带有下部密封件的泥浆润滑式轴承组件制造技术

一种泥浆润滑式轴承部分，包括密封组件，用于引导流体流过泥浆润滑式轴承进入芯轴的中央孔。至少一个泥浆润滑式轴承位于芯轴和壳体之间的环形空间中。密封组件将流体从环形空间通过芯轴流体端口导入芯轴中央孔。密封组件密封环形空间，并包括活塞、插塞以及活塞和插塞之间的腔室。活塞被构造为相对于芯轴和壳体轴向移动，同时插塞相对于芯轴和/或壳体轴向固定。该腔室被构造成容纳润滑流体。活塞包括内部密封件和外部密封件。插塞包括下部密封件和允许流体从腔室到达下部密封件进行润滑的通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有下部密封件的泥浆润滑式轴承组件背景在油井和气井的钻井过程中，井下钻井马达可以连接到钻柱(drillstring)，以旋转和操纵钻头或用于定向钻井的旋转导向系统。常规的钻井马达通常包括顶部接头、动力部分、传动组件和轴承组件。旋转由动力部分提供。传动组件将扭矩和速度从动力部分传递到设置在钻井马达的下端处的钻头(或旋转导向系统)。轴承组件承受钻井期间施加在钻柱和钻头(或旋转导向系统)上的轴向和径向载荷。传统的轴承组件包括部分位于壳体内的芯轴和设置在芯轴和壳体之间的一个或更多个轴承。轴承通常是径向轴承或推力轴承。芯轴的下端构造成接合钻头或旋转导向系统。传统的轴承组件要么是密封的，要么是泥浆润滑式的。在密封轴承组件中，芯轴和周围壳体之间的环形空间被密封并填充有油，以防止钻屑或其他固体接触轴承。在泥浆润滑式轴承组件中，芯轴和周围壳体之间的环形空间未被密封，这允许流向钻头的一部分钻井液被转移并流过每个轴承，用于轴承的润滑和冷却。流经轴承的那部分钻井液通常从轴承组件的壳体排入井筒环中。附图简述图1为泥浆润滑式轴承部分的截面图。图2是轴承部分的活塞的透视图。图3是轴承部分的插塞的透视图。图4是轴承部分的局部截面图。图5是轴承部分的可选择的实施例的局部截面图。图6是轴承部分的截面图，示出了流动路径。优选实施例的详细描述泥浆润滑式轴承部分包括壳体和部分设置在壳体的中央孔内的芯轴。至少一个泥浆润滑式轴承位于芯轴和壳体之间的环形空间中。密封组件通过芯轴流体端口将流经泥浆润滑式轴承的第一流体(例如，钻井液或钻井泥浆)引导至芯轴的中央孔，芯轴流体端口从芯轴的外表面延伸至芯轴的中央孔。密封组件至少部分地设置在芯轴和壳体之间的环形空间中并密封该环形空间。密封组件通过中间环形空间与泥浆润滑式轴承分离，中间环形空间大致与芯轴流体端口对齐。密封组件包括活塞、插塞以及活塞和插塞之间的腔室。活塞被构造为相对于芯轴和壳体轴向移动，而插塞相对于壳体和/或芯轴轴向固定。活塞包括接合芯轴的内部密封件和接合壳体的外部密封件。插塞包括接合芯轴的下部密封件。该腔室被构造成容纳第二流体，例如油脂、油或任何其他润滑剂。在一个实施例中，下部密封件设置在插塞的内部凹槽中，并且插塞包括将腔室流体连接到下部密封件的通道。在该实施例中，腔室中的少量第二流体被迫通过通道到达下部密封件用于润滑。带有下部密封件组件的泥浆润滑式轴承部分允许钻井液流过泥浆润滑式轴承，其中钻井液返回芯轴中央孔。下部密封件组件被构造成通过允许活塞响应于活塞上方的中间环形空间中的钻井液压力和壳体外部的流体压力之间的压差而相对于壳体轴向滑动，来防止钻井液到达插塞中的下部密封件。因为活塞被构造成轴向滑动，所以活塞上方的压力(即中间环形空间中的钻井液压力)和活塞下方的压力(例如腔室中的第二流体压力)保持相等。钻井液不穿过活塞的内部密封件或外部密封件(即钻井液不进入腔室)。腔室中的第二流体用于润滑插塞的下部密封件。因为下部密封件上方的腔室中的第二流体压力大于壳体外部的流体压力，所以壳体外部的流体不会穿过下部密封件进入腔室。一种用于钻井马达的泥浆润滑式轴承组件还可以包含设置在壳体中央孔内的适配器。适配器的上端被构造为连接到钻井马达的传动轴的下端。芯轴固定到适配器的下端。参照图1，泥浆润滑式轴承组件10包括壳体12和芯轴14，芯轴14部分设置在壳体中央孔16内。壳体12可以由螺纹连接的壳体部分12a、12b和12c形成。芯轴14包括芯轴中央孔18和从芯轴中央孔18延伸至芯轴外表面22的芯轴流体端口20。适配器24可以在壳体中央孔16内固定到芯轴14的上端26。适配器24包括适配器中央孔27。适配器24的上端可以被构造为连接到钻井马达中的传动轴的下端。芯轴14的下端28可以被构造为连接到钻井马达中的钻头或旋转导向系统。芯轴流体端口20可以以任何构型在芯轴外表面22和芯轴中央孔18之间延伸，例如沿横向方向(如图所示)或沿倾斜方向。在一个替代实施例中，芯轴14可以包括两个或更多个芯轴流体端口20，该芯轴流体端口20提供从芯轴14和壳体12之间的环形空间到芯轴中央孔18的流体连接。至少一个泥浆润滑式轴承设置在芯轴外表面22和壳体内表面30之间的环形空间中。在一个实施例中，轴承组件10包括设置在芯轴外表面22和壳体内表面30之间的环形空间中的推力轴承32和径向轴承34。轴承组件10还可以包括设置在适配器24和壳体内表面30之间的环形空间中的上部径向轴承36。