网、内滤网、摆动叶、弹簧、蓄水槽、水泵、散热层和排水口使水与定子直接接触，增强定子散热效果，延长定子使用寿命。

Description

一种具有散热功能的油田螺杆钻具

技术领域

本发明涉及油井钻进设备技术领域，具体为一种具有散热功能的油田螺杆钻具。

背景技术

螺杆钻具是一种渐进空腔型容积式孔底动力机，以泥浆、清水为动力介质，通过钻杆中心孔输送到孔底的螺杆钻，实质上是把液体压力能转换为机械能的一种能量转换装置，钻探时，螺杆钻直接带动连接在其孔底传动轴上的岩心管和钻头回转，整个钻杆柱仅作为输送高压工作介质的通道和支撑钻头反扭矩的杆件，不作回转运动，采用螺杆钻钻探与常规钻探相比有许多优点，如钻杆磨损大幅度下降，钻速高，它是打定向孔的主要器具，在钻探领域已发挥作用。

螺杆钻具在使用的过程中，遇到硬质的岩石会使得钻具内的轴承损坏加剧，影响螺杆钻具中轴承的使用寿命，并且会影响钻头的使用寿命，螺杆钻具的定子一般为橡胶材质，所以钻井温度对定子有影响，在钻井时会根据井内温度选择不同的马达总成，以保证螺杆钻具的使用寿命，所以对定子的散热有一定需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有散热功能的油田螺杆钻具，解决了延长轴承和钻头使用寿命以及定子散热的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种具有散热功能的油田螺杆钻具，包括旁通阀总成，所述旁通阀总成右端通过连接件固定连接有马达外壳，所述马达外壳右端通过连接件连接有万向轴外壳，所述万向轴外壳右端通过连接件固定连接有传动轴外壳，所述传动轴外壳右端设置有钻头总成。

优选的，所述万向轴外壳内部设置有输入传动轴，所述输入传动轴右侧固定连接有第二主动齿轮，所述输入传动轴右侧设置有输出传动轴，所述输出传动轴左端设置有第二从动齿轮，所述输入传动轴上方设置有安装杆，所述安装杆左端固定连接有第一从动齿轮，所述安装杆右端转动连接有第一主动齿轮，所述第一主动齿轮左侧设置有卡块。

优选的，所述输入传动轴与输出传动轴中间设置有连接环，所述输出传动轴左端设置有第二滑槽且第二滑槽与连接环滑动连接，所述连接环与卡块分别固定连接在连接架的左右两端，所述连接架顶端滑动连接在第一滑槽内部且第一滑槽设置在万向轴外壳内部顶端，所述连接架左端设置有液压伸缩装置。

优选的，所述传动轴外壳内侧设置有缓冲外壳，所述缓冲外壳内侧设置有三个第一腔室和一个第二腔室，所述缓冲外壳内部设置有钻头连接轴，所述钻头连接轴外侧设置有三个第一挡块和一个第二挡块，所述第一腔室内部设置有弹性装置且弹性装置的一端固定连接在第一挡块逆时针一侧，所述第二挡块一侧设置有电磁阻尼器，所述电磁阻尼器一侧设置有液压阀且液压阀远离电磁阻尼器的一端通过管道连接到液压伸缩装置左端。

优选的，所述卡块右端和连接环右端均设置有斜边，所述第一主动齿轮和输出传动轴左端均设置有卡槽，所述卡槽左端设置有斜口。

优选的，所述安装杆两端均设置有滚珠轴承，所述滚珠轴承通过第一支撑架固定安装在万向轴外壳内部顶端，所述液压伸缩装置通过第二支撑架固定连接在万向轴外壳内部顶端。

优选的，所述第一从动齿轮与第二主动齿轮啮合连接，所述第一主动齿轮与第二从动齿轮啮合连接，所述第一主动齿轮的外径小于第一从动齿轮的外径，所述第二主动齿轮的外径大于第二从动齿轮的外径。

优选的，所述卡块与安装杆滑动连接。

优选的，所述马达外壳内部设置有散热层，所述散热层内部设置有定子，所述马达外壳内部设置有蓄水槽，所述蓄水槽一端设置有水泵另一端设置有内滤网，所述散热层一端设置有排水口另一端与水泵连接，所述内滤网外侧设置有外滤网，所述外滤网一侧设置有摆动叶且摆动叶通过弹簧与内滤网连接。

