CN206035378U - 一种螺杆钻具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种螺杆钻具，包括依次连接的旁通阀、防掉总成、马达、万向轴以及传动轴，旁通阀具有阀芯以及与阀芯抵接的弹簧，阀芯可在旁通位置和关闭位置移动；防掉总成连接在旁通阀和马达之间；马达包括定子和转子，转子位于定子内并且相互啮合；定子齿数比转子齿数多一个；万向轴连接在马达与传动轴之间，用于将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，以将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头；所述转子为中空转子并设置有两个沿着转子纵长轴线方向的通孔，其中一个通孔的截面直径大于另一个通孔的截面直径。本实用新型可有效增加钻头的马力和泥浆的上返速度，提高钻头的工作效率，提高钻进速度和钻井质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及钻井设备领域，具体而言涉及一种螺杆钻具。
背景技术
随着石油天然气勘探开发的发展，越来越多的螺杆钻具应用于深井、超深井等钻井作业。螺杆钻具(PDM drill)，是一种以钻井液为动力，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。但现有的螺杆钻具的钻进效率比较低下，效率难以提升，不能适应多种复杂环境下的工作需要。螺杆钻具与钻头等组成井底钻具组合，位于整个钻柱的最底层，直接为钻头提供破岩动力，可以有效的提高机械钻进速度，实现定向造斜功能。
螺杆钻具主要由旁通阀、定子、转子、万向轴总成、传动轴总成组成。其中万向轴总成是螺杆钻具的重要部件之一，它的寿命决定了螺杆钻具总体寿命；
传动轴总成主要用于传递钻压、扭矩和钻井液。现有的传动轴总成主要包括传动轴、传动轴壳体、径向轴承、推力轴承组等，传动轴由径向轴承和推力轴承支撑，并位于传动轴壳体内，可绕轴线旋转。其中径向轴承种类分为橡胶径向轴承和硬质合金径向轴承，主要作用是承受径向载荷、扶正传动轴及起限流器作用，其中传动轴联接下部钻具的钻头和上部的螺杆钻具的轴体。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种新型的螺杆钻具，设置性能更好的马达总成的中空转子上的轴向孔，有效增加钻头的马力和泥浆的上返速度，提高钻头的工作效率，提高钻进速度和钻井质量。
本实用新型技术方案是，一种螺杆钻具，包括依次连接的旁通阀、防掉总成、马达、万向轴以及传动轴，其中：
旁通阀具有阀芯以及与阀芯抵接的弹簧，阀芯可在旁通位置和关闭位置移动，所述弹簧提供预紧力使得所述阀芯顶起处于旁通位置的趋势，并且在泥浆压力克服弹簧的预紧力时所述阀芯移动到关闭位置；
防掉总成连接在旁通阀和马达之间；
马达包括定子和转子，转子位于定子内并且相互啮合，并且利用转子与定子的导程差形成螺旋密封线与螺旋密封腔，螺旋密封腔随着转子的转动而沿着转子的轴向移动；定子齿数比转子齿数多一个；
万向轴连接在马达与传动轴之间，用于将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，以将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头；
所述转子为中空转子并设置有两个沿着转子纵长轴线方向的通孔，其中一个通孔的截面直径大于另一个通孔的截面直径。
进一步的实施例中，所述定子为一个钢管，并且该钢管的内壁上压注有橡胶衬套。
进一步的实施例中，所述转子为一根具有镀铬硬层的螺杆。
进一步的实施例中，所述定子和转子的螺旋线头数比为6:5或者8:7。
进一步的实施例中，所述万向轴为花瓣式万向轴或者挠轴式万向轴。
与现有技术相比，本实用新型的螺杆钻具具有以下显著优点：本实用新型的螺杆钻具，利用马达总成的中空转子上的轴向孔，可有效增加钻头的马力和泥浆的上返速度，提高钻头的工作效率，提高钻进速度和钻井质量。同时利用两条不同尺寸的通孔实现分流和均匀协调上返，进一步改善钻井质量。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：
图1是本实用新型的螺杆钻具的结构示意图。
图2是本实用新型的马达的截面结构示意图。
具体实施方式
为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本实用新型公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。
结合图1所示，一种新型的螺杆钻具，包括依次连接的旁通阀1、防掉总成2、马达3、万向轴4以及传动轴5。
旁通阀1具有阀芯11以及与阀芯抵接的弹簧12，阀芯可在旁通位置和关闭位置移动，所述弹簧提供预紧力使得所述阀芯11顶起处于旁通位置的趋势，并且在泥浆压力克服弹簧的预紧力时所述阀芯移动到关闭位置。
防掉总成2连接在旁通阀1和马达3之间。
结合图1和图2所示，马达3包括定子31和转子32，转子32位于定子31内并且相互啮合，并且利用转子32与定子31的导程差形成螺旋密封线与螺旋密封腔，螺旋密封腔随着转子的转动而沿着转子的轴向移动；定子齿数比转子齿数多一个。
万向轴4连接在马达3与传动轴5之间，用于将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，以将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头，以驱动钻头钻进作业，同时传动轴还将承受钻头钻进所产生的径向和轴向负荷。
所述转子32为中空转子并设置有两个沿着转子纵长轴线方向的通孔，结合图2所示，其中一个通孔的截面直径大于另一个通孔的截面直径。
在一些例子中，定子31为一个钢管，并且该钢管的内壁上压注有橡胶衬套。所述橡胶衬套所形成的内孔呈现螺旋状。
转子32为一根具有镀铬硬层的螺杆。
优选地，定子和转子的螺旋线头数比为6:5或者8:7，转子的头数越少，转速越高，扭矩越小。
万向轴4为花瓣式万向轴或者挠轴式万向轴。
结合图1、图2所示，转子32与定子31的导程差形成螺旋密封线与螺旋密封腔，螺旋密封腔随着转子的转动而沿着转子的轴向移动，不断地生成与消失，完成能量转换。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (5)
1.一种螺杆钻具，其特征在于，包括依次连接的旁通阀、防掉总成、马达、万向轴以及传动轴，其中：
旁通阀具有阀芯以及与阀芯抵接的弹簧，阀芯可在旁通位置和关闭位置移动，所述弹簧提供预紧力使得所述阀芯顶起处于旁通位置的趋势，并且在泥浆压力克服弹簧的预紧力时所述阀芯移动到关闭位置；
防掉总成连接在旁通阀和马达之间；
马达包括定子和转子，转子位于定子内并且相互啮合，并且利用转子与定子的导程差形成螺旋密封线与螺旋密封腔，螺旋密封腔随着转子的转动而沿着转子的轴向移动；定子齿数比转子齿数多一个；
万向轴连接在马达与传动轴之间，用于将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，以将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头；
所述转子为中空转子并设置有两个沿着转子纵长轴线方向的通孔，其中一个通孔的截面直径大于另一个通孔的截面直径。
2.根据权利要求1所述的螺杆钻具，其特征在于，所述定子为一个钢管，并且该钢管的内壁上压注有橡胶衬套，橡胶衬套所形成的内孔呈现螺旋状。
3.根据权利要求1所述的螺杆钻具，其特征在于，所述转子为一根具有镀铬硬层的螺杆。
4.根据权利要求1所述的螺杆钻具，其特征在于，所述定子和转子的螺旋线头数比为6:5或者8:7。
5.根据权利要求1所述的螺杆钻具，其特征在于，所述万向轴为花瓣式万向轴或者挠轴式万向轴。
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