CN2583344Y

CN2583344Y - 组合式减速涡轮钻具

Info

Publication number: CN2583344Y
Application number: CN 02256778
Authority: CN
Inventors: 谭春飞; 蔡镜仑
Original assignee: China University of Petroleum Beijing
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2002-09-23
Filing date: 2002-09-23
Publication date: 2003-10-29
Anticipated expiration: 2012-09-23

Abstract

一种组合式减速涡轮钻具，它至少包括涡轮节、涡轮钻具中间支承节和减速装置，涡轮节、涡轮钻具中间支承节和减速装置自上而下顺次设置，各部分的两端通过连接装置与相邻部分彼此连接。本实用新型使涡轮钻具整机的安装、维修更加方便和快捷；减速装置在充油密封润滑条件下工作，可靠性更高，使用寿命更长；同时，减速装置还能够使涡轮钻具的输出扭矩和工作转速更适合于现有高速牙轮钻头和PDC钻头，较大幅度提高钻速；另外，本实用新型只设置一个涡轮节，与具有两个或三个涡轮节的复式涡轮钻具相比具有长度短，在相同排量条件下压降低的优点，使得钻井泵能在较低压力条件下工作。

Description

组合式减速涡轮钻具

技术领域

本实用新型涉及一种石油、矿山、煤田、气田等领域用井下动力钻具，尤其是一种结构简单、使用寿命较长的具有独立的涡轮节、涡轮钻具中间支承节、涡轮钻具减速节和涡轮钻具传动轴或涡轮钻具减速器的组合式减速涡轮钻具，属于机械制造技术领域。

背景技术

由于使用条件的限制，石油、矿山、煤田、气田等领域用的涡轮钻具都被迫做成管状，而且直径有限。在有限的空间内设计出强度、性能、工作寿命、检修都能满足二十一世纪要求的涡轮钻具困难很大。同时，涡轮钻具按照结构形式，可分为普通涡轮钻具(单节)、复式涡轮钻具(两节或三节)和减速涡轮钻具(单节或两节)。通常情况下，每节涡轮钻具的涡轮定子、转子、扶正轴承与止推轴承全部装在同一壳体内的同一轴上。涡轮钻具整机的使用寿命为800～1000小时，但需检修5～15次。涡轮钻具检修的主要任务是更换涡轮钻具易损件止推轴承。目前，检修涡轮钻具易损件止推轴承时必须将涡轮定子、转子、扶正轴承与止推轴承全部从同一轴上拆下，然后用新的止推轴承更换掉旧的已磨损或损坏的止推轴承。由于每节涡轮钻具至少具有60级以上涡轮定子和转子，检修时要将所有的涡轮定子和转子先拆下，然后再装上，这样既费时又费力。

我国二十世纪五十年代从俄罗斯引进普通涡轮钻具和复式涡轮钻具生产技术后，发展缓慢，至今仍处于小批量生产试制阶段，未能在工矿现场得到很好应用，重要原因是涡轮钻具转速高、扭矩小，型号单一，结构复杂，止推轴承工作寿命短，维修麻烦，与我国钻头发展水平不相适应。

实用新型目的

本实用新型的目的在于针对现有技术之不足，提供一种组合式减速涡轮钻具，将涡轮钻具整机中承担水力载荷和轴上零件自重的推力轴承从每节涡轮钻具中分离出去，设计成一种独立的无易损件推力轴承的以涡轮定转子和径向扶正轴承为主的长寿命涡轮节即井下液动马达，涡轮钻具小修时不用检修；将涡轮钻具中承担水力载荷和轴上零件自重的推力轴承从每节涡轮钻具中分离出去，设计成一种独立的只具有易损件推力轴承和径向扶正轴承的涡轮钻具中间支承节；使涡轮钻具的安装和维修更加方便和快捷。

本实用新型的目的在于针对现有技术之不足，提供一种组合式减速涡轮钻具，它具有独立的承担钻压、传递扭矩、驱动钻头转动以破碎岩石的涡轮钻具传动轴。

本实用新型的目的在于针对现有技术之不足，提供一种组合式减速涡轮钻具，它在涡轮钻具中间支承节和涡轮钻具传动轴之间设置了一种将涡轮节旋转主轴的高转速、低扭矩运动转变为低转速运动，同时成倍增加输出扭矩的长寿命涡轮钻具减速节。

