一种反扭矩自平衡式井下动力工具制造技术

本发明专利技术涉及一种反扭矩自平衡式井下动力工具，它能够大幅度减小钻井时在螺杆马达和钻柱上产生的反扭矩，使得在钻头在钻进时，更好的沿着预定的工作面前进。其技术方案是：利用钻井液驱动螺杆马达并带动传动轴转动，再由传动轴带动行星轴转动，行星轴带动环空钻头转动。因行星轴与传动轴间为外啮合传动，使得芯部钻头与环空钻头的转向相反，从而平衡螺杆马达和钻柱所受的反扭矩，有效提高钻头转速的稳定性，钻定向井时还能减少对工作面的调整，降低钻井成本。

Reverse torque self balancing downhole power tool

The invention relates to a self balanced downhole tool anti torque, it can greatly reduce the drilling in the screw motor and drill the anti torque column, the drill bit in drilling, better along a predetermined working face advancing. The utility model has the technical proposal that the drilling motor is used to drive the screw motor to drive the transmission shaft to rotate, and then the transmission shaft drives the planet shaft to rotate, and the planetary shaft drives the annular bit to rotate. Because of the planetary shaft and the transmission shaft for external gear transmission, the core drill bit and annulus steering instead, so as to balance the screw motor and drill string by the anti torque, effectively improve the stability of drill speed, directional drilling can reduce the adjustment of working face, reduce drilling cost.

