CN204152424U - 一种井下螺杆钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种井下螺杆钻具，属石油钻井工具设计技术领域。该井下螺杆钻具包括旁通阀、防掉节、马达节、万向节和轴承节，防掉节的一端螺纹安装有旁通阀，防掉节的另一端螺纹安装有马达节；万向节的一端螺纹安装有轴承节，万向节的另一端与马达节螺纹连接。该井下螺杆钻具克服了传统单螺杆机械共轭曲面的干涉效应和齿形畸变问题，实现了单螺杆机械内啮合共轭工作副数字化设计与数字化制造的一体化，形成了集设计与制造于一体的全新技术；具结构简单，使用方便；井下运转稳定，安全可靠，整机总效率高；能输出更大的扭矩，工作时间长，使用寿命高，更能适应目前各种复杂井钻进的需要。

Description

一种井下螺杆钻具

技术领域

本实用新型涉及一种井下螺杆钻具，属石油钻井工具设计技术领域。

背景技术

近年来，由于石油资源的需求越来越大，所以我国在钻井技术方面加快了发展，从而推动了井下动力钻具的发展和应用。螺杆钻具在目前石油钻井中占有相当重要的地位，其最初被大量用于直井，随着资源开发的需要，定向井、水平井、大位移井等一些复杂井的出现，使得螺杆钻具的性能优势更加凸显，与此同时遇到的问题也一一浮现,如钻头磨损、钻具零部件在高速高温下的损坏、钻具某个部分的结构不合理造成钻井无法继续等等问题都说明了现行的螺杆钻具在结构上还存在着一定的局限性。以单螺杆钻具为例，现行单螺杆钻具的齿廓曲线，是以变形摆线为基本形式。其普遍存在着共轭啮合曲面形状复杂、制造难度大且精度要求高、泄漏通道多、易于形成齿间干涉和线型畸变等缺点，一直是机械工程领域中的难题。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种结构简单，使用方便，井下运转稳定，安全可靠，使用寿命较高，以解决现有螺杆钻具普遍存在着共轭啮合曲面形状复杂、制造难度大且精度要求高、泄漏通道多、易于形成齿间干涉和线型畸变等缺点的井下螺杆钻具.

本实用新型的技术方案是：

一种井下螺杆钻具，包括旁通阀、防掉节、马达节、万向节和轴承节，其特征在于：防掉节的一端螺纹安装有旁通阀，防掉节的另一端螺纹安装有马达节；万向节的一端螺纹安装有轴承节，万向节的另一端与马达节螺纹连接。

所述的旁通阀由阀体、阀芯和阀座构成；阀体内设置有阀芯孔，阀体的阀体壁上设置有旁通孔，阀体的阀芯孔内与旁通孔对应状设置有阀座，阀座上通过挡圈安装有阀芯，阀芯与阀体的内壁之间设置有弹簧，弹簧上下两端的阀芯与阀体的内壁之间设置有密封圈，所述的阀座上设置有阀座孔，阀座孔与旁通孔连通。

所述的防掉节由防掉杆、防掉螺母和防掉节壳体构成，防掉节壳体的中心通孔内通过限位块安装有防掉杆，防掉杆的一端延伸至防掉节壳体外端，中心通孔内的防掉杆端头设置有防掉螺母。

所述的马达节由定子和转子构成，定子为中空结构，其中心部位设置有径向截面为花瓣形的中心通孔，中心通孔内活动设置有转子，转子两端的端面上设置有连接孔；中心通孔的内表面粘结安装有橡胶衬套。

所述的万向节由万向节壳体、万向轴和万向传动杆构成，万向节壳体内活动安装有万向传动杆，万向传动杆两端端头分别设置有滚球座；滚球座上通过球传滚球安装有万向轴；所述的滚球座上通过万向传动杆设置有密封罩。

所述的轴承节由传动轴、传动轴外壳、稳定器、滚动轴承和压紧水帽构成，传动轴外壳内通过滚动轴承安装有传动轴，传动轴的两端分别延伸至传动轴外壳外端，其中一端的传动轴端头螺纹安装有压紧水帽；滚动轴承一侧的传动轴外壳内通过传动轴安装有上径向扶正轴承，滚动轴承另一侧的传动轴外壳内通过传动轴安装有下径向扶正轴承，传动轴外壳的下端表面通过限位凸块螺纹安装有稳定器。