当涡轮钻具减速节与涡轮钻具传动轴两者合二为一时统称为涡轮钻具减速器，其主要作用是将涡轮节旋转主轴的高转速、低扭矩运动变为低转速运动，同时成倍增加输出扭矩，承担钻压，驱动钻头转动以破碎岩石。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

一种组合式减速涡轮钻具，它至少包括涡轮节、涡轮钻具中间支承节和减速装置，涡轮节、涡轮钻具中间支承节和减速装置自上而下顺次设置，各部分的两端通过连接装置与相邻部分彼此连接。

上述的减速装置为一体连设的涡轮钻具减速节和涡轮钻具传动轴，二者通过连接装置顺次连接。

减速装置还可以为涡轮钻具减速器。

上述的连接装置为半联轴器。半联轴器可以为花键母锥式半联轴器或花键公锥式半联轴器或牙嵌式半联轴器或方轴式半联轴器或方孔式半联轴器。

减速节或减速器内设有减速机构，该减速机构设置在减速节或减速器外壳体所围设的密封空腔内，且其内部充满润滑油，在减速节或减速器外壳体两端分别设有泄油孔和注油孔。

综上所述，本实用新型具有如下优点：

1 、本实用新型提供一种组合式减速涡轮钻具，它具有独立的涡轮节、涡轮钻具中间支承节、涡轮钻具减速节和涡轮钻具传动轴或涡轮钻具减速器，使涡轮钻具整机的安装、维修更加方便和快捷。

2、本实用新型提供一种组合式减速涡轮钻具，它具有在充油密封润滑条件下工作的减速机构，使涡轮钻具工作的可靠性更高，使用寿命更长。

3、本实用新型提供一种组合式减速涡轮钻具，它具有减速机构，使涡轮钻具的输出扭矩和工作转速更适合于现有高速牙轮钻头和PDC钻头，能较大幅度提高钻速。

4、本实用新型提供一种组合式减速涡轮钻具，它只有一个涡轮节，与具有两个或三个涡轮节的复式涡轮钻具相比具有长度短，压降低的优点(在相同排量条件下)，使得钻井泵能在较低压力条件下工作。

附图说明

图1为本实用新型组合式减速涡轮钻具实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型组合式减速涡轮钻具实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型涡轮节结构示意图；

图4为本实用新型涡轮钻具中间支承节结构示意图；

图5为本实用新型涡轮钻具减速节结构示意图；

图6为本实用新型涡轮钻具传动轴结构示意图；

图7为本实用新型涡轮钻具减速器结构示意图；

图8为本实用新型花键公锥式半联轴器结构示意图；

图9为本实用新型花键母锥式半联轴器结构示意图；

图10为本实用新型牙嵌式半联轴器结构示意图；

图11为本实用新型方轴式半联轴器结构示意图；

图12为本实用新型方孔式半联轴器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步地详细说明。

实施例一：

如图1所示为本实用新型组合式减速涡轮钻具一种结构示意图，它主要包括独立的涡轮节1、涡轮钻具中间支承节2、充油密封润滑涡轮钻具减速节3和涡轮钻具传动轴4。

其中，涡轮节1的结构如图3所示，其主要由花键公锥式半联轴器1a、上短接头1b、壳体1c、轴1d、下短接头1e、花键母锥式半联轴器1f及涡轮定转子等组成；其中，花键公锥式半联轴器和花键母锥式半联轴器的结构如图8、9所示。

涡轮钻具中间支承节2的结构如图4所示，它主要由花键公锥式半联轴器2a、上短接头2b、壳体2c、轴2d及牙嵌式半联轴2e等组成，其中，牙嵌式半联轴2e的结构如图10所示。

充油密封润滑涡轮钻具减速节3的结构如图5所示，它主要由牙嵌式半联轴器3a、上短接头3b、壳体3c、轴3d、下短接头3e、牙嵌式半联轴器3f及减速机构等组成，在壳体3c两端分别设置有一个泄油孔A和注油孔B。