【技术实现步骤摘要】
一种反扭矩自平衡式井下动力工具
本专利技术涉及一种用于油、气井的钻进过程中的反扭矩自平衡式井下动力工具。
技术介绍
在油、气井的钻进开发过程中，特别地在深地层钻进时，随着井深的增加，地层的地质条件越发复杂，钻头转速的不稳定性就将越发的突出，这将在一定程度上减缓钻井的进度，提高钻井成本。钻定向井时，由于反扭矩的存在，可能引起工作面控制不稳，导致钻进时工作面倾斜，降低钻井效率。平衡反扭矩能提高钻头转速的稳定性、确保钻具工作面稳定等优点，但影响反扭矩的因素较多，如钻压、地层性质、井身情况等，因此迫切需要一种井下工具来平衡钻井时产生的反扭矩。利用井下工具平衡反扭矩，将会省去很多不必要的起下钻过程，节省调整工具面的时间，降低钻井成本等。运用减小机械反扭矩的技术理论，本专利技术特提供一种反扭矩自平衡式井下动力工具。
技术实现思路
本专利技术涉及一种反扭矩自平衡式井下动力工具，包括上接头、螺杆马达总成、万向轴总成、反扭矩平衡总成，上接头右端与螺杆马达总成左端采用螺纹连接，螺杆马达总成右端与万向轴总成左端采用螺纹连接，万向轴总成右端与反扭矩平衡总成左端采用螺纹连接。所述上接头左侧设置有螺纹，右侧设置有螺纹，所述上接头内部设置有钻井液流道。进一步，所述螺杆马达总成左端与上接头右端间采用螺纹连接，所述螺杆马达总成由连接体、马达外壳、防掉接头、橡胶衬套、螺杆组成。采用上述进一步技术方案的有益效果是：螺杆马达总成为钻头转动提供动力源。进一步，所述万向轴总成左端与螺杆马达总成右端采用螺纹连接，所述万向轴总成由隔液筒、万向轴组成。采用上述进一步技术方案的有益效果是：利用万向轴将螺杆的行星运动转换为定轴转动，并传递给万向轴右侧的传动轴。进一步，所述反扭矩平衡总成左端与万向轴右端间采用螺纹连接，所述反扭矩平衡总成由传动轴、推力轴承组Ⅰ、卡瓦、卡瓦外壳、定位套筒Ⅰ、橡胶活塞、限位器、TC轴承Ⅰ、左保护套、油堵、左支承体、定位套筒Ⅱ、推力轴承组Ⅱ、左支承体端盖、TC轴承Ⅱ、行星轴、右支承体、TC轴承Ⅲ、内齿套筒、右保护套、推力轴承组Ⅲ、定位套筒Ⅲ、转换接头、TC轴承Ⅳ、封头、环空钻头、芯部钻头组成。所述传动轴左端与万向轴右端采用螺纹连接，所述传动轴左侧位置处设置有三个沿圆周均匀布置的进液孔，所述传动轴外部设置有台阶，内部设置有钻井液流道，且在传动轴的中部位置处设置有外齿圈；所述推力轴承组Ⅰ安装在传动轴左侧台阶上；所述卡瓦安装在推力轴承组Ⅰ的内圈左侧，卡瓦由两块半圆形的壳体组成，所述卡瓦的外部右侧设置有台阶，且所述台阶的直径小于推力轴承组Ⅰ的内圈外径；所述卡瓦外壳套装在卡瓦外部，且卡瓦外壳的外径小于卡瓦右侧台阶直径；所述定位套筒Ⅰ安装在推力轴承组Ⅰ外圈左侧，且定位套筒Ⅰ的内径大于推力轴承组Ⅰ外圈内径；所述橡胶活塞安装在卡瓦外壳与定位套筒Ⅰ的环形空间内，所述橡胶活塞与卡瓦外壳间采用动密封，橡胶活塞与定位套筒Ⅰ间采用动密封；所述限位器安装在卡瓦外壳左侧，且在限位器上设置有三个沿圆周均匀布置的通孔；所述TC轴承Ⅰ安装在传动轴与隔液筒间的环形间隙内；所述左保护套左端与隔液筒右端采用螺纹连接，所述左保护套外部设置有台阶，内部设置有台阶，在左保护套的中部位置处设置有一注油孔；所述油堵安装在左保护套上的注油孔处；所述左支承体内部设置有内腔、外部设置有台阶，所述左支承体右端设置有三个沿圆周均匀布置的盲孔，所述左支承体右端设置有三个沿圆周均匀布置的凸起，所述三个凸起上分别设置有弧形凹槽；所述右支承体内部设置有内腔，外部设置有台阶，所述右支承体左端设置有三个沿圆周均匀布置的盲孔，所述右支承体左端设置有三个沿圆周均匀布置的弧形凸起；所述行星轴安装在左支承体的右端盲孔与右支承体的左端盲孔内，且左支承体右端的弧形凹槽与右支承体左端的弧形凸起恰好配合在一起，所述行星轴外部设置有台阶，且在行星轴外部均匀设置有外齿圈，所述外齿圈与传动轴上的外齿圈相啮合；所述TC轴承Ⅲ安装在左支承体的右端盲孔与行星轴左侧间的环形间隙内，所述TC轴承Ⅲ安装在右支承体的左端盲孔与行星轴右侧间的环形间隙内；所述定位套筒Ⅱ安装在左保护套内腔右部，且定位套筒Ⅱ的内径大于推力轴承组Ⅱ的外圈内径；所述推力轴承组Ⅱ安装在左支承体的外部左侧台阶上；所述左支承体端盖设有内腔，左支承体端盖内腔与左支承体左端采用螺纹连接，且左支承体端盖的外径小于推力轴承组Ⅱ的内圈外径；所述TC轴承Ⅱ安装在左支承体与传动轴间的环形间隙内；所述内齿套筒左端与左保护套右端采用螺纹连接，所述内齿套筒内部设置有台阶，在内齿套筒内壁上上设置有内齿圈，且所述内齿圈与行星轴的外齿圈相啮合；所述右保护套左端与内齿套筒右端采用螺纹连接，所述右保护套内部设置有台阶；所述推力轴承组Ⅲ安装在右支承体外部右侧台阶上；所述定位套筒Ⅲ安装在推力轴承组Ⅲ外圈右侧，且定位套筒Ⅲ的内径大于推力轴承组外圈内径，所述转换接头左端与右支承体右端采用螺纹连接，转换接头外部设置有台阶，内部设有环腔，且转换接头内腔右侧与传动轴间采用动密封；所述TC轴承Ⅳ安装在转换接头与传动轴间的环形间隙内；所述封头左端与右保护套右端采用螺纹连接，且封头内部设置有环腔，在所述环腔上设置有台阶，且封头内腔右侧与转换接头外部右侧间采用动密封；所述环空钻头左端与转换接头右端采用螺纹连接；所述芯部钻头左端与传动轴右端采用螺纹连接。采用上述进一步技术方案的有益效果是：卡瓦外壳外径小于卡瓦右侧台阶外径，使得橡胶活塞的移动受到限制，避免橡胶活塞与推力轴承组Ⅰ相接触；利用橡胶活塞来调节环空油压，始终保持环空油压与泥浆压力相等；在左保护套、左支承体、推力轴承组Ⅱ、右保护套、右支承体、推力轴承组Ⅲ、转换接头等的联合作用下，使得行星轴几乎不受轴向力的影响，从而使得行星轴更平稳的工作；沿圆周均匀布置三个行星轴、使得每个行星轴的受力减小、行星轴与内齿套筒间的啮合传动更加平稳；因行星轴与传动轴间形成外啮合，从而可以实现环空钻头与芯部钻头的转向相反，合理设计传动轴与行星轴间的传动关系及环空钻头与芯部钻头的破岩面积比，便可以自动平衡钻井时产生的反扭矩。附图说明：图1是本专利技术一种反扭矩自平衡式井下动力工具的剖面结构图；图2是图1中上接头的剖面结构图；图3是图1中螺杆马达总成的剖面结构图；图4是图1中万向轴总成的剖面结构图；图5是图1中反扭矩平衡总成的剖面结构图；图6是图5中左支承体的三维结构图；图7是图5中右支承体的三维结构图；图8是图5中行星轴的三维结构图；图9是图5中左支承体、行星轴、右支承体装配后的三维结构图；图10是图5中内齿套筒的三维结构图；附图中，各标号代表的部件列表如下：01.上接头，02.螺杆马达总成，03.万向轴总成，04.反扭矩平衡总成，021.连接体，022.防掉接头，023.马达外壳，024.橡胶衬套，025.螺杆，031.隔液筒，032.万向轴，041.传动轴，042.限位器，043.定位套筒Ⅰ，044.橡胶活塞，045.卡瓦外壳，046.卡瓦，047.推力轴承组Ⅰ，048.左保护套，049.油堵，0410.左支承体端盖，0411.推力轴承组Ⅱ，0412.左支承体，0413.定位套筒Ⅱ，0414.内齿套筒，0415.TC轴承Ⅰ，0416.TC轴承Ⅱ，0417.TC轴承Ⅲ，0418.行星轴，0419.右支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反扭矩自平衡式井下动力工具包括上接头(01)、螺杆马达总成(02)、万向轴总成(03)、反扭矩平衡总成(04)，所述上接头(01)左端与钻柱采用螺纹连接，所述螺杆马达总成(02)左端与上接头(01)右端采用螺纹连接，所述万向轴总成(03)左端与杆马达总成(02)右端采用螺纹连接，所述反扭矩平衡总成(04)左端与万向轴总成(03)右端采用螺纹连接。

