一种超级螺杆钻具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超级螺杆钻具，包括防掉转换总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，所述防掉转换总成包括防掉转换接头、防掉盘和防掉连杆，防掉转换接头内部设有防掉盘，防掉连杆的上端套入防掉盘中并通过备紧螺母固定，防掉连杆的另一端与马达总成的转子上端连接。本实用新型专利技术结构简单，安全可靠，不仅能够实现常规螺杆钻具的旋转钻进及弯壳体定向钻进功能，同时还特别适用于超大排量、超大扭矩、超大钻压、大弯度下超高复合转速的钻井场合(即为短半径钻具)，具有与常规螺杆相当的使用寿命，极大扩展了螺杆钻具适用范围，能够有效提高钻井速度。

【技术实现步骤摘要】
一种超级螺杆钻具
本技术涉及一种超级螺杆钻具，属于钻井

技术介绍
目前，在国内外的钻井施工作业中，直井、定向井和水平井中螺杆钻具作为一种经济、皮实耐用的动力钻具，其使用已经相当普遍。但是随着钻井技术水平和工艺装备、钻头等的发展水平越来越高，而世界各国为了环保要求、提高产量、老井改造、超深井、海洋钻井和钻探新区块的探井，地层复杂程度越来越高、超硬地层、复杂地层越来越多、特别是钻井提速指标要求越来越高，所以对钻井用的井下动力钻具螺杆钻具提出了越来越高的要求，国外也有类似的相关研究，已经得到部分应用，我们国家的实际需求也越来越多。目前，传统的螺杆钻具在进行深井作业过程中，在保证钻井速度的同时，如果遇到顿钻操作或持续大钻压、高扭矩钻井时，螺杆钻具则会受到较大的轴向压力和振动破坏，使螺杆钻具及钻头使用寿命大大降低。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种能够承受高钻压、大扭矩、高复合钻的超级螺杆钻具，该螺杆钻具结构需简单、可靠，同时又具有较好的经济性，不仅能够实现了常规螺杆钻具旋转钻进及弯壳体定向功能，而且在保证大扭矩、高转速的动力输出的同时，还能够保证与常规螺杆钻具的使用寿命，能够有效提高钻井速度，其功能增加了，寿命并未降低。本技术的技术方案：一种超级螺杆钻具，包括防掉转换总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成；所述防掉转换总成包括防掉转换接头、防掉盘和防掉连杆，防掉转换接头内部设有防掉盘，防掉连杆的上端套入防掉盘中并通过备紧螺母固定，防掉连杆的另一端与马达总成的转子上端连接；所述万向轴总成包括万向轴外筒以及安装在万向轴外筒内部的上球铰接头、传动球、半环、锁紧套、橡胶密封套、球铰连杆和下球铰接头，所述球铰连杆的上、下两端分别经传动球与上球铰接头和下球铰接头传动连接；上球铰接头与马达总成连接，下球铰接头与传动轴总成连接；球铰连杆与传动球的连接处设有一对对称的半环，一对对称的半环外设有橡胶密封套，橡胶密封套经锁紧套与上球铰接头或下球铰接头螺纹连接；所述传动轴总成包括传动轴外筒以及设置在传动轴外筒内上TC轴承静圈、上TC轴承动圈、平面滑动推力轴承组、隔套、承压套、下TC轴承静圈、压圈、下TC轴承动圈以及传动轴，所述传动轴外筒的下端螺纹连接有可换防掉套筒，传动轴上端与下球铰接头连接，传动轴的下端可直接连接钻头；在传动轴上部外壁上套有上TC轴承动圈，在上TC轴承动圈的外壁上套有上TC轴承静圈，在传动轴的中部外壁上套有平面滑动推力轴承组，在传动轴的下部外壁上套有下TC轴承动圈，在下TC轴承动圈的外壁上套有下TC轴承静圈，在下TC轴承动圈或下TC轴承静圈的上端设置有隔套和承压套，在下TC轴承动圈或下TC轴承静圈的下端设置有压圈，下TC轴承动圈下端的外壁上设置有外锥面，在可换防掉套筒的下端内壁上设置有与下TC轴承动圈下端外锥面相配合的内锥面，且下TC轴承动圈下端的外锥面与可换防掉套筒的下端的内锥面之间存在间隙，可通流钻井泥浆，对传动轴外筒内的轴承进行润滑；当传动轴断裂后，断裂后的传动轴挂在下TC轴承动圈上，此时上提传动轴外筒，使可换防掉套筒上的内锥面与下TC轴承动圈上的外锥面贴合，断裂的传动轴与传动轴外筒可以一起被提出井眼，即实现钻具内防掉功能。进一步，所述马达总成包括定子以及安装在定子内的转子，转子可在定子内旋转，转子的下端与万向轴总成的上球铰接头固定连接，在定子的内壁上挂有橡胶套，在橡胶套的内壁上设置有内螺旋结构，在转子的外壁上设置有与橡胶套上的内螺旋结构匹配的外螺旋结构，且定子与转子的头数比为：3:4、4:5、5:6、7:8或9:10，级数为：5～8。