所述的压紧水帽与传动轴外壳之间设置有限流环隙。

所述的上径向扶正轴承和下径向扶正轴承的轴承内圈和轴承外圈之间设置多个过流槽。所述的过流槽数量为4个。

本实用新型的优点在于：

   该井下螺杆钻具基于离散点集的单螺杆机械内啮合共轭工作副的新设计方法，克服了传统单螺杆机械共轭曲面的干涉效应和齿形畸变问题，实现了单螺杆机械内啮合共轭工作副数字化设计与数字化制造的一体化，形成了集设计与制造于一体的全新技术；具结构简单，使用方便；井下运转稳定，安全可靠，整机总效率高；能输出更大的扭矩，工作时间长，使用寿命高，更能适应目前各种复杂井钻进的需要。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的旁通阀的结构示意图；

图3为本实用新型的马达节的截面结构示意图；

图4为本实用新型的防掉节的结构示意图；

图5为本实用新型的万向节的结构示意图；

图6为本实用新型的轴承节的结构示意图；

图7为本实用新型径向扶正轴承的截面示意图。

图中：1、旁通阀，2、防掉节，3、马达节，4、万向节，5、轴承节，6、阀体，7、阀芯，8、阀座，9、旁通孔，10、挡圈，11、弹簧，12、密封圈，13、阀座孔，14、定子，15、转子，16、橡胶衬套，17、防掉杆，18、防掉螺母，19、防掉节壳体，20、限位块，21、万向节壳体，22、万向轴，23、万向传动杆，24、滚球座，25、传滚球，26、密封罩，27、传动轴，28、传动轴外壳，29、稳定器，30、滚动轴承，31、压紧水帽，32、上径向扶正轴承，33、下径向扶正轴承，34、限流环隙，35、轴承内圈，36、轴承外圈，37、过流槽。

具体实施方式

该井下螺杆钻具包括旁通阀1、防掉节2、马达节3、万向节4和轴承节5。防掉节2的一端螺纹安装有旁通阀1。旁通阀1由阀体6、阀芯7和阀座8构成；阀体6内设置有阀芯孔，阀体6的阀体壁上设置有旁通孔9，阀体6的阀芯孔内与旁通孔9对应状设置有阀座8，阀座8上设置有阀座孔13，阀座孔13与旁通孔9连通。阀座8上通过挡圈10安装有阀芯7，阀芯7与阀体6的内壁之间设置有弹簧11，弹簧11上下两端的阀芯7与阀体6的内壁之间设置有密封圈12。

防掉节2的另一端螺纹安装有马达节3。马达节3由定子14和转子15构成，定子14为中空结构，其中心部位设置有径向截面为花瓣形的中心通孔，中心通孔内活动设置有转子15，转子15两端的端面上设置有连接孔；中心通孔的内表面粘结安装有橡胶衬套16。

防掉节2由防掉杆17、防掉螺母18和防掉节壳体19构成，防掉节壳体19的中心通孔内通过限位块20安装有防掉杆17，防掉杆17的一端延伸至防掉节壳体19外端，中心通孔内的防掉杆17端头设置有防掉螺母18。

万向节4的一端螺纹安装有轴承节5；万向节4的另一端与马达节3螺纹连接。

万向节4由万向节壳体21、万向轴22和万向传动杆23构成，万向节壳体21内活动安装有万向传动杆23，万向传动杆23两端端头分别设置有滚球座24；滚球座23上通过传滚球25安装有万向轴22；滚球座23上通过万向传动杆23设置有密封罩26。

轴承节5由传动轴27、传动轴外壳28、稳定器29、滚动轴承30和压紧水帽31构成，传动轴外壳28内通过滚动轴承30安装有传动轴27，传动轴27的中心部位设置有中心孔。传动轴27的两端分别延伸至传动轴外壳28外端，其中一端的传动轴27端头螺纹安装有压紧水帽31；滚动轴承30一侧的传动轴外壳28内通过传动轴27安装有上径向扶正轴承32，滚动轴承30另一侧的传动轴外壳28内通过传动轴27安装有下径向扶正轴承33，传动轴外壳28的下端表面通过限位凸块螺纹安装有稳定器29。压紧水帽31与传动轴外壳28之间设置有限流环隙34。

上径向扶正轴承32和下径向扶正轴承33的轴承内圈35和轴承外圈36之间设置有4个过流槽37。

该井下螺杆钻具马达节3的转子15一端与防掉节2的防掉杆17螺纹连接。马达节3的转子15的另一端与万向节4一端的万向轴22螺纹连接。万向节4另一端的万向轴22与轴承节5的压紧水帽31螺纹连接。

