CN207406288U - 涡轮驱动具有钻柱送进功能的滚轮扶正器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种涡轮驱动具有钻柱送进功能的滚轮扶正器，包括动力端和扶正端，其技术方案为：涡轮壳体、扶正筒和下接头依次通过螺纹连接；涡轮转子与涡轮定子安装在涡轮轴上，涡轮转子与涡轮轴之间采用键连接；涡轮轴上端安装在壳体上，下端与蜗杆、蜗杆座依次通过螺纹连接；扶正筒为凸棱式结构，蜗轮安装在扶正筒上周方向均匀布置的棱台处，并通过铰链销、蜗轮座及螺栓与扶正筒相连接，蜗轮与蜗杆相互啮合，实现蜗杆与蜗轮的传动。本实用新型通过涡轮叶片驱动蜗杆旋转，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮在井壁上滚动为钻柱提供轴向推进力，从而降低井下钻具在钻进过程中与井壁之间的摩擦阻力，有效延伸井眼长度。

Description

涡轮驱动具有钻柱送进功能的滚轮扶正器

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油钻井工程，可为钻柱提供轴向推进力的涡轮驱动具有钻柱送进功能的滚轮扶正器。

背景技术

在石油天然气开采领域，随着常规油气资源逐渐枯竭，使得石油钻井不断向深井、水平井和大位移井方向发展，与常规钻井不同，在水平井、大位移井钻井过程钻柱与井壁摩擦阻力更大。井眼内的钻柱与井壁的摩阻由径向摩擦扭矩和轴向摩擦阻力组成，钻井方式主要是滑动钻进，钻柱在井眼曲率较大或水平段较长的井段，由于钻柱所受重力方向与井眼轴线方向有很大偏差，井壁差异以及岩屑上返困难等原因，使得钻柱总是贴着井壁滑动，接触面积会比常规井大很多，造成钻柱送进困难，无法有效控制井眼轨迹，严重制约井眼长度的延伸，影响钻井质量。

在钻井过程中，为了降低钻柱与井壁之间的摩擦，有效延伸井眼长度，会普遍使用安装有滚轮的减摩扶正器，将钻柱与井眼之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，然而，常规的滚轮扶正器仅仅能够在一定程度上起到降摩减阻的作用，随着井深的增加，特别是水平段井眼长度的延伸，始终难以保证钻柱的有效送进与钻压的传递。因此，钻井工程需要一种能够降低钻柱与井眼摩擦同时对钻柱提供主动送进功能的滚轮扶正器。

发明内容

为了解决背景技术中所述的水平井、大位移井钻井过程中存在的钻柱与井壁摩擦阻力大，钻柱送进困难，井眼延伸受限等问题，实现对钻柱的主动送进，有效传递钻压，准确控制井眼轨迹，降低钻井成本，本实用新型提供了一种涡轮驱动具有钻柱送进功能的滚轮扶正器。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：涡轮驱动具有钻柱送进功能的滚轮扶正器，由动力端和扶正端组成，其特征在于：所述的动力端包括涡轮壳体、角接触球轴承、上限位套筒、上限位螺母、涡轮定子、涡轮转子、长键、涡轮轴、下限位套筒、上密封圈、圆柱滚子轴承、推力球轴承、下限位螺母；所述的扶正端包括扶正筒、蜗轮座、蜗轮、蜗杆、铰链销、蜗杆座、轴承、下密封圈、下接头、螺栓；所述的涡轮壳体、扶正筒和下接头依次通过螺纹连接；依次将下限位套筒、长键、涡轮转子、涡轮定子、上限位螺母和上限位套筒安装在涡轮轴上，然后将两个角接触球轴承反向安装在涡轮轴上部，涡轮转子与涡轮轴之间采用长键连接，涡轮转子上端通过上限位螺母轴向定位，涡轮定子上下端分别通过上限位套筒和下限位套筒轴向定位，最后将涡轮轴和角接触球轴承装入涡轮壳体内部；依次将圆柱滚子轴承、推力球轴承和下限位螺母安装在涡轮轴下部台阶轴，涡轮轴与蜗杆、蜗杆座由上至下依次螺纹连接；所述的扶正筒为凸棱式结构，周向均匀布置有三个棱台，每个棱台上开有安装蜗轮的凹槽，凹槽与扶正筒中部通孔连通；所述的蜗轮安装在棱台上的凹槽内，并通过铰链销、蜗轮座及螺栓与扶正筒相连接，蜗轮与蜗杆相互啮合，实现蜗杆与蜗轮之间的传动。

本实用新型与现有技术比较，其有益效果是：（1）涡轮驱动具有钻柱送进功能的滚轮扶正器利用涡轮叶片带动蜗杆旋转，蜗杆驱动蜗轮转动，为钻柱提供轴向推进力，改变了传统的钻柱送进方式，从而降低了井下钻具在钻进过程中与井壁之间的摩擦阻力，有效延伸井眼长度；（2）本实用新型采用涡轮驱动结构，利用钻井液驱动控制，简单可靠；（3）本实用新型结构简单，拆卸方便，可以有效缓解钻具下放遇阻或遇卡问题，更易于适应井下复杂的工况。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-涡轮壳体，2-角接触球轴承，、3-上限位套筒，4-上限位螺母，5-涡轮定子，6-涡轮转子，7-长键，8-涡轮轴，9-下限位套筒，10-上密封圈，11-圆柱滚子轴承，12-推力球轴承，13-下限位螺母，14-扶正筒，15-蜗轮座，16-蜗轮，17-蜗杆，18-铰链销，19-蜗杆座，20-轴承，21-下密封圈，22-下接头。

