CN117418775A - 矿用超短大扭矩螺杆钻具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井工具技术领域，具体涉及一种矿用超短大扭矩螺杆钻具；包括组合接头、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，组合接头与所马达总成连接，万向轴总成与马达总成连接，传动轴总成与万向轴总成连接；组合接头包括接头壳体、防掉螺母、六方挡板和防掉连杆，接头壳体与马达总成连接，防掉连杆设置于接头壳体内，并与马达总成连接，防掉螺母与防掉连杆固定连接，并位于防掉连杆远离马达总成的一端，六方挡板设置于防掉螺母和防掉连杆的连接处，通过上述结构的设置，实现了能够避免出现脱断扣现象，反复拉扯和旋转不会造成防掉螺母脱落，降低了落井的概率。

Description

矿用超短大扭矩螺杆钻具

技术领域

本发明涉及钻井工具技术领域，尤其涉及一种矿用超短大扭矩螺杆钻具。

背景技术

目前随着国内煤矿井下千米定向技术不断发展，作为其主要孔底动力装置的孔底马达在定向钻进过程中起着十分重要的作用，其使用的好坏直接影响定向钻进的效率，定向钻机根据作业需求也不断更新和改进，适应底层复杂、硬岩层较多的大功率、长深孔定向钻机应运而生，这就要求与之配套的孔底马达扭矩大、寿命长。

但是现有常规马达在钻进工作时，容易产生颤动剧烈，往往会造成孔径坍塌及定向偏移靶心，导致钻具脱扣甚至断裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿用超短大扭矩螺杆钻具，旨在解决现有常规马达在钻进工作时，容易产生颤动剧烈，往往会造成孔径坍塌及定向偏移靶心，导致钻具脱扣甚至断裂的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的一种矿用超短大扭矩螺杆钻具，包括组合接头、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，所述组合接头与所马达总成连接，所述万向轴总成与所述马达总成连接，所述传动轴总成与所述万向轴总成连接；

所述组合接头包括接头壳体、防掉螺母、六方挡板和防掉连杆，所述接头壳体与所述马达总成连接，所述防掉连杆设置于所述接头壳体内，并与所述马达总成连接，所述防掉螺母与所述防掉连杆固定连接，并位于所述防掉连杆远离所述马达总成的一端，所述六方挡板设置于所述防掉螺母和所述防掉连杆的连接处。

其中，所述马达总成包括中空转子、等壁厚橡胶和转子壳体，所述转子壳体分别与所述接头壳体和所述万向轴总成连接，所述等壁厚橡胶与所述转子壳体连接，并位于所述转子壳体内，所述中空转子设置于所述等壁厚橡胶内，所述中空转子的两端分别与所述防掉连杆和所述万向轴总成连接。

其中，所述万向轴总成包括挠轴、弯壳体和球绞，所述弯壳体与所述转子壳体连接，并位于所述转子壳体远离所述接头壳体的一端，所述挠轴的两端分别与所述中空转子和所述传动轴总成连接，所述球绞设置于所述挠轴上，并位于所述弯壳体与所述挠轴的连接处。

其中，所述传动轴总成包括下轴承外壳、传动轴和上下径向TC轴承，所述下轴承外壳与所述弯壳体固定连接，并位于所述弯壳体内，所述上下径向TC轴承设置于所述下轴承外壳内，所述传动轴与所述挠轴固定连接，且所述传动轴还与所述上下径向TC轴承活动连接，并贯穿所述上下径向TC轴承。

其中，所述中空转子的表面喷涂有碳化钨涂层。

本发明的一种矿用超短大扭矩螺杆钻具，所述组合接头、所述马达总成、所述万向轴总成和所述传动轴总成组成用于钻井所需的螺杆钻具，常规孔底马达下端一般是接头和安全接头连接而成，为缩短孔底马达的长度，将上接头与安全接头做成一个接头，即所述组合接头，通过在所述接头壳体前端设置螺纹，所述接头壳体前端有与所述马达总成配合阶台，能够减小螺纹的应力释放，这样既缩短了长度，也减少多接头连接的安全隐患，所述防掉连杆与所述马达总成连接，同时在所述防掉连杆与所述防掉螺母设施所述六方挡板，一旦所述马达总成下出现脱断扣现象，反复拉扯和旋转不会造成所述防掉螺母脱落，降低了落井的概率，通过上述结构的设置，实现了能够避免出现脱断扣现象，反复拉扯和旋转不会造成所述防掉螺母脱落，降低了落井的概率。

