一种螺杆钻具的传动轴总成制造技术

本实用新型专利技术提供一种螺杆钻具的传动轴总成，属于石油、天然气钻进设备技术领域。所述螺杆钻具的传动轴总成包括外套以及设置在外套内的传动轴。所述传动轴限定了用于连接钻头的第一端和用于连接万向轴的第二端，该传动轴构造成一根自第一端至第二端外径逐渐减小的四段阶梯轴，第一轴段与第二轴段之间形成有一过渡斜坡面；第二轴段的外圆周表面套设有下径向轴承；第四轴段的外圆周表面套设有上径向轴承；第三轴段的外圆周表面套设有金刚石复合片的平面止推轴承。本实用新型专利技术的传动轴总成的径向耐磨性进行差异化区分，提高传动轴总成的耐磨性和寿命，同时结合金刚石复合片的平面止推轴承的使用，其寿命更长，承载能力更高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及钻井设备领域，具体而言涉及一种螺杆钻具的传动轴总成。
技术介绍
随着石油天然气勘探开发的发展，越来越多的螺杆钻具应用于深井、超深井等钻井作业。螺杆钻具(PDMdrill)，是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业。但现有的螺杆钻具的钻进效率比较低下，效率难以提升，不能适应多种复杂环境下的工作需要。螺杆钻具与钻头等组成井底钻具组合，位于整个钻柱的最底层，直接为钻头提供破岩动力，可以有效的提高机械钻进速度，实现定向造斜功能。螺杆钻具主要由旁通阀、定子、转子、万向轴总成、传动轴总成组成。其中传动轴总成是螺杆钻具的重要部件之一，它的寿命决定了螺杆钻具总体寿命，传动轴总成主要用于传递钻压、扭矩和钻井液。现有的传动轴总成主要包括传动轴、传动轴壳体、径向轴承、推力轴承组等，传动轴由径向轴承和推力轴承支撑，并位于传动轴壳体内，可绕轴线旋转。其中径向轴承种类分为橡胶径向轴承和硬质合金径向轴承，主要作用是承受径向载荷、扶正传动轴及起限流器作用，其中传动轴联接下部钻具的钻头和上部的螺杆钻具的轴体。在实际应用过程中，仍然存在很多问题，例如螺杆钻具工作时，转子在定子型腔内做行星运动，上部螺杆钻具轴体与传动轴形成一定的角度，因此传动轴承受由转子轴向力分力等组成的上部螺杆钻具轴体施加的侧向力。钻头工作时，受到地层反作用力的影响，钻头将发生横向振动，传动轴也承受下部的钻头施加的侧向力。由于传动轴要同时承受上部螺杆钻具轴体和下部钻头施加的侧向力，影响到传动轴总成的安全可靠有效运行。为了保护传动轴，螺杆钻具通常在传动轴的上部和下部各设计一组径向轴承，但是普通的径向轴承接触面积较小，接触应力较大，耐磨性较差，寿命较短，为提高耐磨性，目前多采用硬质合金径向轴承，但成本较高。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种螺杆钻具的传动轴总成，对耐磨性进行差异化区分，降低接触应力，提高传动轴总成的耐磨性和寿命，同时结合金刚石复合片(PDC)的平面止推轴承的使用，其寿命更长，承载能力更高。本技术技术方案，一种螺杆钻具的传动轴总成，包括外套以及设置在外套内的传动轴，其中：所述传动轴限定了用于连接钻头的第一端和用于连接万向轴的第二端，该传动轴构造成一根自第一端至第二端外径逐渐减小的阶梯轴，具有依次设置的第一轴段、第二轴段、第三轴段和第四轴段，所述第一轴段的自由端部构成传动轴的第一端，第四轴段的自由端部构成传动轴的第二端；所述第一轴段与第二轴段之间形成有一过渡斜坡面；所述第二轴段的外圆周表面套设有下径向轴承；所述第四轴段的外圆周表面套设有上径向轴承；所述第三轴段的外圆周表面套设有金刚石复合片(PDC)的平面止推轴承。进一步的实施例中，所述下径向轴承和上径向轴承采用相同型号的径向轴承。进一步的实施例中，所述下径向轴承和上径向轴承均为硬质合金径向轴承。进一步的实施例中，所述传动轴沿着其纵长轴线方向形成有一通孔，通孔的一端被设置成用于连接钻头，另一端被设置成用于连接万向轴。进一步的实施例中，所述传动轴沿着其纵长轴线方向形成有一通孔，通孔的一端被设置成用于连接万向轴，另一端上可拆卸地安装有一适配器，用于供钻头可拆卸地安装。进一步的实施例中，所述过渡斜坡面与第二轴段之间的夹角为135°。进一步的实施例中，所述第四轴段的外圆周表面套设的上径向轴承的外圈上镀有耐磨层，该耐磨层与外壳的内壁面接触。由以上技术方案可知，本技术的显著优点在于：本技术的传动轴总成的径向耐磨性进行差异化区分，降低接触应力，提高传动轴总成的耐磨性和寿命，同时结合金刚石复合片(PDC)的平面止推轴承的使用，其寿命更长，承载能力更高。应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的技术主题的一部分。