进一步，所述万向轴外筒下端的轴心线与万向轴外筒上端的轴心线的夹角为0～3°，在万向轴外筒弯度外侧焊有1/3圈耐磨带。进一步，所述球铰连杆上下两端的球头圆周上设置有内凹的椭圆形内球面，椭圆形的传动球安装在内球面中。进一步，所述传动轴的上端端面设置有防冲蚀垫圈，不仅具有防冲蚀功能，还可起到调节平面滑动推力轴承组轴向间隙的作用。进一步，所述可换防掉套筒的圆周上设置有扶正凸棱，在扶正凸棱上镶嵌有硬质合金柱，且根据现场需求，可在不拆开内部结构的情况下轻松更换不同形状的可换防掉套筒。进一步，所述可换防掉套筒下端的内锥面尺寸小于下TC轴承动圈下端的外锥面。进一步，所述平面滑动推力轴承组的上下端面设有长方体或圆柱体的超硬材料，并在平面滑动推力轴承组的上下端面计有3～5个水槽。进一步，所述上TC轴承动圈的外圆上和下TC轴承静圈的内孔上设有2～4个半圆形水槽。由于采用上述技术方案，本技术的优点在于：本技术在传统螺杆钻具的基础上重新设计了马达总成、万向轴总成和传动轴总成，其中马达总成采用长导程、多级、定转子多头数的设计，匹配大排量高压强的泥浆泵系统，得到大扭矩、高转速的动力输出；万向轴总成采用最短长度和最低的弯点设计，将万向节的下球铰接头直接嵌入传动轴外筒中；万向节部件长度也设计得较短长度，且具有效增强抗大扭矩、抗弯曲挠动性能；而且万向部件密封在润滑油中的长寿命设计，即传动轴上的推力轴承和TC轴承属于开放式润滑，推力轴承组能够承受较大钻压，同时长度较短，泥浆对轴承起着冷却和润滑的作用。因此，本技术结构简单，安全可靠，不仅能够实现常规螺杆钻具的旋转钻进及弯壳体定向钻进功能，同时还特别适用于超大排量、超大扭矩、超大钻压、大弯度下超高复合转速的钻井场合(即为短半径钻具)，具有与常规螺杆相当的使用寿命，极大扩展了螺杆钻具适用范围，能够有效提高钻井速度。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为防掉转换总成的结构示意图；图3为马达总成的结构示意图；图4为图3的截面图；图5为万向轴总成结构示意图；图6为球铰连杆结构示意图；图7为传动轴总成的结构示意图；图8为可换防掉套筒的结构示意图；图9为图8的截面图；图10为平面滑动推力轴承组的端面视图；图11为上TC轴承动圈的截面图。附图标记说明：1-防掉转换总成，1-1-防掉转换接头，1-2-备紧螺母，1-3-防掉盘，1-4-防掉连杆；2-马达总成，2-1-定子，2-2-转子；3-万向轴总成，3-1-万向轴外筒，3-2-上球铰接头，3-3-传动球，3-4-半环，3-5-锁紧套，3-6-橡胶密封套，3-7-球铰连杆，3-8-下球铰接头，3-9-耐磨带；4-传动轴总成，4-1-防冲蚀垫圈，4-2-传动轴外筒，4-3-上TC轴承静圈，4-4-上TC轴承动圈，4-5-平面滑动推力轴承组，4-6-隔套，4-7-承压套，4-8-下TC轴承静圈，4-9-压圈，4-10-可换防掉套筒，4-11-下TC轴承动圈，4-12-传动轴，4-13-硬质合金柱，4-14-水槽，4-15-半圆形水槽。具体实施方式为了使本技术目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图以及实施例对本技术作进一步的详细说明。本技术的实施例：一种由上述方法构建的超级螺杆钻具的结构示意图如图1所示，包括防掉转换总成1、马达总成2、万向轴总成3和传动轴总成4。参见图2，所述防掉转换总成1包括防掉转换接头1-1、防掉盘1-3和防掉连杆1-4，防掉转换接头1-1内部设有防掉盘1-3，防掉连杆1-4的上端套入防掉盘1-3中并通过备紧螺母1-2固定，防掉连杆1-4的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级螺杆钻具，包括防掉转换总成(1)、马达总成(2)、万向轴总成(3)和传动轴总成(4)，其特征在于：所述防掉转换总成(1)包括防掉转换接头(1‑1)、防掉盘(1‑3)和防掉连杆(1‑4)，防掉转换接头(1‑1)内部设有防掉盘(1‑3)，防掉连杆(1‑4)的上端套入防掉盘(1‑3)中并通过备紧螺母(1‑2)固定，防掉连杆(1‑4)的另一端与马达总成(2)的转子(2‑2)上端连接；所述万向轴总成(3)包括万向轴外筒(3‑1)以及安装在万向轴外筒(3‑1)内部的上球铰接头(3‑2)、传动球(3‑3)、半环(3‑4)、锁紧套(3‑5)、橡胶密封套(3‑6)、球铰连杆(3‑7