工作原理：螺杆钻具工作时，钻头遇到硬质岩石，这时钻头连接轴和缓冲外壳出现速度差，第一挡块开始对弹性装置施加力，在弹性装置的作用下，第一挡块拥有缓冲阶段，减小钻头的瞬间碰撞的强度，岩石硬度一直都处在某个界限，则第一挡块继续对弹性装置施加力直至第二挡块与电磁阻尼器接触，若钻头受岩石的阻力越来越大超过某个临界值则第二挡块跨越电磁阻尼器与液压阀接触并对液压阀施力，然后通过液压伸缩装置对连接架施加一个向右的推力，使得连接架带动连接环和卡块向右运动，连接环向右运动使输入传动轴和输出传动轴分离，卡块向右运动使卡块卡进第一主动齿轮使得第一主动齿轮与安装杆固定连接，在第二主动齿轮和第一从动齿轮的啮合传动下，安装杆转动带动第一主动齿轮转动，在第一主动齿轮和第二从动齿轮的啮合传动下带动输出传动轴转动，由于第一主动齿轮的外径小于第一从动齿轮的外径，第二从动齿轮的外径大于第二主动齿轮的外径，使得输出传动轴进行减速转动，从而减小轴承的扭矩，在岩石硬度减小后，弹性装置的作用下各结构复位，螺杆钻具正常工作，马达外壳随钻头向下运动，摆动叶在马达外壳下降时在泥浆和弹簧的作用下，使外滤网和内滤网相对运动，避免砂石堵塞滤孔，然后泥浆中的水通过滤网流进蓄水槽中，在水泵的作用下将水填满散热层并从排水口排出，使定子直接与水接触。

本发明提供了一种具有散热功能的油田螺杆钻具。具备以下有益效果：

1、本发明通过第二挡块跨越电磁阻尼器后推动液压阀使液压伸缩装置推动连接架，使得连接架带动连接环和卡块向右运动，进而使输入传动轴和输出传动轴分离以及第一主动齿轮通过卡块与安装杆固定连接，使得输入传动轴通过第二主动齿轮、第一从动齿轮、第一主动齿轮和第二从动齿轮与输出传动轴连接，在动能传递过程中实现输出传动轴减速，可以保护螺杆钻具内的轴承，延长轴承的使用寿命，通过第一挡块与弹性装置的缓冲作用，减小钻头与硬质岩石之间的碰撞强度，延长钻头的使用寿命，

2、本发明通过弹簧和摆动叶在钻具下降的过程中使外滤网和内滤网相对运动，避免砂石堵塞滤孔并让水进入蓄水槽内，在水泵的作用下将水填充至散热层中然后经由排水孔排出，使水与定子直接接触，定子散热效果更好，延长定子使用寿命，值得大力推广。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为本发明的万向轴外壳示意图；

图3为本发明的缓冲外壳示意图；

图4为本发明的第一主动齿轮示意图；

图5为本发明的卡块示意图；

图6为本发明的马达外壳示意图；

图7为本发明的外滤网示意图。

其中，1、旁通阀总成；2、马达外壳；3、万向轴外壳；4、连接件；5、钻头总成；6、传动轴外壳；7、滚珠轴承；8、第一支撑架；9、第一从动齿轮；10、液压伸缩装置；11、第二支撑架；12、连接架；13、第一滑槽；14、卡块；15、第一主动齿轮；16、安装杆；17、输出传动轴；18、第二从动齿轮；19、第二滑槽；20、连接环；21、第二主动齿轮；22、输入传动轴；23、第一腔室；24、第一挡块；25、第二腔室；26、液压阀；27、电磁阻尼器；28、第二挡块；29、弹性装置；30、卡槽；31、斜口；32、斜边；33、钻头连接轴；34、缓冲外壳；35、散热层；36、定子；37、排水口；38、蓄水槽；39、水泵；40、外滤网；41、内滤网；42、弹簧；43、摆动叶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例：

如图1-7所示，本发明实施例提供一种具有散热功能的油田螺杆钻具，包括旁通阀总成1，旁通阀总成1右端通过连接件4固定连接有马达外壳2，马达外壳2右端通过连接件4股东连接有万向轴外壳3，万向轴外壳3右端通过连接件4固定连接有传动轴外壳6，传动轴外壳6右端设置有钻头总成5，上述结构为螺杆钻具的主体结构，旁通阀总成1的作用是防止下钻或接单根时因环形空间液体密度较大，液体倒流到钻具内，造成转子倒转及松扣现象，防止含钻屑的洗井液进入马达内卡死钻具，防止钻具内的意外井喷，起钻时可泄出钻柱内的洗井液，马达外壳2为保护马达的结构，万向轴外壳3保护内部万向轴组件，万向轴组件是将马达的偏心运动变换为传动轴的定轴旋转，同时传递扭矩给传动轴，以达到钻井的目的，传动轴外壳6是保护内部的传动轴组件的结构，传动轴组件是螺杆钻具的重要部件之一，将钻压及扭矩传递给钻头，钻头总成5是工作部分既对油井进行钻井工作的主要部件，连接件4起到连接前后两个部件的作用。

