CN2632286Y - 螺杆钻具 - Google Patents

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尹永清
赵立华
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Abstract

本实用新型涉及一种螺杆钻具，它包括：空心传动轴，空心传动轴通过下径向轴承连接有一下壳体，下壳体的一端螺接有一传动轴壳体，下径向轴承，传动轴壳体与空心传动轴之间通过串轴承和上径向轴承相连接，上径向轴承的一端设有压帽，相互配合的转子和定子，定子和转子之间设有防掉装置，定子的两端分别与旁通阀和传动轴壳体相螺接，万向轴的一端与转子相连接，万向轴为挠轴，万向轴的另一端穿置于空心传动轴的中心孔内并与一钻头接头相连接，钻头接头与空心传动轴连接在一起。本实用新型是一种高造斜率、长寿命、高可靠性的螺杆钻具。

Description

螺杆钻具
技术领域
本实用新型涉及一种螺杆钻具。
背景技术
如图1所示，螺杆钻具一般包括：具有钻头接头的空心传动轴1，万向轴9，与万向轴9相连接的转子10，连接万向轴9和传动轴1的水帽14，转子10外连接有定子11，定子11和转子10之间设有防掉装置12，定子11的一端螺接一旁通阀13，传动轴1通过下径向轴承3连接有一下壳体2，下壳体2的一端螺接有传动轴壳体4，传动轴壳体4与传动轴1之间通过串轴承5和上径向轴承6相连接，上径向轴承6的一端设有压帽7，套置于万向轴9外的万向轴壳体8，万向轴壳体8两端分别与传动轴壳体4和定子11相螺接。螺杆钻具的工作过程如下：泥浆通过旁通阀13进入定子11和转子10之间的密封腔，使转子10作行星运动，转子10既公转又自转，公转由万向轴9吸收，自转通过万向轴9传递给传动轴1，上下两付径向轴承6和3用于支撑传动轴1，轴向力作用于串轴承5，泥浆则通过万向轴壳体8经过水帽14的孔经过传动轴1的空心流到井底，部分泥浆通过上、下径向轴承6、3的间隙润滑并冷却上、下径向轴承6、3和串轴承5。
上述螺杆钻具存在的主要问题有以下几个方面：
1、传动轴的缺陷：位于压帽端面处容易断裂(如图1中C-C处)，因为转子10输出扭力，并是一行星运动，C-C处截面承受压、弯、扭交变应力；串轴承下面台阶处容易断裂(如图1中的B-B处)；传动轴轴头处容易断裂(如图1中的A-A处)。螺杆钻具转子产生的扭力是使图1中C-C和B-B处断裂的主要原因，万向轴产生的交变弯矩更增加了C-C处断裂的几率，所以现在螺杆钻具有75％的问题是发生在传动轴上。
2、万向轴主要采用花瓣式、挠杆式和球传动式等三种结构。万向轴平均寿命仅为80-140小时，几种结构的万向轴寿命都比较短，相对来说挠杆式万向轴寿命长一些，但存在挠杆过长、压杆稳定性差等问题，而且由于弯曲问题的容易造成挠杆失效。
3、钻具总体长度过长(如现国产165钻具长度一般为6.2-6.7米)，弯点距离传动轴头部过长，造斜率偏低。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种高造斜率、长寿命、高可靠性的螺杆钻具。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：一种螺杆钻具，它包括：空心传动轴，空心传动轴通过下径向轴承连接有一下壳体，下壳体的一端螺接有一传动轴壳体，下径向轴承，传动轴壳体与空心传动轴之间通过串轴承和上径向轴承相连接，上径向轴承的一端设有压帽，相互配合的转子和定子，定子和转子之间设有防掉装置，定子的两端分别与旁通阀和传动轴壳体相螺接，万向轴的一端与转子相连接，其特征在于：万向轴为挠轴，万向轴的另一端穿置于空心传动轴的中心孔内并与一钻头接头相连接，钻头接头与空心传动轴连接在一起。
万向轴为一钛合金挠轴。
万向轴与钻头接头之间采用螺纹连接或者销连接或者花键连接或者莫氏锥度连接。
万向轴与转子之间采用螺纹连接或者销连接或者花键连接或者莫氏锥度连接。
传动轴壳体为直壳或者弯壳体。
钻头接头与传动轴之间采用螺纹连接或者销连接。
本实用新型的优点是：1、本实用新型螺杆钻具，由于其中的万向轴采用钛合金挠轴，弹性好、强度高、挠轴不磨损，寿命长，使用时间长达约500小时左右，并且挠轴穿置于空心传动轴的中心孔内与钻头接头相连接，传动轴不受转子产生的扭力和万向轴产生的交变弯矩的影响，使传动轴仅承受钻压和水力轴向力以及承受钻头产生的侧向力作用。
2、本实用新型螺杆钻具，取消了万向轴壳体的长度，把万向轴和传动轴壳体“合二为一”，使螺杆钻具整体长度缩短了约0.9-1.2米。使原在万向轴壳体上的弯点下降到传动轴壳体，提高了钻具的造斜率和起下钻的安全性，并使导向钻进时的井壁扩孔减小。由于减少一件万向轴壳体，从而减少一处螺纹连接，使钻井的安全增加，减少井下落鱼(落井)事故发生的几率。
3、本实用新型螺杆钻具，因为转子10和万向轴9的离心力，转子10的水力轴向力产生的侧向力没有作用于上径向轴承6，因此上径向轴承6受力得以改善，磨损速度降低，使传动轴1泥浆泄露量降到最低，增加了泥浆的水马力。
4、本实用新型螺杆钻具，因为减少了一件万向轴壳体，从而减少外部连接的一组螺纹，并且万向轴壳体两端都曾经松动过，所以增加了钻具的可靠性。同时由于传动轴1的受力改变，A-A，B-B，C-C三处断的概率降低，提高了钻具的可靠性，即使A-A处断裂本实用新型也可以通过防掉装置12拉住传动轴1，而如果习式A-A处断便没有办法。
附图说明
图1为习式螺杆钻具结构示意图
图2为本实用新型螺杆钻具结构示意图
具体实施方式
如图2所示，本实用新型螺杆钻具，它包括：空心传动轴1，空心传动轴1通过下径向轴承3连接有一下壳体2，下壳体2的一端螺接有一传动轴壳体4，下径向轴承3，传动轴壳体4与空心传动轴1之间通过串轴承5和上径向轴承6相连接，上径向轴承6的一端设有压帽7，相互配合的转子10和定子11，定子11和转子10之间设有防掉装置12，定子I1的两端分别与旁通阀13和传动轴壳体4相螺接，万向轴9的一端与转子10相连接，其特征在于：万向轴9为挠轴，万向轴9的另一端穿置于空心传动轴1的中心孔内并与一钻头接头14相连接，钻头接头15与空心传动轴1连接在一起。
万向轴9为一钛合金挠轴。
万向轴9与钻头接头15之间采用螺纹连接或者销连接或者花键连接或者莫氏锥度连接。
万向轴9与转子10之间采用螺纹连接或者销连接或者花键连接或者莫氏锥度连接。
传动轴壳体4为直壳体或者弯壳体。
钻头接头15与传动轴1之间采用螺纹连接或者销连接。
本实用新型使用时，转子10产生的行星运动，通过万向轴1把转子10的自转传递给钻头接头15。驱动转子10旋转的泥浆通过传动轴1的中心孔和钻头接头15的分水孔流到井底，并且一部分泥浆通过各个轴承流到钻具与井壁形成的环空，润滑上下径向轴承和串轴承。

