连续油管钻井井下行星齿轮减速器制造技术

本发明专利技术公开了一种连续油管钻井井下行星齿轮减速器，包括定子缸筒，所述定子缸筒中设置有行星齿轮减速总成和万向传动总成，在所述行星齿轮减速总成与所述定子缸筒间预留有供钻井液流通的第一流道，在所述万向传动总成与所述定子缸筒间预留有供钻井液流通的第二流道；其中：在所述定子缸筒的内圆周面形成有一段齿圈，所述行星齿轮减速总成包括偏心轴组件，所述偏心轴组件上设置有支撑齿轮和减速齿轮，所述支撑齿轮和减速齿轮均与所述齿圈啮合。本发明专利技术的目的在于提供一种连续油管钻井井下行星齿轮减速器，利用偏心轴组件代替了行星齿轮的中心轮，在保持减速比前提下，缩小了工具外径，能够满足小井眼深井、超深井的钻井作业要求。业要求。业要求。

【技术实现步骤摘要】
连续油管钻井井下行星齿轮减速器


[0001]本专利技术属于油气井工程领域，具体地，涉及一种连续油管钻井井下行星齿轮减速器，用于连接动力钻具和钻头，将动力钻具输出轴的高转速、低扭矩转化成低转速、高扭矩的旋转动力传递给钻头旋转钻进。