万向轴外壳3内部设置有输入传动轴22，输入传动轴22右侧固定连接有第二主动齿轮21，输入传动轴22右侧设置有输出传动轴17，输出传动轴17左端设置有第二从动齿轮18，输入传动轴22上方设置有安装杆16，安装杆16左端固定连接有第一从动齿轮9，安装杆16右端转动连接有第一主动齿轮15，第一主动齿轮15左侧设置有卡块14，输入传动轴22有两种方式带动输出传动轴17，一是直接传动，二是通过第二主动齿轮21带动第一从动齿轮9转动，第一从动齿轮9带动安装杆16转动，安装杆16通过卡块14带动第一主动齿轮15转动，第一主动齿轮15通过第二从动齿轮18带动输出传动轴17转动。

输入传动轴22与输出传动轴17中间设置有连接环20，输出传动轴17左端设置有第二滑槽19且第二滑槽19与连接环20滑动连接，连接环20与卡块14分别固定连接在连接架12的左右两端，连接架12顶端滑动连接在第一滑槽13内部且第一滑槽13设置在万向轴外壳3内部顶端，连接架12左端设置有液压伸缩装置10，液压伸缩装置10工作带动连接架12运动，从而带动卡块14和连接环20运动，使得输入传动轴22与输出传动轴17之间的传动方式发生改变。

传动轴外壳6内侧设置有缓冲外壳34，缓冲外壳34内侧设置有三个第一腔室23和一个第二腔室25，缓冲外壳34内部设置有钻头连接轴33，钻头连接轴33外侧设置有三个第一挡块24和一个第二挡块28，第一腔室23内部设置有弹性装置29且弹性装置29的一端固定连接在第一挡块24逆时针一侧，第二挡块28一侧设置有电磁阻尼器27，电磁阻尼器27一侧设置有液压阀26且液压阀26远离电磁阻尼器27的一端通过管道连接到液压伸缩装置10左端，螺杆钻具工作时，钻头遇到硬质岩石，这时钻头连接轴33和缓冲外壳34出现速度差，第一挡块24开始对弹性装置29施加力，在弹性装置29的作用下，第一挡块24拥有缓冲阶段，减小钻头的瞬间碰撞的强度，岩石硬度一直都处在某个界限，则第一挡块24继续对弹性装置29施加力直至第二挡块28与电磁阻尼器27接触，若钻头受岩石的阻力越来越大超过某个临界值则第二挡块28跨越电磁阻尼器27与液压阀26接触并对液压阀26施力，然后液压伸缩装置10工作。

卡块14右端和连接环20右端均设置有斜边32，第一主动齿轮15和输出传动轴17左端均设置有卡槽30，卡槽30左端设置有斜口31，方便对位。

安装杆16两端均设置有滚珠轴承7，滚珠轴承7通过第一支撑架8固定安装在万向轴外壳3内部顶端，液压伸缩装置10通过第二支撑架11固定连接在万向轴外壳3内部顶端，为安装杆16和液压伸缩装置10提供受力点。

第一从动齿轮9与第二主动齿轮21啮合连接，第一主动齿轮15与第二从动齿轮18啮合连接，第一主动齿轮15的外径小于第一从动齿轮9的外径，第二主动齿轮21的外径大于第二从动齿轮18的外径，通过啮合连接进行传动并且可以进行减速。