该井下螺杆钻具的上径向扶正轴承32和下径向扶正轴承33只起单纯的扶正作用，可充分保证滚动轴承30的同心度，消除滚动轴承30上的动态径向力。上径向扶正轴承32和下径向扶正轴承33的轴承内圈35和轴承外圈36之间设置有4个过流槽37。可防止内、外圈运转时咬合或粘接的，并对径向轴承的相对运动表面起一定的润滑效果。

该井下螺杆钻具其工作原理与现行螺杆钻具大致相同，泥浆泵泵出的泥浆液流经旁通阀1进入马达节3，在马达节3进出口处形成一定压差推动马达节3的转子15旋转，并将扭矩和转速通过万向轴22把转子15的行星运动转换为传动轴27的定轴转动继而传递给钻头，从而大大增强了螺杆钻具在工作时的安全可靠性，大幅度提高了工具的工作效率和工作时间，延长了钻具的寿命。

Claims (9)

1.一种井下螺杆钻具，包括旁通阀（1）、防掉节（2）、马达节（3）、万向节（4）和轴承节（5），其特征在于：防掉节（2）的一端螺纹安装有旁通阀（1），防掉节（2）的另一端螺纹安装有马达节（3）；万向节（4）的一端螺纹安装有轴承节（5），万向节（4）的另一端与马达节（3）螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种井下螺杆钻具，其特征在于：所述的旁通阀（1）由阀体（6）、阀芯（7）和阀座（8）构成；阀体（6）内设置有阀芯孔，阀体（6）的阀体壁上设置有旁通孔(9)，阀体（6）的阀芯孔内与旁通孔(9)对应状设置有阀座（7），阀座（8）上通过挡圈(10)安装有阀芯（7），阀芯（7）与阀体（6）的内壁之间设置有弹簧(11)，弹簧(11)上下两端的阀芯（7）与阀体（6）的内壁之间设置有密封圈(12)，所述的阀座（8）上设置有阀座孔(13)，阀座孔(13)与旁通孔(9)连通。

3.根据权利要求1所述的一种井下螺杆钻具，其特征在于：所述的防掉节（2）由防掉杆（17）、防掉螺母（18）和防掉节壳体（19）构成，防掉节壳体（19）的中心通孔内通过限位块（20）安装有防掉杆（17），防掉杆（17）的一端延伸至防掉节壳体（19）外端，中心通孔内的防掉杆（17）端头设置有防掉螺母（18）。

4.根据权利要求1所述的一种井下螺杆钻具，其特征在于：所述的马达节（3）由定子（14）和转子（15）构成，定子（14）为中空结构，其中心部位设置有径向截面为花瓣形的中心通孔，中心通孔内活动设置有转子（15），转子（15）两端的端面上设置有连接孔；中心通孔的内表面粘结安装有橡胶衬套（16）。

5.根据权利要求1所述的一种井下螺杆钻具，其特征在于：所述的万向节（4）由万向节壳体（21）、万向轴（22）和万向传动杆（23）构成，万向节壳体（21）内活动安装有万向传动杆（23），万向传动杆（23）两端端头分别设置有滚球座（24）；滚球座（24）上通过传滚球（25）安装有万向轴（22）；所述的滚球座（24）上通过万向传动杆（23）设置有密封罩（26）。

6.根据权利要求1所述的一种井下螺杆钻具，其特征在于：所述的轴承节（5）由传动轴（27）、传动轴外壳（28）、稳定器（29）、滚动轴承（30）和压紧水帽（31）构成，传动轴外壳（28）内通过滚动轴承（30）安装有传动轴（27），传动轴（27）的两端分别延伸至传动轴外壳（28）外端，其中一端的传动轴（27）端头螺纹安装有压紧水帽（31）；滚动轴承（30）一侧的传动轴外壳（28）内通过传动轴（27）安装有上径向扶正轴承（32），滚动轴承（30）另一侧的传动轴外壳（28）内通过传动轴（27）安装有下径向扶正轴承（33），传动轴外壳（28）的下端表面通过限位凸块螺纹安装有稳定器（29）。

7.根据权利要求6所述的一种井下螺杆钻具，其特征在于：所述的压紧水帽（31）与传动轴外壳（28）之间设置有限流环隙（34）。

8.根据权利要求6所述的一种井下螺杆钻具，其特征在于：所述的上径向扶正轴承（32）和下径向扶正轴承（33）的轴承内圈（35）和轴承外圈（36）之间设置多个过流槽（37）。

9.根据权利要求8所述的一种井下螺杆钻具，其特征在于：所述的过流槽（37）数量为4个。