技术介绍

[0002]深井、超深井勘探与开发的日益增多，地面转盘或顶驱驱动使井下旋转的钻柱与井壁的摩阻越来越大。由于井下动力钻具能有效减小钻柱旋转时与井壁的摩阻，因此井下动力钻具更多的应用在深井、超深井的钻井作业中。井下动力钻具可分为螺杆钻具、涡轮钻具、电动钻具。
[0003]随着连续油管应用日益广泛，并逐渐延伸到钻井等作业，但深井、超深井井下温度高、压力大，常规螺杆钻具定子橡胶材料在高温条件下容易产生橡胶老化，缩短使用寿命，且螺杆钻具钻井振动大，所钻井眼不规则，钻井效率低，不能满足深井、超深井小井眼高温钻井要求。涡轮钻具与电动钻具由全金属零部件结构，耐高温，振动小，所钻井眼规则质量好，刚好避免了涡轮钻具不耐高温，振动大，井眼不规则的缺陷，适合深井高温井钻井，但电动钻具转速高(600
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1200rpm)、扭矩低，钻进时钻头磨损较大，效率低，需要减速器对电动钻具进行减速增扭矩，提高钻井效率，但目前有的具有代表性减速器是多级行星齿轮减速器，该减速器直径大，强度低，目前市售的最小行星涡轮减速器是俄罗斯的行星涡轮减速器，直径141mm，不能满足小直径钻具减速、增扭的要求。因此研制新型小直径连续油管钻井井下减速器，对推进连续油管深井超深井高温高压钻井有非常重要的实际意义。r/>[0004]文献(纪博.涡轮钻具叠加行星减速器的研制及应用[J].西部探矿工程，2019，10：89
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90，92)介绍一种涡轮钻具叠加行星减速器，该减速器采用叠加行星结构原理进行减速，直径大，一定程度的降低了大直径涡轮转速、提高了大直径涡轮扭矩，配合涡轮钻具+PDC钻头，扩大了涡轮钻具和PDC钻头的使用范围。但该减速器采用行星齿轮结构，对于小直径而言，由于行星齿轮所占空间大，减速器外径受限制，减小外径必然要以牺牲结构强度为代价，因此该行星齿轮减速器不能满足小直径高减速大增扭涡轮钻具减速钻井要求。
[0005]文献(赵宁，等.一种带齿轮减速器的新型涡轮钻具[J].石油机械，2000，28(9)：51
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52，56)为消除常规涡轮钻具的低扭矩、高转速等不利因素，设计了带齿轮减速器的涡轮钻具。当向井下泵入钻井液时，带齿轮减速器的涡轮节转速按减速比减小，其扭矩按一定比例增大，从而实现大扭矩、中转速的动力钻具配中高速牙轮钻头或PDC钻头钻进，大幅度提高机械钻速的目标。但该减速器还是以行星齿轮为主要减速载体减速，减速器外径不可能太小，同样不能满足小直径涡轮钻具减速要求。
[0006]文献(谭春飞，等.叶片数对水力减速级涡轮输出性能的影响研究[J].石油机械.2017，45(2)：6
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9)在涡轮钻具中装入一定数量的水力减速级涡轮可以显著降低涡轮轴的空转转速及工作转速，水力减速级涡轮依然存在效率低、体积大的缺陷，不能满足小井眼涡轮钻具减速要求。
[0007]文献(陈洪兵，等.俄罗斯减速器涡轮钻具驱动PDC钻头在西西伯利亚油田的成功应用[J].石油钻探技术，2005，33(2)：48
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50.)，在优选PDC钻头结构的情况下，用减速器涡轮钻具驱动PDC钻头，钻头进尺和机械钻速都较牙轮钻头有显著的提高，经济和社会效益显著。但该减速器直径仍然较大，不能满足小直径蜗轮减速要求。
[0008]专利CN106090132A报道了一种涡轮减速器，涉及减速器
，包括机座、电动机、联轴器、主动轴、一级小齿轮、一级大齿轮、二级齿轮轴、二级大齿轮、三级齿轮轴、三级大齿轮、四级齿轮轴、大齿轮、齿轮箱、轴承盖、轴承、油封、箱盖。本专利技术涡轮减速器，采用了四级齿轮传动，齿轮传动布置在低速级，有效地降低了提升机工作速率，但同样体积大，强度低，不适合小井眼涡轮钻具减速要求。
[0009]专利CN942114280报道了一种供石油勘探和钻井，特别是与现有井下动力钻具配合使用的闭式少齿差井下减速器，其特征在于油润滑的两级减速内齿轮副传动或一级减速内齿轮副加滑动块的传动，将井下动力钻具发动机主轴的高转速、小扭矩的旋转运动，变换成低转速大扭矩的旋转运动，但同样体积大，强度低，不适合小井眼涡轮钻具减速要求。
[0010]有鉴于此，设计一种适用于小井眼深井、超深井的井下减速器是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0011]为克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种连续油管钻井井下行星齿轮减速器，利用偏心轴组件代替了行星齿轮的中心轮，在保持减速比前提下，缩小了工具外径，能够满足小井眼深井、超深井的钻井作业要求。
[0012]为了达到上述目的，采用如下设计方案：
[0013]本专利技术首先公开了一种连续油管钻井井下行星齿轮减速器，其关键在于：包括定子缸筒(1)，所述定子缸筒(1)中设置有行星齿轮减速总成(2)和万向传动总成(3)，在所述行星齿轮减速总成(2)与所述定子缸筒(1)间预留有供钻井液流通的第一流道，在所述万向传动总成(3)与所述定子缸筒(1)间预留有供钻井液流通的第二流道；其中：在所述定子缸筒(1)的内圆周面形成有一段齿圈，所述行星齿轮减速总成包括偏心轴组件(201)，所述偏心轴组件(201)上设置有支撑齿轮(202)和减速齿轮(203)，所述支撑齿轮(202)和减速齿轮(203)均与所述齿圈啮合，使得二者在偏心轴组件(201)的带动下一方面围绕所述定子缸筒(1)轴线转动，另一方面围绕自身轴线转动。
[0014]更进一步地，所述偏心轴组件(201)包括短偏心花键轴(204)，所述短偏心花键轴(204)的下端键连接有长偏心花键轴(205)；在所述短偏心花键轴(204)上通过第一轴承组件连接有所述支撑齿轮(202)；在所述长偏心花键轴(205)下端通过第二轴承组件连接有减速齿轮(203)。
[0015]更进一步地，在所述支撑齿轮(202)与所述减速齿轮(203)间的长偏心花键轴上还通过第三轴承组件连接有等效惯性齿轮(206)，所述等效惯性齿轮(206)的质量等于所述支撑齿轮(202)与所述减速齿轮(203)的质量之和，用于在所述偏心轴组件(201)转动过程中抵消所述支撑齿轮(202)与所述减速齿轮(203)的惯性。
[0016]更进一步地，所述万向传动总成(3)包括一级联轴器(301)，所述一级联轴器(301)上端与所述减速齿轮(203)下端的旋转轴键连接，所述一级联轴器(301)下端通过万向节接
头连接有传动轴(302)，在所述传动轴下端通过万向节接头还连接有二级联轴器(303)。
[0017]更进一步地，在所述定子缸筒(1)中对应所述一级联轴器(301)还设置有支撑套(304)。
[0018]更进一步地，在所述定子缸筒(1)的上端通过销钉连接有上接头总成(4)，所述上接头总成(4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续油管钻井井下行星齿轮减速器，其特征在于：包括定子缸筒(1)，所述定子缸筒(1)中设置有行星齿轮减速总成(2)和万向传动总成(3)，在所述行星齿轮减速总成(2)与所述定子缸筒(1)间预留有供钻井液流通的第一流道，在所述万向传动总成(3)与所述定子缸筒(1)间预留有供钻井液流通的第二流道；其中：在所述定子缸筒(1)的内圆周面形成有一段齿圈，所述行星齿轮减速总成包括偏心轴组件(201)，所述偏心轴组件(201)上设置有支撑齿轮(202)和减速齿轮(203)，所述支撑齿轮(202)和减速齿轮(203)均与所述齿圈啮合，使得二者在偏心轴组件(201)的带动下一方面围绕所述定子缸筒(1)轴线转动，另一方面围绕自身轴线转动。2.根据权利要求1所述的连续油管钻井井下行星齿轮减速器，其特征在于：所述偏心轴组件(201)包括短偏心花键轴(204)，所述短偏心花键轴(204)的下端键连接有长偏心花键轴(205)；在所述短偏心花键轴(204)上通过第一轴承组件连接有所述支撑齿轮(202)；在所述长偏心花键轴(205)下端通过第二轴承组件连接有减速齿轮(203)。3.根据权利要求2所述的连续油管钻井井下行星齿轮减速器，其特征在于：在所述支撑齿轮(202)与所述减速齿轮(203)间的长偏心花键轴上还通过第三轴承组件连接有等效惯性齿轮(206)，所述等效惯性齿轮(206)的质量等于所述支撑齿轮(202)与所述减速齿轮(203)的质量之和，用于在所述偏心轴组件(201)转动过程中抵消所述支撑齿轮(202)与所述减速齿轮(203)的惯性。4.根据权利要求2或3所述的连续油管钻井井下行星齿轮减速器，其特征在于：所述万向传动总成(3)包括一级联轴器(301)，所述一级联轴器(301)上端与所述减速齿轮(203)下端的旋转轴键连接，所述一级联轴器(301)下端通过万向节接头连接有传动轴(302)，在所述传动轴(302)下端通过万向节接头还连接有二级联轴器(303)。5.根据权利要求4所述的连续油管钻井井下行星齿轮减速器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯学军，孙辉，杨斌，朱程杰，刘亚飞，曹毅，罗聪颖，曾永清，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：