卡块14与安装杆16滑动连接，卡块14与安装杆16的滑动使卡块14卡进第一主动齿轮15后使第一主动齿轮15与安装杆16之间的转动连接变为固定连接。

马达外壳2内部设置有散热层35，散热层35内部设置有定子36，马达外壳2内部设置有蓄水槽38，蓄水槽38一端设置有水泵39另一端设置有内滤网41，散热层35一端设置有排水口37另一端与水泵39连接，内滤网41外侧设置有外滤网40，外滤网40一侧设置有摆动叶43且摆动叶43通过弹簧42与内滤网41连接，螺杆钻具正常工作，马达外壳2随钻头向下运动，摆动叶43在马达外壳2下降时在泥浆和弹簧42的作用下，使外滤网40和内滤网41相对运动，避免砂石堵塞滤孔，然后泥浆中的水通过滤网流进蓄水槽38中，在水泵39的作用下将水填满散热层35并从排水口37排出，使定子36直接与水接触，增加定子36散热效果，散热层35为定子36与马达外壳2中间部分，定子36与马达外壳2之间设置有固定用连接杆用以保证定子36的稳固性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种具有散热功能的油田螺杆钻具，包括旁通阀总成（1），其特征在于：所述旁通阀总成（1）右端通过连接件（4）固定连接有马达外壳（2），所述马达外壳（2）右端通过连接件（4）连接有万向轴外壳（3），所述万向轴外壳（3）右端通过连接件（4）固定连接有传动轴外壳（6），所述传动轴外壳（6）右端设置有钻头总成（5）,所述马达外壳（2）内部设置有散热层（35），所述万向轴外壳（3）内部设置有输入传动轴（22），所述输入传动轴（22）右侧固定连接有第二主动齿轮（21），所述输入传动轴（22）右侧设置有输出传动轴（17），所述输出传动轴（17）左端设置有第二从动齿轮（18），所述输入传动轴（22）上方设置有安装杆（16），所述安装杆（16）左端固定连接有第一从动齿轮（9），所述安装杆（16）右端转动连接有第一主动齿轮（15），所述第一主动齿轮（15）左侧设置有卡块（14），所述输入传动轴（22）与输出传动轴（17）中间设置有连接环（20），所述输出传动轴（17）左端设置有第二滑槽（19）且第二滑槽（19）与连接环（20）滑动连接，所述连接环（20）与卡块（14）分别固定连接在连接架（12）的左右两端，所述连接架（12）顶端滑动连接在第一滑槽（13）内部且第一滑槽（13）设置在万向轴外壳（3）内部顶端，所述连接架（12）左端设置有液压伸缩装置（10），所述传动轴外壳（6）内侧设置有缓冲外壳（34），所述缓冲外壳（34）内侧设置有三个第一腔室（23）和一个第二腔室（25），所述缓冲外壳（34）内部设置有钻头连接轴（33），所述钻头连接轴（33）外侧设置有三个第一挡块（24）和一个第二挡块（28），所述第一腔室（23）内部设置有弹性装置（29）且弹性装置（29）的一端固定连接在第一挡块（24）逆时针一侧，所述第二挡块（28）一侧设置有电磁阻尼器（27），所述电磁阻尼器（27）一侧设置有液压阀（26）且液压阀（26）远离电磁阻尼器（27）的一端通过管道连接到液压伸缩装置（10）左端，所述第一从动齿轮（9）与第二主动齿轮（21）啮合连接，所述第一主动齿轮（15）与第二从动齿轮（18）啮合连接，所述第一主动齿轮（15）的外径小于第一从动齿轮（9）的外径，所述第二主动齿轮（21）的外径大于第二从动齿轮（18）的外径。

2.根据权利要求1所述的一种具有散热功能的油田螺杆钻具，其特征在于：所述卡块（14）右端和连接环（20）右端均设置有斜边（32），所述第一主动齿轮（15）和输出传动轴（17）左端均设置有卡槽（30），所述卡槽（30）左端设置有斜口（31）。

3.根据权利要求1所述的一种具有散热功能的油田螺杆钻具，其特征在于：所述安装杆（16）两端均设置有滚珠轴承（7），所述滚珠轴承（7）通过第一支撑架（8）固定安装在万向轴外壳（3）内部顶端，所述液压伸缩装置（10）通过第二支撑架（11）固定连接在万向轴外壳（3）内部顶端。

4.根据权利要求1所述的一种具有散热功能的油田螺杆钻具，其特征在于：所述卡块（14）与安装杆（16）滑动连接。

5.根据权利要求1所述的一种具有散热功能的油田螺杆钻具，其特征在于：所述散热层（35）内部设置有定子（36），所述马达外壳（2）内部设置有蓄水槽（38），所述蓄水槽（38）一端设置有水泵（39）另一端设置有内滤网（41），所述散热层（35）一端设置有排水口（37）另一端与水泵（39）连接，所述内滤网（41）外侧设置有外滤网（40），所述外滤网（40）一侧设置有摆动叶（43）且摆动叶（43）通过弹簧（42）与内滤网（41）连接。