一种螺杆钻具制造技术

本实用新型专利技术提供了一种螺杆钻具，包括万向轴和传动轴，所述万向轴包括活铰、连杆、连体水帽及球柱型铰接结构；所述传动轴包括传动轴本体、传动轴轴体及内防掉结构。本实用新型专利技术以球柱为承载部件，与圆球相比承载面积大大增加，耐磨性、承载能力极大提高，传递扭矩更加平稳高效；本实用新型专利技术减少了一个活铰接头，降低了加工成本，优化去除一螺纹连接处，降低了安全风险点；本实用新型专利技术通过在传动轴内部设置的内防掉结构，解决了内部螺纹结构断裂脱落等内部结构失效脱落问题，延长了产品寿命及钻井安全提高钻井效率；本实用新型专利技术设置了防冲器，其材质采用高于传动轴本体的高强度合金钢以提高此处的耐冲击能力从而增加传动轴寿命，提高钻井效率。

【技术实现步骤摘要】
一种螺杆钻具
本技术应用于石油钻井
，尤其涉及一种螺杆钻具。
技术介绍
螺杆钻具是一种以钻井液为动力源，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。采用螺杆钻具钻探与常规钻探相比有许多优点，如钻杆磨损大幅度下降，机械钻速高。它是打定向孔的主要器具，特别是在定向井、水平井技术中的应用，为了提高钻井质量和钻井速度起到了重要的积极作用，在钻探领域已具有不可或缺的意义。常规螺杆钻具的使用寿命一般为150小时以内，其薄弱环节有很多，其中万向轴失效快寿命短是一突出问题，亟待解决。现有技术万向轴结构主要有三种：一种是花瓣式，一种是圆球式，例外还有一种专利号为ZL201620680738.1插齿式；其中花瓣式结构简单，但易受高压钻井液冲蚀，寿命较短；插齿式结构简单虽然便于拆装，但万向效果不理想，工作效率低实用性差；圆球式效率高万向效果好但因接触面为线接触，承载能力低耐磨型差寿命短。另外，现有技术多数都是在连杆下端与活铰连接，活铰再以螺纹形式连接水帽，这种结构繁琐，成本高且安全风险点多。另外，内部螺纹结构断裂脱落、“抽芯”等时有发生，这些都属于内部结构失效脱落问题，轻者导致钻具失效，严重时会使钻头及钻具脱落掉井，严重影响产品寿命及钻井安全，亟待解决。针对上述问题，现有技术中多数采用在螺杆钻具上端设置防掉装置，但是，其只是起到防止外部壳体掉落作用，无法解决内部结构脱落的问题。另外，其中传动轴“断螺纹头”时有发生，严重影响产品寿命及钻井安全，亟待解决。现有技术是靠提高传动轴整体材料性能，来提高其螺纹内孔管体材料力学性能以抵抗高压泥浆的冲击防止外螺纹失效，这种方法热处理操作难度大，淬透性不良、质量不稳定存在安全隐患易失效，且成本较高，不利于产品降价提效。鉴于此，本技术提供一种螺杆钻具。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种螺杆钻具，以解决现有技术存在的上述问题。为实现本技术的目的，本技术提供了一种螺杆钻具，包括万向轴和传动轴，所述万向轴包括活铰11、连杆4、连体水帽1及球柱型铰接结构，所述活铰11上端外螺纹连接马达，下端通过球柱8型铰接结构与连杆4相连，所述连体水帽1上端通过球柱型铰接结构与连杆4相连，下端内螺纹与传动轴连接；所述传动轴包括传动轴本体101、传动轴轴体104及内防掉结构，所述传动轴轴体104上端外螺纹连接万向轴导流水帽，下端内螺纹连接钻头；所述传动轴本体101外壳体通过螺纹与TC轴承静圈相连，所述内防掉结构包括隔套105、压环106及防掉卡环107，所述防掉卡环107设置了卡环固定台肩108、卡环防掉外台肩109、卡环凸面1010，其中卡环凸面1010与传动轴轴体104凹面间隙配合，并通过压环106固定于传动轴轴体104上；所述传动轴轴体104上端外螺纹一端的端面上的外螺纹内孔上设置有防冲器1011，所述防冲器1011外径呈圆锥型镶嵌于外螺纹内孔内，其材质的强度高于传动轴轴体104的强度。优选地，所述球柱型铰接结构包括球柱8、球头9、球座10、压环7、橡胶护套5、锁紧压盖、喉箍3，其中球柱8呈两端半球中间圆柱型，其上半部分嵌套于活铰11或连体水帽1凹槽中，下半部分坐卧连杆4凹槽内。优选地，所述球柱8球型半径SR＝20-26mm。优选地，所述球头9与球座10接触面为半球型，其半径SR＝25-35mm。优选地，所述球头9与球座10接触面为半球型，其半径SR＝30mm。优选地，所述球头9和球座10材质采用硬质铜合金。优选地，所述卡环防掉外台肩109外径小于TC轴承上设置的内台肩外径，其间隙＝-1.0mm～0mm。优选地，所述防冲器1011内径端面为喇叭口，与轴线角度Q＝30±5°。优选地，所述防冲器1011与外螺纹内孔过盈配合，过盈量＝0.01-0.05mm。优选地，所述防冲器1011的材质采用高强度合金钢。与现有技术比较，本技术的有益效果为，本技术以球柱为承载部件，与圆球相比承载面积大大增加，耐磨性、承载能力极大提高，传递扭矩更加平稳高效，从而解决了承载能力低耐磨型差寿命短的问题，延长了产品寿命及钻井安全提高钻井效率；本技术减少了一个活铰接头，降低了加工成本，优化去除一螺纹连接处，降低了安全风险点，从而解决了现有技术结构繁琐，成本高且安全风险点多的问题，延长了产品寿命及钻井安全提高钻井效率；本技术通过在传动轴内部设置的内防掉结构，解决了内部螺纹结构断裂脱落、“抽芯”等内部结构失效脱落问题，延长了产品寿命及钻井安全提高钻井效率；本技术设置了防冲器，其材质采用高于传动轴本体的高强度合金钢以提高此处的耐冲击能力从而增加传动轴寿命，提高钻井效率；因采用可换式防冲器结构解决现有技术存在的整体热处理操作难度大，淬透性不良、质量不稳定等问题；且其成本较低，有利于产品降价提效。附图说明图1为本申请球柱型万向轴外形结构示意图；图2为本申请球柱结构放大示意图；图3为本申请球座配合结构示意图；图4为本申请螺杆钻具结构示意图；图5为本技术的传动轴结构示意图：图6为本技术的内防掉结构的放大示意图：图7为本技术的防掉卡环的结构示意图：图8为本技术防冲器的结构示意图；图中：1-水帽，2-左锁紧压盖，3-喉箍，4-连杆，5-橡胶护套，6-右锁紧压盖，7-压环，8-球柱，9-球头，10-球座，11-活铰，101-传动轴本体，102-内防掉结构，103-TC轴承动圈，104-传动轴轴体，105-隔套，106-压环，107-防掉卡环，108-卡环固定台肩，109-卡环防掉外台肩，1010-卡环凸面，1011-防冲器，1101-外锥面，1102-喇叭口。具体实施方式以下结合具体实施例对本技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1-图8所示，本技术提供了一种螺杆钻具，包括万向轴和传动轴，所述万向轴包括活铰11、连杆4、连体水帽1及球柱型铰接结构，所述活铰11上端外螺纹连接马达，下端通过球柱8型铰接结构与连杆4相连，所述连体水帽1上端通过球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺杆钻具，其特征在于，包括万向轴和传动轴，所述万向轴包括活铰(11)、连杆(4)、连体水帽(1)及球柱型铰接结构，所述活铰(11)上端外螺纹连接马达，下端通过球柱(8)型铰接结构与连杆(4)相连，所述连体水帽(1)上端通过球柱型铰接结构与连杆(4)相连，下端内螺纹与传动轴连接；所述传动轴包括传动轴本体(101)、传动轴轴体(104)及内防掉结构，所述传动轴轴体(104)上端外螺纹连接万向轴导流水帽，下端内螺纹连接钻头；所述传动轴本体(101)外壳体通过螺纹与TC轴承静圈相连，所述内防掉结构包括隔套(105)、压环(106)及防掉卡环(107)，所述防掉卡环(107)设置了卡环固定台肩(108)、卡环防掉外台肩(109)、卡环凸面(1010)，其中卡环凸面(1010)与传动轴轴体(104)凹面间隙配合，并通过压环(106)固定于传动轴轴体(104)上；所述传动轴轴体(104)上端外螺纹一端的端面上的外螺纹内孔上设置有防冲器(1011)，所述防冲器(1011)外径呈圆锥型镶嵌于外螺纹内孔内，其材质的强度高于传动轴轴体(104)的强度。