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是本发明的矿用超短大扭矩螺杆钻具的整体结构示意图。

图2是本发明的矿用超短大扭矩螺杆钻具的组合接头的结构示意图。

图3是本发明的矿用超短大扭矩螺杆钻具的马达总成的结构示意图。

图4是本发明的矿用超短大扭矩螺杆钻具的万向轴总成的结构示意图。

1-组合接头、2-马达总成、3-万向轴总成、4-传动轴总成、11-接头壳体、12-防掉螺母、13-六方挡板、14-防掉连杆、21-中空转子、22-等壁厚橡胶、23-转子壳体、31-挠轴、32-弯壳体、33-球绞、41-下轴承外壳、42-传动轴、43-上下径向TC轴承。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1~图4，本发明提供了一种矿用超短大扭矩螺杆钻具，包括组合接头1、马达总成2、万向轴总成3和传动轴42总成4，所述组合接头1与所马达总成2连接，所述万向轴总成3与所述马达总成2连接，所述传动轴42总成4与所述万向轴总成3连接；

所述组合接头1包括接头壳体11、防掉螺母12、六方挡板13和防掉连杆14，所述接头壳体11与所述马达总成2连接，所述防掉连杆14设置于所述接头壳体11内，并与所述马达总成2连接，所述防掉螺母12与所述防掉连杆14固定连接，并位于所述防掉连杆14远离所述马达总成2的一端，所述六方挡板13设置于所述防掉螺母12和所述防掉连杆14的连接处。

在本实施方式中，所述组合接头1、所述马达总成2、所述万向轴总成3和所述传动轴42总成4组成用于钻井所需的螺杆钻具，常规孔底马达下端一般是接头和安全接头连接而成，为缩短孔底马达的长度，将上接头与安全接头做成一个接头，即所述组合接头1，通过在所述接头壳体11前端设置螺纹，所述接头壳体11前端有与所述马达总成2配合阶台，能够减小螺纹的应力释放，这样既缩短了长度，也减少多接头连接的安全隐患，所述防掉连杆14与所述马达总成2连接，同时在所述防掉连杆14与所述防掉螺母12设施所述六方挡板13，一旦所述马达总成2下出现脱断扣现象，反复拉扯和旋转不会造成所述防掉螺母12脱落，降低了落井的概率，通过上述结构的设置，实现了能够避免出现脱断扣现象，反复拉扯和旋转不会造成所述防掉螺母12脱落，降低了落井的概率。

进一步地，所述马达总成2包括中空转子21、等壁厚橡胶22和转子壳体23，所述转子壳体23分别与所述接头壳体11和所述万向轴总成3连接，所述等壁厚橡胶22与所述转子壳体23连接，并位于所述转子壳体23内，所述中空转子21设置于所述等壁厚橡胶22内，所述中空转子21的两端分别与所述防掉连杆14和所述万向轴总成3连接。

在本实施方式中，采用扭矩比常规马达扭矩大，长度短50%的等壁厚马达，从根本上增加了的扭矩和使用寿命，对马达线型进行优化，优加大过流面积，不但增加了密封性，也加大了扭矩，所述等壁厚橡胶22为高性能的硬橡胶，保证承载较大扭矩的，马达定转子间隙配合又能够减少介质中杂质对马达的损坏，所述中空转子21采用了中空方式，重量轻、转动件离心力小；马达整体较短，重量较轻，强度优于常规马达，方便运输，不受工况空间限制，扭矩大于等于常规孔底马达，更短的整机，操作方便，也可获得更好的造斜率。

进一步地，所述万向轴总成3包括挠轴31、弯壳体32和球绞33，所述弯壳体32与所述转子壳体23连接，并位于所述转子壳体23远离所述接头壳体11的一端，所述挠轴31的两端分别与所述中空转子21和所述传动轴42总成4连接，所述球绞33设置于所述挠轴31上，并位于所述弯壳体32与所述挠轴31的连接处。