)和下球铰接头(3‑8)，所述球铰连杆(3‑7)的上、下两端分别经传动球(3‑3)与上球铰接头(3‑2)和下球铰接头(3‑8)传动连接；上球铰接头(3‑2)与马达总成(2)连接，下球铰接头(3‑8)与传动轴总成(4)连接；球铰连杆(3‑7)与传动球(3‑3)的连接处设有一对对称的半环(3‑4)，一对对称的半环(3‑4)外设有橡胶密封套(3‑6)，橡胶密封套(3‑6)经锁紧套(3‑5)与上球铰接头(3‑2)或下球铰接头(3‑8)螺纹连接；所述传动轴总成(4)包括传动轴外筒(4‑2)以及设置在传动轴外筒(4‑2)内上TC轴承静圈(4‑3)、上TC轴承动圈(4‑4)、平面滑动推力轴承组(4‑5)、隔套(4‑6)、承压套(4‑7)、下TC轴承静圈(4‑8)、压圈(4‑9)、下TC轴承动圈(4‑11)以及传动轴(4‑12)，所述传动轴外筒(4‑2)的下端螺纹连接有可换防掉套筒(4‑10)，传动轴(4‑12)上端与下球铰接头(3‑8)连接，传动轴(4‑12)的下端可直接连接钻头；在传动轴(4‑12)上部外壁上套有上TC轴承动圈(4‑4)，在上TC轴承动圈(4‑4)的外壁上套有上TC轴承静圈(4‑3)，在传动轴(4‑12)的中部外壁上套有平面滑动推力轴承组(4‑5)，在传动轴(4‑12)的下部外壁上套有下TC轴承动圈(4‑11)，在下TC轴承动圈(4‑11)的外壁上套有下TC轴承静圈(4‑8)，在下TC轴承动圈(4‑11)或下TC轴承静圈(4‑8)的上端设置有隔套(4‑6)和承压套(4‑7)，在下TC轴承动圈(4‑11)或下TC轴承静圈(4‑8)的下端设置有压圈(4‑9)，下TC轴承动圈(4‑11)下端的外壁上设置有外锥面，在可换防掉套筒(4‑10)的下端内壁上设置有与下TC轴承动圈(4‑11)下端外锥面相配合的内锥面，且下TC轴承动圈(4‑11)下端的外锥面与可换防掉套筒(4‑10)的下端的内锥面之间存在间隙。...

【技术特征摘要】
1.一种超级螺杆钻具，包括防掉转换总成(1)、马达总成(2)、万向轴总成(3)和传动轴总成(4)，其特征在于：所述防掉转换总成(1)包括防掉转换接头(1-1)、防掉盘(1-3)和防掉连杆(1-4)，防掉转换接头(1-1)内部设有防掉盘(1-3)，防掉连杆(1-4)的上端套入防掉盘(1-3)中并通过备紧螺母(1-2)固定，防掉连杆(1-4)的另一端与马达总成(2)的转子(2-2)上端连接；所述万向轴总成(3)包括万向轴外筒(3-1)以及安装在万向轴外筒(3-1)内部的上球铰接头(3-2)、传动球(3-3)、半环(3-4)、锁紧套(3-5)、橡胶密封套(3-6)、球铰连杆(3-7)和下球铰接头(3-8)，所述球铰连杆(3-7)的上、下两端分别经传动球(3-3)与上球铰接头(3-2)和下球铰接头(3-8)传动连接；上球铰接头(3-2)与马达总成(2)连接，下球铰接头(3-8)与传动轴总成(4)连接；球铰连杆(3-7)与传动球(3-3)的连接处设有一对对称的半环(3-4)，一对对称的半环(3-4)外设有橡胶密封套(3-6)，橡胶密封套(3-6)经锁紧套(3-5)与上球铰接头(3-2)或下球铰接头(3-8)螺纹连接；所述传动轴总成(4)包括传动轴外筒(4-2)以及设置在传动轴外筒(4-2)内上TC轴承静圈(4-3)、上TC轴承动圈(4-4)、平面滑动推力轴承组(4-5)、隔套(4-6)、承压套(4-7)、下TC轴承静圈(4-8)、压圈(4-9)、下TC轴承动圈(4-11)以及传动轴(4-12)，所述传动轴外筒(4-2)的下端螺纹连接有可换防掉套筒(4-10)，传动轴(4-12)上端与下球铰接头(3-8)连接，传动轴(4-12)的下端可直接连接钻头；在传动轴(4-12)上部外壁上套有上TC轴承动圈(4-4)，在上TC轴承动圈(4-4)的外壁上套有上TC轴承静圈(4-3)，在传动轴(4-12)的中部外壁上套有平面滑动推力轴承组(4-5)，在传动轴(4-12)的下部外壁上套有下TC轴承动圈(4-11)，在下TC轴承动圈(4-11)的外壁上套有下TC轴承静圈(4-8)，在下TC轴承动圈(4-11)或下TC轴承静圈(4-8)的上端设置有隔套(4-6)和承压套(4-7)，在下TC轴承动...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄瑞海，徐海峰，黄成，王磊，黄海军，曹良波，郑波强，杨增辉，金锋，
申请(专利权)人：贵州高峰石油机械股份有限公司，
类型：新型
国别省市：贵州,52