可选地，上部径向轴承36可以设置在芯轴外表面22和壳体内表面30之间的环形空间中，使得该环形空间包含上部径向轴承、推力轴承和下部径向轴承。至少一个泥浆润滑式轴承包括在芯轴外表面22(或适配器24)和壳体内表面30之间的环形空间中的推力轴承和/或径向轴承的任意组合。再次参照图1，轴承组件10还包括密封组件，用于在芯轴流体端口20附近密封芯轴外表面22和壳体内表面30之间的环形空间。具体而言，密封组件通过中间环形空间38与一个或更多个泥浆润滑式轴承分离。中间环形空间38设置在一个或更多个泥浆润滑式轴承的下方、在壳体内表面30和芯轴外表面22之间，并且密封组件限定了中间环形空间38的下端。换句话说，中间环形空间38的外表面由壳体内表面30限定，中间环形空间38的内表面由芯轴外表面22限定，并且中间环形空间38的下表面由密封组件限定。中间环形空间38的上表面可由内部套筒限定，该内部套筒构造成容纳轴承中的一个，例如所示的轴承34。可选地，中间环形空间38的上表面可以由轴承本身限定。芯轴流体端口20大致与中间环形空间38对齐。换句话说，中间环形空间38的内表面包含芯轴流体端口20的入口。在图示的实施例中，密封组件40包括活塞42、插塞44、以及活塞42和插塞44之间的腔室46。在该实施例中，活塞42的上端限定了中间环形空间38的下表面。如图2所示，活塞42可以具有大致圆柱形的形状。活塞42的外表面48从第一端50延伸至第二端52。外表面48包括一个或更多个外部凹槽54。活塞42的内表面56包括一个或更多个内部凹槽58。图3示出了插塞44，插塞44也可以具有大致圆柱形的形状。插塞44可以包括从第一端62延伸到外部凹槽64的螺纹外表面60。外部凹槽64可以邻近肩部66，肩部66导致直径扩大的外表面68。直径扩大的外表面68可包括多个嵌入表面70，这些嵌入表面提供了用于将插塞44螺纹固定到壳体12的抓握表面。插塞44的内表面72可包括一个或更多个内部凹槽74和通道76。现在参考图4，活塞42被构造成相对于芯轴14和壳体12轴向移动。具体地，活塞42在芯轴流体端口20下方滑动地设置在芯轴外表面22和壳体内表面30之间的环形空间中。活塞42还可以包括一个或更多个内部活塞密封件80以及一个或更多个外部活塞密封件82，每个内部活塞密封件设置在一个内部凹槽58中，每个外部活塞密封件设置在一个外部凹槽54中。每个内部活塞密封件80接合芯轴外表面22，并且每个外部活塞密封件82接合壳体内表面30本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泥浆润滑式轴承部分，包括：/n壳体，其包括由壳体内表面限定的壳体中央孔；/n芯轴，其部分地设置在所述壳体中央孔内，其中所述芯轴包括芯轴中央孔、芯轴外表面和至少一个芯轴流体端口，所述至少一个芯轴流体端口从所述芯轴中央孔延伸到所述芯轴外表面；/n至少一个泥浆润滑式轴承，其设置在所述壳体中央孔内并在所述芯轴流体端口上方设置在所述芯轴外表面周围；/n活塞，其滑动地设置在所述壳体中央孔内并在所述芯轴流体端口下方设置在所述芯轴外表面周围，所述活塞包括内部活塞密封件和外部活塞密封件，所述内部活塞密封件接合所述芯轴外表面，所述外部活塞密封件接合所述壳体内表面；/n中间环形空间，其位于所述芯轴外表面和所述壳体内表面之间，其中所述中间环形空间设置在所述至少一个泥浆润滑式轴承下方，并且其中，所述活塞限定所述中间环形空间的下端；/n用于第一流体的流动路径，其延伸穿过所述至少一个泥浆润滑式轴承，穿过所述中间环形空间，穿过所述至少一个芯轴流体端口，并进入所述芯轴中央孔；/n下部密封件，其在所述活塞下方接合所述芯轴外表面；和/n腔室，其位于所述芯轴外表面和所述壳体内表面之间以及所述活塞和所述下部密封件之间，其中所述腔室被构造成容纳第二流体。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181107 US 16/182,7961.一种泥浆润滑式轴承部分，包括：
壳体，其包括由壳体内表面限定的壳体中央孔；
芯轴，其部分地设置在所述壳体中央孔内，其中所述芯轴包括芯轴中央孔、芯轴外表面和至少一个芯轴流体端口，所述至少一个芯轴流体端口从所述芯轴中央孔延伸到所述芯轴外表面；
至少一个泥浆润滑式轴承，其设置在所述壳体中央孔内并在所述芯轴流体端口上方设置在所述芯轴外表面周围；
活塞，其滑动地设置在所述壳体中央孔内并在所述芯轴流体端口下方设置在所述芯轴外表面周围，所述活塞包括内部活塞密封件和外部活塞密封件，所述内部活塞密封件接合所述芯轴外表面，所述外部活塞密封件接合所述壳体内表面；
中间环形空间，其位于所述芯轴外表面和所述壳体内表面之间，其中所述中间环形空间设置在所述至少一个泥浆润滑式轴承下方，并且其中，所述活塞限定所述中间环形空间的下端；
用于第一流体的流动路径，其延伸穿过所述至少一个泥浆润滑式轴承，穿过所述中间环形空间，穿过所述至少一个芯轴流体端口，并进入所述芯轴中央孔；
下部密封件，其在所述活塞下方接合所述芯轴外表面；和
腔室，其位于所述芯轴外表面和所述壳体内表面之间以及所述活塞和所述下部密封件之间，其中所述腔室被构造成容纳第二流体。