在本实施方式中，所述万向轴总成3由弯壳体32和新型万向轴组成，所述球绞与万向轴组合成球绞万向轴，新型万向轴是为所述挠轴31与球绞万向轴相结合，既有挠轴31的强度，也有球绞万向轴的灵活性，新型万向轴从转子内腔中穿过下端与所述中空转子21连接，前端为带有球绞33作用的连体水帽，不但能够最大程度是缩短整机长度，同时具有重量轻、转动件离心力小、定子和径向轴承的载荷平稳等特点。

进一步地，所述传动轴42总成4包括下轴承外壳41、传动轴42和上下径向TC轴承43，所述下轴承外壳41与所述弯壳体32固定连接，并位于所述弯壳体32内，所述上下径向TC轴承43设置于所述下轴承外壳41内，所述传动轴42与所述挠轴31固定连接，且所述传动轴42还与所述上下径向TC轴承43活动连接，并贯穿所述上下径向TC轴承43。

在本实施方式中，所述传动轴42总成4主要由所述弯壳体32、所述下轴承外壳41、所述传动轴42、所述上下径向TC轴承43和硬质合金推力轴承组等部件组成，所述下轴承外壳41区别与常规的下径向TC轴承与上下轴承外壳41分体设计，改为TC轴承与壳体烧结为一体，这样工件强度有所增加，行位公差也有所保证，TC轴承工作面有3道圆弧槽，减少了出现因介质中的杂质堵塞造成冷却润滑的现象；通过将推力轴承组设置在所述弯壳体32内，推力轴承组为硬质合金与高级优质合金钢的组合体，硬质合金有较高的耐磨性，合金钢有抗冲击韧性，在端面有多道过流水槽，比较充分的冷却润滑作用。

在合金轴承内部采用插口设计，防止因杂质进入轴承内部造成卡阻，外圈相互磨损严重。

进一步地，所述中空转子21的表面喷涂有碳化钨涂层。

在本实施方式中，所述中空转子21表面采用碳化钨喷涂工艺，替代传统的镀硬铬，碳化钨涂层的耐磨性、线型完整性等特点为也为马达使用寿命提供了必要的保障。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种矿用超短大扭矩螺杆钻具，其特征在于，

包括组合接头、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，所述组合接头与所马达总成连接，所述万向轴总成与所述马达总成连接，所述传动轴总成与所述万向轴总成连接；

所述组合接头包括接头壳体、防掉螺母、六方挡板和防掉连杆，所述接头壳体与所述马达总成连接，所述防掉连杆设置于所述接头壳体内，并与所述马达总成连接，所述防掉螺母与所述防掉连杆固定连接，并位于所述防掉连杆远离所述马达总成的一端，所述六方挡板设置于所述防掉螺母和所述防掉连杆的连接处。

2.如权利要求1所述的矿用超短大扭矩螺杆钻具，其特征在于，

所述马达总成包括中空转子、等壁厚橡胶和转子壳体，所述转子壳体分别与所述接头壳体和所述万向轴总成连接，所述等壁厚橡胶与所述转子壳体连接，并位于所述转子壳体内，所述中空转子设置于所述等壁厚橡胶内，所述中空转子的两端分别与所述防掉连杆和所述万向轴总成连接。

3.如权利要求2所述的矿用超短大扭矩螺杆钻具，其特征在于，

所述万向轴总成包括挠轴、弯壳体和球绞，所述弯壳体与所述转子壳体连接，并位于所述转子壳体远离所述接头壳体的一端，所述挠轴的两端分别与所述中空转子和所述传动轴总成连接，所述球绞设置于所述挠轴上，并位于所述弯壳体与所述挠轴的连接处。

4.如权利要求3所述的矿用超短大扭矩螺杆钻具，其特征在于，

所述传动轴总成包括下轴承外壳、传动轴和上下径向TC轴承，所述下轴承外壳与所述弯壳体固定连接，并位于所述弯壳体内，所述上下径向TC轴承设置于所述下轴承外壳内，所述传动轴与所述挠轴固定连接，且所述传动轴还与所述上下径向TC轴承活动连接，并贯穿所述上下径向TC轴承。

5.如权利要求4所述的矿用超短大扭矩螺杆钻具，其特征在于，

所述中空转子的表面喷涂有碳化钨涂层。