结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本技术教导的具体实施方式的实践中得知。附图说明附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本技术的各个方面的实施例，其中：图1是根据本技术某些实施例的传动轴总成的结构示意图。具体实施方式为了更了解本技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本技术所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本技术公开的一些方面可以单独使用，或者与本技术公开的其他方面的任何适当组合来使用。结合图1所示，一种用于螺杆钻具的传动轴总成，包括外套1以及设置在外套内的传动轴2。所述传动轴2限定了用于连接钻头的第一端2A(大头)和用于连接万向轴的第二端2B(小头)，该传动轴构造成一根自第一端2A至第二端2B外径逐渐减小的阶梯轴，具有依次设置的第一轴段21、第二轴段22、第三轴段23和第四轴段24，所述第一轴段21的自由端部构成传动轴的第一端2A，第四轴段2B的自由端部构成传动轴的第二端2B。所述第一轴段21与第二轴段22之间形成有一过渡斜坡面25。所述第二轴段22的外圆周表面套设有下径向轴承26。所述第四轴段24的外圆周表面套设有上径向轴承27。所述第三轴段23的外圆周表面套设有金刚石复合片(PDC)的平面止推轴承30。优选地，所述过渡斜坡面与第二轴段之间的夹角为135°。优选地，所述下径向轴承26和上径向轴承27采用相同型号的径向轴承，例如均采用硬质合金径向轴承。进一步的实施例中，所述传动轴2沿着其纵长轴线方向形成有一通孔28，通孔的一端被设置成用于连接钻头，另一端被设置成用于连接万向轴。在另一些方案中，所述传动轴2沿着其纵长轴线方向形成有一通孔，通孔的一端被设置成用于连接万向轴，另一端上可拆卸地安装有一适配器，用于供钻头可拆卸地安装。如此，这样的传动轴总成上需要临时更换转头时，可以方便地进行更换。所述第四轴段24的外圆周表面套设的上径向轴承的外圈上镀有耐磨层，该耐磨层与外壳的内壁面接触。前述的耐磨层优选为碳化钨层。虽然本技术已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本技术。本技术所属
中具有通常知识者，在不脱离本技术的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本技术的保护范围当视权利要求书所界定者为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺杆钻具的传动轴总成，其特征在于，包括外套以及设置在外套内的传动轴，其中：所述传动轴限定了用于连接钻头的第一端和用于连接万向轴的第二端，该传动轴构造成一根自第一端至第二端外径逐渐减小的阶梯轴，具有依次设置的第一轴段、第二轴段、第三轴段和第四轴段，所述第一轴段的自由端部构成传动轴的第一端，第四轴段的自由端部构成传动轴的第二端；所述第一轴段与第二轴段之间形成有一过渡斜坡面；所述第二轴段的外圆周表面套设有下径向轴承；所述第四轴段的外圆周表面套设有上径向轴承；所述第三轴段的外圆周表面套设有金刚石复合片的平面止推轴承。

【技术特征摘要】
1.一种螺杆钻具的传动轴总成，其特征在于，包括外套以及设置在外套内的传动轴，其中：所述传动轴限定了用于连接钻头的第一端和用于连接万向轴的第二端，该传动轴构造成一根自第一端至第二端外径逐渐减小的阶梯轴，具有依次设置的第一轴段、第二轴段、第三轴段和第四轴段，所述第一轴段的自由端部构成传动轴的第一端，第四轴段的自由端部构成传动轴的第二端；所述第一轴段与第二轴段之间形成有一过渡斜坡面；所述第二轴段的外圆周表面套设有下径向轴承；所述第四轴段的外圆周表面套设有上径向轴承；所述第三轴段的外圆周表面套设有金刚石复合片的平面止推轴承。2.根据权利要求1所述的螺杆钻具的传动轴总成，其特征在于，所述下径向轴承和上径向轴承采用相同型号的径向轴承。3.根据权利要求1所述的螺杆钻具的传动轴总成，其特征在于，所述下径向轴承和上...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱加道，王国华，
申请(专利权)人：盐城市荣嘉机械制造有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32