【技术特征摘要】
1.一种螺杆钻具，其特征在于，包括万向轴和传动轴，所述万向轴包括活铰(11)、连杆(4)、连体水帽(1)及球柱型铰接结构，所述活铰(11)上端外螺纹连接马达，下端通过球柱(8)型铰接结构与连杆(4)相连，所述连体水帽(1)上端通过球柱型铰接结构与连杆(4)相连，下端内螺纹与传动轴连接；所述传动轴包括传动轴本体(101)、传动轴轴体(104)及内防掉结构，所述传动轴轴体(104)上端外螺纹连接万向轴导流水帽，下端内螺纹连接钻头；所述传动轴本体(101)外壳体通过螺纹与TC轴承静圈相连，所述内防掉结构包括隔套(105)、压环(106)及防掉卡环(107)，所述防掉卡环(107)设置了卡环固定台肩(108)、卡环防掉外台肩(109)、卡环凸面(1010)，其中卡环凸面(1010)与传动轴轴体(104)凹面间隙配合，并通过压环(106)固定于传动轴轴体(104)上；所述传动轴轴体(104)上端外螺纹一端的端面上的外螺纹内孔上设置有防冲器(1011)，所述防冲器(1011)外径呈圆锥型镶嵌于外螺纹内孔内，其材质的强度高于传动轴轴体(104)的强度。2.根据权利要求1所述的螺杆钻具，其特征在于，所述球柱型铰接结构包括球柱(8)、球头(9)、球座(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏利，李群，李鹏，张国辉，武磊，
申请(专利权)人：天津德华石油装备制造有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12