图2为本实用新型图1中A-A面的截面图。

图3为本实用新型图1中B-B面的截面图。

图4为本实用新型扶正端的结构示意图。

图中：23-螺栓。

图5为本实用新型扶正端的三维示意图。

图6为本实用新型扶正筒的三维示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

根据附图所示，涡轮驱动具有钻柱送进功能的滚轮扶正器，由动力端和扶正端组成，其特征在于：所述的动力端包括涡轮壳体1、角接触球轴承2、上限位套筒3、上限位螺母4、涡轮定子5、涡轮转子6、长键7、涡轮轴8、下限位套筒9、上密封圈10、圆柱滚子轴承11、推力球轴承12、下限位螺母13；所述的扶正端包括扶正筒14、蜗轮座15、蜗轮16、蜗杆17、铰链销18、蜗杆座19、轴承20、下密封圈21、下接头22、螺栓23；所述的涡轮壳体1、扶正筒14和下接头22依次通过螺纹连接；依次将下限位套筒9、长键7、涡轮转子6、涡轮定子5、上限位螺母4和上限位套筒3安装在涡轮轴8上，然后将两个角接触球轴承2反向安装在涡轮轴8上部，涡轮转子6与涡轮轴8之间采用长键7连接，涡轮转子6上端通过上限位螺母4轴向定位，涡轮定子5上下端分别通过上限位套筒3和下限位套筒9轴向定位，最后将涡轮轴8和角接触球轴承2装入涡轮壳体1内部；所述的涡轮轴8为台阶轴结构，心部开有通孔，中部周向均匀设置有与通孔连通的四个斜孔，涡轮轴8与涡轮壳体1之间通过上密封圈10密封，依次将圆柱滚子轴承11、推力球轴承12和下限位螺母13安装在涡轮轴8下部台阶轴，涡轮轴8与蜗杆17、蜗杆座19由上至下依次螺纹连接；所述的蜗杆座19上部与蜗杆17连接，中部安装有轴承20，通过下密封圈21与扶正筒14实现密封，蜗杆座19下部通过下接头22进行轴向定位；所述的扶正筒14为凸棱式结构，周向均匀布置有三个棱台，每个棱台上开有安装蜗轮16的凹槽，凹槽与扶正筒14中部通孔连通；所述的蜗轮16安装在棱台上的凹槽内，并通过铰链销18、蜗轮座15及螺栓23与扶正筒14相连接，蜗轮16与蜗杆17相互啮合，实现蜗杆17与蜗轮16之间的传动。

本实用新型利用钻井液驱动控制，钻井液流经涡轮壳体1，涡轮转子6，然后通过涡轮轴8上的斜孔进入蜗杆17，最后经过蜗杆座19和下接头22流出，液流冲击涡轮叶片驱动涡轮转子6转动，带动涡轮轴8和蜗杆17旋转，蜗杆17驱动蜗轮16转动，蜗轮16在井壁上滚动为钻柱提供轴向推进力，主动送进钻柱，从而降低井下钻具在钻进过程中与井壁之间的摩擦阻力，有效延伸井眼长度。

Claims (3)

1.涡轮驱动具有钻柱送进功能的滚轮扶正器，由动力端和扶正端组成，其特征在于：所述的动力端包括涡轮壳体（1）、角接触球轴承（2）、上限位套筒（3）、上限位螺母（4）、涡轮定子（5）、涡轮转子（6）、长键（7）、涡轮轴（8）、下限位套筒（9）、上密封圈（10）、圆柱滚子轴承（11）、推力球轴承（12）、下限位螺母（13）；所述的扶正端包括扶正筒（14）、蜗轮座（15）、蜗轮（16）、蜗杆（17）、铰链销（18）、蜗杆座（19）、轴承（20）、下密封圈（21）、下接头（22）、螺栓（23）；所述的涡轮壳体（1）、扶正筒（14）和下接头（22）依次通过螺纹连接；依次将下限位套筒（9）、长键（7）、涡轮转子（6）、涡轮定子（5）、上限位螺母（4）和上限位套筒（3）安装在涡轮轴（8）上，然后将两个角接触球轴承（2）反向安装在涡轮轴（8）上部，涡轮转子（6）与涡轮轴（8）之间采用长键（7）连接，涡轮转子（6）上端通过上限位螺母（4）轴向定位，涡轮定子（5）上下端分别通过上限位套筒（3）和下限位套筒（9）轴向定位，最后将涡轮轴（8）和角接触球轴承（2）装入涡轮壳体（1）内部；依次将圆柱滚子轴承（11）、推力球轴承（12）和下限位螺母（13）安装在涡轮轴（8）下部台阶轴，涡轮轴（8）与蜗杆（17）、蜗杆座（19）由上至下依次螺纹连接；所述的扶正筒（14）为凸棱式结构，周向均匀布置有三个棱台，每个棱台上开有安装蜗轮（16）的凹槽，凹槽与扶正筒（14）中部通孔连通；所述的蜗轮（16）安装在棱台上的凹槽内，并通过铰链销（18）、蜗轮座（15）及螺栓（23）与扶正筒（14）相连接，蜗轮（16）与蜗杆（17）相互啮合，实现蜗杆（17）与蜗轮（16）之间的传动。

2.根据权利要求1所述的涡轮驱动具有钻柱送进功能的滚轮扶正器，其特征在于：所述的涡轮轴（8）为台阶轴结构，心部开有通孔，中部周向均匀设置有与通孔连通的四个斜孔，涡轮轴（8）与涡轮壳体（1）之间通过上密封圈（10）密封。

3.根据权利要求1所述的涡轮驱动具有钻柱送进功能的滚轮扶正器，其特征在于：所述的蜗杆座（19）上部与蜗杆（17）连接，中部安装有轴承（20），通过下密封圈（21）与扶正筒（14）实现密封，蜗杆座（19）下部通过下接头（22）进行轴向定位。