Claims (6)

1、一种螺杆钻具，它包括：空心传动轴(1)，空心传动轴(1)通过下径向轴承(3)连接有一下壳体(2)，下壳体(2)的一端螺接有一传动轴壳体(4)，下径向轴承(3)，传动轴壳体(4)与空心传动轴(1)之间通过串轴承(5)和上径向轴承(6)相连接，上径向轴承(6)的一端设有压帽(7)，相互配合的转子(10)和定子(11)，定子(11)和转子(10)之间设有防掉装置(12)，定子(11)的两端分别与旁通阀(13)和传动轴壳体(4)相螺接，万向轴(9)的一端与转子(10)相连接，其特征在于：万向轴(9)为挠轴，万向轴(9)的另一端穿置于空心传动轴(1)的中心孔内并与一钻头接头(15)相连接，钻头接头(15)与空心传动轴(1)连接在一起。
2、如权利要求1所述的螺杆钻具，其特征在于：万向轴(9)为一钛合金挠轴。
3、如权利要求1或2所述的螺杆钻具，其特征在于：万向轴(9)与钻头接头(15)之间采用螺纹连接或者销连接或者花键连接或者莫氏锥度连接。
4、如权利要求1或2所述的螺杆钻具，其特征在于：万向轴(9)与转子(10)之间采用螺纹连接或者销连接或者花键连接或者莫氏锥度连接。
5、如权利要求1或2所述的螺杆钻具，其特征在于：传动轴壳体(4)为直壳体或者弯壳体。
6、如权利要求1或2所述的螺杆钻具，其特征在于：钻头接头(15)与传动轴(1)之间采用螺纹连接或者销连接。
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