【技术特征摘要】
1.一种反扭矩自平衡式井下动力工具包括上接头(01)、螺杆马达总成(02)、万向轴总成(03)、反扭矩平衡总成(04)，所述上接头(01)左端与钻柱采用螺纹连接，所述螺杆马达总成(02)左端与上接头(01)右端采用螺纹连接，所述万向轴总成(03)左端与杆马达总成(02)右端采用螺纹连接，所述反扭矩平衡总成(04)左端与万向轴总成(03)右端采用螺纹连接。2.根据权利要求1所述的反扭矩自平衡式井下动力工具，其特征在于，所诉上接头(01)左侧设置有螺纹，内部设置有钻井液流道；所述螺杆马达总成(02)由连接体(021)、防掉接头(022)、马达外壳(023)、橡胶衬套(024)、螺杆(025)组成，所述万向轴总成(03)由隔液筒(031)、万向轴(032)组成，所述反扭矩平衡总成(04)由传动轴(041)、限位器(042)、定位套筒Ⅰ(043)、橡胶活塞(044)、卡瓦外壳(045)、卡瓦(046)、推力轴承组Ⅰ(047)、左保护套(048)、油堵(049)、左支承体端盖(0410)、推力轴承组Ⅱ(0411)、左支承体(0412)、定位套筒Ⅱ(0413)，内齿套筒(0414)，TC轴承Ⅰ(0415)、TC轴承Ⅱ(0416)、TC轴承Ⅲ(0417)、行星轴(0418)、右支承体(0419)、右保护套(0420)、推力轴承组Ⅲ(0421)、定位套筒Ⅲ(0422)、TC轴承Ⅳ(0423)、转换接头(0424)、封头(0425)、环空钻头(0426)、芯部钻头(0427)组成。3.根据权利要求2所述的反扭矩平衡总成(04)，其特征在于，所述传动轴(041)左端与万向轴(032)右端采用螺纹连接，所述传动轴(041)左侧位置处设置有三个沿圆周均匀布置的进液孔(04101)，所述传动轴(041)外部设置有台阶，内部设置有钻井液流道，且在传动轴(041)的中部位置处的设置有外齿圈(04102)；所述推力轴承组Ⅰ(047)安装在传动轴(041)左侧台阶上；所述卡瓦(046)安装在推力轴承组Ⅰ(047)的内圈左侧，卡瓦(046)由两块半圆形的壳体组成，所述在卡瓦(046)的外部右侧设置有台阶，且所述台阶的直径小于推力轴承组Ⅰ(047)的内圈外径；所述卡瓦外壳(045)套装在卡瓦(046)外部，且卡瓦外壳(045)的外径小于卡瓦(046)右侧台阶直径；所述定位套筒Ⅰ(043)安装在推力轴承组Ⅰ(047)外圈左侧，且定位套筒Ⅰ(043)的内径大于推力轴承组Ⅰ(047)外圈内径；所述橡胶活塞(044)安装在卡瓦外壳(045)与定位套筒Ⅰ(043)的环形空间内，所述橡胶活塞(044)与卡瓦外壳(045)间采用动密封，橡胶活塞(044)与定位套筒Ⅰ(043)间采用动密封；所述限位器(042)安装在卡瓦外壳(045)左侧，且在限位器(042)上设置有三个沿圆周均匀布置的通孔(04201)；所述TC轴承Ⅰ(0415)安装在传动轴(041)与隔液筒(031)间的环形间隙内。4.根据权利要求2所述的反扭矩平衡总成(04)，其特征在于，所述左保护套(048)左端与隔液筒(031)右端采用螺纹连接，所述左保护套(048)外部设置有台阶，内部设置有台阶，在左保护套(048)的中部位置处设置有一注油孔(04801)；所述油堵(049)安装在左保护套(048)上的注油孔(04801)处；所述左支承体(0412...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶哲伟，胡玉帆，吴凯豪，蹇宝锐，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51