涡轮钻具传动轴4的结构如图6所示，它主要由牙嵌式半联轴器4a、上短接头4b、壳体4c、下短接头兼TC轴承4d、轴4e及止推轴承等组成。

图中箭头所指为钻井工作液流动方向。

实施例二：

图2所示为本实用新型组合式减速涡轮钻具一种结构示意图，它主要包括独立的涡轮节1、涡轮钻具中间支承节2和充油密封润滑涡轮钻具减速器5。

其中，充油密封润滑涡轮钻具减速器5的结构如图7所示，它主要由牙嵌式半联轴器5a、上半联轴器5b、壳体5c、下短接头兼TC轴承5d、轴5e及减速机构、止推轴承等组成，在壳体5c两端分别设置有泄油孔C和注油孔D。

本实施例与实施例一结构基本相同，不同的是本实施例将实施例一中的涡轮钻具减速节3与涡轮钻具传动轴4两者合二为一(统称为涡轮钻具减速器5)，其主要作用是将涡轮节旋转主轴的高转速、低扭矩运动变为低转速运动，同时成倍增加输出扭矩，承担钻压，驱动钻头转动以破碎岩石。此实施例中的减速机构及承担钻压的止推轴承同在一个充油密封润滑油腔中工作。

在上述的两个实施例中，涡轮节的主要作用是将工作液的水力能量转变为机械能量，使涡轮节主轴高速转动，同时输出扭矩；涡轮钻具中间支承节的主要作用是承担涡轮节转子工作时产生的水力载荷和涡轮节主轴及主轴上零件自重，同时传递扭矩；涡轮钻具减速节的主要作用是将涡轮节旋转主轴的高转速、低扭矩运动转变为低转速运动，同时成倍增加输出扭矩；涡轮钻具传动轴的主要作用是承担钻压和传递扭矩，驱动钻头转动以破碎岩石。当涡轮钻具减速节与涡轮钻具传动轴两者合二为一时统称为涡轮钻具减速器，其主要作用是将涡轮节旋转主轴的高转速、低扭矩运动变为低转速运动，同时成倍增加输出扭矩，承担钻压，驱动钻头转动以破碎岩石。涡轮节、涡轮钻具中间支承节、涡轮钻具减速节和涡轮钻具传动轴或涡轮钻具减速器的外壳体之间通过锥螺纹连接，涡轮节与涡轮钻具中间支承节的旋转轴之间通过花键公/母锥式联轴器连接，如图1、2所示，涡轮钻具中间支承节2、涡轮钻具减速节3与涡轮钻具传动轴4或涡轮钻具减速器5的旋转轴之间通过牙嵌式联轴器2e或方轴式/方孔式联轴器6、7连接，其结构如图11、12所示。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1、一种组合式减速涡轮钻具，其特征在于：它至少包括涡轮节、涡轮钻具中间支承节和减速装置，涡轮节、涡轮钻具中间支承节和减速装置自上而下顺次设置，各部分的两端通过连接装置与相邻部分彼此连接。

2、根据权利要求1所述的组合式减速涡轮钻具，其特征在于：所述的减速装置为一体连设的涡轮钻具减速节和涡轮钻具传动轴，二者通过连接装置顺次连接。

3、根据权利要求1所述的组合式减速涡轮钻具，其特征在于：所述的减速装置为涡轮钻具减速器。

4、根据权利要求1或2所述的组合式减速涡轮钻具，其特征在于：所述的连接装置为半联轴器。

5、根据权利要求4所述的组合式减速涡轮钻具，其特征在于：所述的半联轴器为花键母锥式半联轴器或花键公锥式半联轴器或牙嵌式半联轴器或方轴式半联轴器或方孔式半联轴器。

6、据权利要求2或3所述的组合式减速涡轮钻具，其特征在于：所述的减速节或减速器内设有减速机构，该减速机构设置在减速节或减速器外壳体所围设的密封空腔内，且其内部充满润滑油，在减速节或减速器外壳体两端分别设有泄油孔和注油孔。