用于螺杆钻具的传动轴总成制造技术

本发明专利技术提供一种用于螺杆钻具的传动轴总成，包括传动主轴系统、轴承系统和润滑介质补偿系统。润滑介质补偿系统包括设置在传动主轴内腔中的中心管、设置在传动主轴内腔与中心管之间的活塞和开设于传动主轴上的润滑介质通道。通过把传动主轴与中心管之间的环绕空间用作储存润滑介质的空间，并利用传动主轴内外压差来驱动活塞移动，实现润滑介质补偿系统与轴承系统的并联布置。由此，不仅确保及时地向轴承系统补充润滑介质，改善轴承系统的润滑效果，延长螺杆钻具动力传动系统的工作寿命，而且有效地缩短传动轴总成的长度，提升短弯螺杆钻具的定向钻井效率。钻具的定向钻井效率。钻具的定向钻井效率。

【技术实现步骤摘要】
用于螺杆钻具的传动轴总成


[0001]本专利技术涉及石油天然气钻井、矿产开发及地质勘探领域的设备，尤其涉及用于螺杆钻具的传动轴总成，例如涉及用于短弯螺杆钻具的传动轴总成。

技术介绍

[0002]螺杆钻具是石油天然气钻井、矿产开发及地质勘探的作业过程中广泛使用的动力钻具之一，主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成等组成。随着石油天然气钻井、矿产开发及地质勘探技术的不断发展，对螺杆钻具的要求也越来越高，比如更长的使用寿命、更高的耐冲击性能、更高的输出扭矩、更强的过载能力等等，这就要求对螺杆钻具的研究及应用技术不断进步，以提高螺杆钻具的性能，满足现场使用要求。
[0003]在各种螺杆钻具中，短弯螺杆(SBTB)钻具由于具有较短的弯点到钻头的距离，在油气钻井过程中，在相同钻压施加情况下，相比普通螺杆能获得更高的造斜率。例如，外径127mm、弯角1.83
°
的普通螺杆造斜率最大为10
°
/30m，而外径127mm、弯角1.83
°
的短弯螺杆造斜率可达12.7
°
/30m，从而在斜井眼钻进过程中，提高复合钻井比例并且提高机械钻速。
[0004]在弯点与钻头之间是螺杆钻具的传动轴总成，缩短弯点到钻头的距离就意味着缩短传动轴总成的长度。传动轴总成主要由传动轴、传动轴壳体、径向轴承、推力轴承组和储油密封等部件组成。其中，轴承的结构和尺寸基本确定，缩小空间有限。目前看来，更有可能对储油密封的尺寸和结构进行调整。
[0005]近年来，对螺杆钻具的储油密封作出了改进和优化。
[0006]例如，由专利技术名称为“自动调压油密封传动轴总成”、申请号为CN200810154096.1的专利文献已知，传动轴的上、下密封装置具有调压功能，使内部压力与外部压力流体压力保持平衡。就是说，自动调压油密封与传动轴是串联布置的，这增加了传动轴总成的长度。
[0007]又例如，在专利技术名称为“螺杆钻具双补偿自动调压油密封传动轴总成”、申请号为CN201711390741.5的专利文献中，双补偿自动调压油密封通过活塞移动实现润滑油的补充，但该结构也是与传动轴串联布置的，也会增加传动轴总成的长度。
[0008]又例如，专利技术名称为“一种具有压力补偿功能的油密封螺杆钻具传动轴总成”、申请号为CN201110226400.0的专利文献公开了一种用于石油天然气钻井的具有压力补偿功能的油密封螺杆钻具传动轴总成。其通过活塞移动来实现压力补偿功能，所采用的补偿系统与轴承组串联，同样无法缩短传动轴总成的长度。
[0009]又例如，专利技术名称为“一种具有高密封性能的螺杆钻具传动轴总成”、申请号为CN200810045153.2的专利文献涉及一种基于上下刀口密封装置的浮动式传动轴总成，这种密封补偿形式与活塞式补偿密封相比补偿量小、密封寿命短，无法为轴承组提供充分的润滑，不利于螺杆钻具的工作寿命。
[0010]以上所列现有技术的储油密封均分布于轴承组的上下两端，属于串联式结构，不适于用在短弯螺杆钻具中。