2.根据权利要求1所述的泥浆润滑式轴承部分，其中，所述下部密封件设置在插塞的内部凹槽中，其中所述插塞包括通道，所述通道将所述腔室流体连接到所述下部密封件。


3.根据权利要求2所述的泥浆润滑式轴承部分，其中，响应于由所述中间环形空间中的所述第一流体和在所述壳体的外表面周围流动的流体之间的压差而导致的施加在所述活塞上的力，所述活塞迫使所述腔室内的所述第二流体穿过所述通道流到所述下部密封件。


4.根据权利要求2所述的泥浆润滑式轴承部分，其中，所述通道由所述插塞的内表面中的螺旋凹槽形成。


5.根据权利要求2所述的泥浆润滑式轴承部分，其中，所述通道由所述插塞的内表面中的纵向凹槽形成。


6.根据权利要求2所述的泥浆润滑式轴承部分，其中，所述芯轴流体端口从所述芯轴中央孔横向延伸至所述芯轴外表面。


7.根据权利要求1所述的泥浆润滑式轴承部分，其中，所述第一流体是钻井泥浆，并且所述第二流体是油脂、油或另一种润滑剂。


8.根据权利要求1所述的泥浆润滑式轴承部分，还包括壳体流体端口，所述壳体流体端口从所述壳体的外表面延伸到所述腔室，其中所述壳体流体端口被选择性地密封。


9.根据权利要求1所述的泥浆润滑式轴承部分，其中，所述内部活塞密封件是旋转密封件，并且所述外部活塞密封件是轴向密封件。


10.根据权利要求1所述的泥浆润滑式轴承部分，其中，所述活塞还包括第二内部活塞密封件和第二外部活塞密封件，所述第二内部活塞密封件接合所述芯轴外表面，所述第二外部活塞密封件和接合所述壳体内表面。


11.根据权利要求1所述的泥浆润滑式轴承部分，其中，所述至少一个泥浆润滑式轴承包括泥浆润滑式径向轴承和泥浆润滑式推力轴承。


12.一种用于钻井马达的泥浆润滑式轴承组件，包括：
壳体，其包括由壳体内表面限定的壳体中央孔；
适配器，其设置在所述壳体中央孔内，其中所述适配器的上端被构造为连接到传动轴的下端；
芯轴，其固定到所述适配器的下端，其中所述芯轴部分地设置在所述壳体中央孔内，其中所述芯轴包括芯轴中央孔、芯轴外表面和至少一个芯轴流体端口，所述至少一个芯轴流体端口从所述芯轴中央孔延伸到所述芯轴外表面；
至少一个泥浆润滑式轴承，其设置在所述壳体中央孔内并在所述芯轴流体端口上方设置在所述芯轴外表面周围；
活塞，其滑动地设置在所述壳体中央孔内并在所述芯轴流体端口下方设置在所述芯轴外表面周围，所述活塞包括内部活塞密封件和外部活塞密封件，所述内部活塞密封件设置在内部凹槽中，所述外部活塞密封件设置在外部凹槽中，其中所述内部活塞密封件接合所述芯轴外表面且所述外部活塞密封件接合所述壳体内表面；
中间环形空...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩特尔·HH·范吉尼兹雷科夫斯基，威廉·克里斯蒂安·赫本，诺亚·埃拉亚·克劳福德·道斯特，
申请(专利权)人：瑞沃井下工具有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US