技术实现思路

[0011]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于螺杆钻具的传动轴总成，包括：
[0012]传动主轴系统，包括传动主轴，所述传动主轴包括由内壁限定出的有压力流体流过的内腔，并且沿压力流体的流向在上游具有上端、在下游具有下端；
[0013]轴承系统，围绕所述传动主轴的外面布置；
[0014]润滑介质补偿系统，包括：
[0015]设置在所述传动主轴的内腔中的中心管，所述压力流体从该中心管的管腔中流过，该中心管沿压力流体的流向在上游具有第一端部、在下游具有第二端部并且具有由所述第一端部和第二端部限定出的轴向长度，其中，所述传动主轴包括与所述中心管的轴向长度对应的主轴区段，该主轴区段的内径大于所述中心管的外径，从而所述中心管的外壁与该主轴区段的内壁限定出环绕空间，所述第一端部贴靠在所述传动主轴的内壁上，从而阻止所述压力流体从该第一端部直接流入所述环绕空间；
[0016]设置在所述环绕空间内的活塞，所述活塞将所述环绕空间分隔为润滑介质空间和传压空间，在所述润滑介质空间内储存有润滑介质；
[0017]开设于所述传动主轴上并且从所述润滑介质空间延伸至所述轴承系统的润滑介质通道，
[0018]开设于所述第二端部附近并且能使所述传压空间与所述压力流体连通的传压孔。
[0019]在这种传动轴总成中，润滑介质补偿系统与轴承系统并联；具体地，通过在传动主轴的内腔中设置中心管，在由传动主轴与中心管之间限定出的环绕空间中实现润滑介质的储存，并且利用传动主轴内外的压力差来驱动活塞移动，从而确保及时地向轴承系统补充润滑介质，改善轴承系统的润滑效果，进而延长螺杆钻具动力传动系统的工作寿命。而且，通过润滑介质补偿系统与轴承系统并联设置，在提供充足的储存润滑介质的空间的情况下，有效缩短传动轴总成的长度，从而为缩短短弯螺杆钻具的弯点至钻头的距离提供了一种有利的、高效的解决方案。
[0020]在一些实施例中，在所述传动主轴上开设有至少一个润滑介质通道。
[0021]优选地，开设有两个润滑介质通道。
[0022]在一些实施例中，在所述传动主轴的内壁上设置有内腔台肩，所述中心管的第一端部抵靠在所述内腔台肩上。
[0023]由此，中心管以简单且稳固的方式布置在传动主轴的内腔中。
[0024]在一些实施例中，所述中心管在所述第一端部设置有密封结构。
[0025]由此，阻止压力流体从中心管的第一端部直接流入环绕空间及其润滑介质空间，并且阻止润滑介质空间内的润滑介质泄漏至传动主轴的内腔。
[0026]在一些实施例中，所述密封结构为构造于所述第一端部的环绕的密封沟槽，在所述密封沟槽内布置有O型密封圈。
[0027]作为备选方案，在所述第一端部与内腔台肩之间布置密封垫圈。
[0028]在一些实施例中，在所述传动主轴的内腔中设置有支撑座，所述支撑座支撑在所述中心管的第二端部上并且开设有中心通孔。
[0029]由此，传动主轴的内腔中的压力流体经由传压孔和中心通孔流出。
[0030]在一些实施例中，所述传动主轴在内壁上设置有卡簧槽，在所述卡簧槽中布置有用于支持所述支撑座的卡簧。
[0031]在一些实施例中，所述传动主轴系统还包括可螺纹连接在所述传动主轴上的上固定螺母和下固定螺母，所述上固定螺母布置在所述传动主轴的上端附近。
[0032]在一些实施例中，所述轴承系统包括：
[0033]轴承组，沿压力流体的流向在上游紧贴所述下固定螺母；
[0034]上轴套，包括上轴承外套和上轴承内套，所述上轴承内套围绕所述传动主轴的外周面地布置在所述轴承组与所述上固定螺母之间，所述上轴承外套沿径向布置在所述上轴承内套外侧并且沿压力流体的流向位于所述轴承组上游；
[0035]下轴套，沿压力流体的流向位于所述下固定螺母下游；
[0036本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于螺杆钻具的传动轴总成，其特征在于，包括：传动主轴系统，包括传动主轴(1)，所述传动主轴(1)包括由内壁限定出的有压力流体流过的内腔，并且沿压力流体的流向在上游具有上端、在下游具有下端；轴承系统，围绕所述传动主轴(1)的外面布置；润滑介质补偿系统，包括：设置在所述传动主轴(1)的内腔中的中心管(12)，所述压力流体从该中心管(12)的管腔中流过，该中心管(12)沿压力流体的流向在上游具有第一端部(12.1)、在下游具有第二端部(12.2)并且具有由所述第一端部(12.1)和第二端部(12.2)限定出的轴向长度，其中，所述传动主轴(1)包括与所述中心管(12)的轴向长度对应的主轴区段，该主轴区段的内径大于所述中心管(12)的外径，从而所述中心管(12)的外壁与该主轴区段的内壁限定出环绕空间(16)，所述第一端部(12.1)贴靠在所述传动主轴(1)的内壁上，从而阻止所述压力流体从该第一端部(12.1)直接流入所述环绕空间(16)；设置在所述环绕空间(16)内的活塞(13)，所述活塞(13)将所述环绕空间(16)分隔为润滑介质空间(16.1)和传压空间(16.2)，在所述润滑介质空间(16.1)内储存有润滑介质；开设于所述传动主轴(1)上并且从所述润滑介质空间(16.1)延伸至所述轴承系统的润滑介质通道(9)，开设于所述第二端部(12.2)附近并且能使所述传压空间(16.2)与所述压力流体连通的传压孔(15)。2.根据权利要求1所述的传动轴总成，其特征在于，在所述传动主轴(1)上开设有至少一个润滑介质通道(9)。3.根据权利要求1所述的传动轴总成，其特征在于，在所述传动主轴(1)的内壁上设置有内腔台肩(17)，所述中心管(12)的第一端部(12.1)抵靠在所述内腔台肩(17)上。4.根据权利要求3所述的传动轴总成，其特征在于，所述中心管(12)在所述第一端部...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡彦峰，王甲昌，孙峰，索忠伟，涂玉林，张海平，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：