一種鑽井用螺杆馬達傳動軸式扭轉衝擊總成的製作方法
2023-09-18 07:42:10
本實用新型涉及石油天然氣鑽井設備及其相關零部件技術領域，尤其是涉及一種鑽井用螺杆馬達傳動軸式扭轉衝擊總成。
背景技術：
近年來，隨著油氣勘探開發的不斷發展，油氣田中深井、超深井的比例佔整個油氣井的比例不斷增加。但深井的地層巖石強度大、研磨性高、可鑽性差，使鑽具跳動嚴重，最終導致鑽速慢、鑽井周期長、鑽井成本增加。此外，當鑽頭破巖能力不足時，吃入巖石的鑽頭瞬間停止轉動，鑽柱旋轉直到鑽頭處積蓄的能量達到剪切破碎地層的臨界值，此時鑽頭瞬間高速轉動並釋放鑽柱能量，隨後整個鑽柱進入「卡-滑」循環。「卡-滑」現象的出現，直接引起無規律的震動，在PDC(Polycrystalline Diamond Compact bit)鑽頭齒上施加比平時高很多的衝擊載荷，導致鑽頭過早失效，也會縮短BHA(Bottom Hole Assembly)的使用壽命，最終也會影響井身質量。
由此可見，如何研究出一種鑽井用螺杆馬達傳動軸式扭轉衝擊總成，可代替傳統螺杆馬達的傳動軸總成，安裝在螺杆馬達下端，與馬達總成相配合能夠給PDC鑽頭提供穩定破巖動力同時施加高頻低幅扭轉衝擊，從而大大降低鑽頭的「卡-滑」現象，大幅提高機械鑽速，延長鑽頭壽命，降低鑽進成本，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。
技術實現要素：
為了解決上述問題，本實用新型提供了一種鑽井用螺杆馬達傳動軸式扭轉衝擊總成。
本實用新型一種鑽井用螺杆馬達傳動軸式扭轉衝擊總成，包括上旋轉導流蓋、衝擊撞錘座、衝擊撞錘、轉向分流器、下旋轉壓蓋、分流孔和出液孔，所述轉向分流器安裝在所述衝擊撞錘的中心通孔內，所述衝擊撞錘安裝在所述衝擊撞錘座的中心通孔內，所述上旋轉導流蓋和所述下旋轉壓蓋固定連接在所述衝擊撞錘座的上下兩端，所述上旋轉導流蓋、所述下旋轉壓蓋以及所述衝擊撞錘座的外部固定設有螺杆馬達傳動軸殼體，所述螺杆馬達傳動軸殼體下端安裝有所述鑽頭安裝座。所述轉向分流器底部與所述下旋轉壓蓋之間安裝有滾珠軸承，所述鑽頭安裝座與所述螺杆馬達傳動軸殼體的接觸面上端設有鋼珠式旋轉防掉，所述接觸面下端有密封圈。
進一步地，所述轉向分流器、所述衝擊撞錘、所述衝擊撞錘座、所述上旋轉導流蓋和所述下旋轉壓蓋組成扭轉衝擊總成，所述扭轉衝擊總成的外側設有四道對稱的圓弧形凹槽和對稱的通孔以組成換向進液孔，鑽井液通過所述分流孔進入所述換向進液孔驅動所述轉向分流器運轉。
進一步地，所述螺杆馬達傳動軸殼體底端設有花鍵，所述花鍵與所述鑽頭安裝座外側的花鍵相配合，所述衝擊撞錘座底部外端加工成八方形凸起，所述八方形凸起與鑽頭安裝座上部內端內八方形凹槽相配合。
進一步地，所述鑽頭安裝座和螺杆馬達傳動軸殼體的接觸面之間各有一圈半圓形凹槽，所述螺杆馬達傳動軸殼體外側對應半圓形凹槽的位置有鋼珠置入孔，向所述鋼珠置入孔置入鋼珠以構成所述鋼珠式旋轉防掉。
進一步地，所述上旋轉導流蓋和所述下旋轉壓蓋分別通過螺栓與所述衝擊撞錘座的上下兩端固定連接。
本實用新型一種鑽井用螺杆馬達傳動軸式扭轉衝擊總成，與現有技術相比具有以下優點：
該鑽井用螺杆馬達傳動軸式扭轉衝擊總成能夠巧妙的將部分鑽井液的流體能量轉換成高頻、低幅的周向扭轉衝擊型的井底機械破巖功率並直接作用在鑽頭上，該鑽井用螺杆馬達傳動軸式扭轉衝擊總成與螺杆馬達的馬達總成、萬向軸總成等組裝在一起，能夠給PDC鑽頭提供穩定破巖動力的同時輔助施加高頻、低幅周向扭轉衝擊，從而大幅提高機械鑽速，延長鑽頭壽命，降低鑽進成本。
附圖說明
圖1為本實用新型的結構示意圖；
圖2為圖1橫剖面A-A得到的扭轉衝擊總成啟動狀態示意圖；
圖3為圖2中轉向分流器順時針旋轉示意圖；
圖4為圖3中衝擊撞錘逆時針旋轉示意圖；
圖5為圖4中轉向分流器逆時針旋轉示意圖；
圖6為本實用新型中衝擊撞錘座的結構示意圖；
圖7為本實用新型中衝擊撞錘的結構示意圖；
圖8為本實用新型中轉向分流器的結構示意圖。
圖中：1、螺杆馬達傳動軸殼體，2、上旋轉導流蓋，3、衝擊撞錘座，4、衝擊撞錘，5、轉向分流器，6、下旋轉壓蓋，7、鑽頭安裝座，8、滾珠軸承，9、鋼珠式旋轉防掉，10、密封圈，11、分流孔，12、出液孔，301、第一進液孔，302、第二進液孔，303、第三進液孔，304、第四進液孔，305、第一洩流孔，306、第二洩流孔，501、主進液孔，502、第三洩流孔，503、第四洩流孔，504、第五洩流孔，505、第六洩流孔。
具體實施方式
為了更好的理解本實用新型，下面結合具體實施例和附圖對本實用新型進行進一步的描述。
如圖1、圖6、圖7和圖8所示，一種鑽井用螺杆馬達傳動軸式扭轉衝擊總成，包括由螺杆馬達傳動軸殼體1、上旋轉導流蓋2、衝擊撞錘座3、衝擊撞錘4、轉向分流器5、下旋轉壓蓋6、鑽頭安裝座7、滾珠軸承8、鋼珠式旋轉防掉9、密封圈10、分流孔11和出液孔12。
由轉向分流器5安裝在衝擊撞錘4的中心通孔內，衝擊撞錘4安裝在衝擊撞錘座3的中心通孔內，上旋轉導流蓋2和下旋轉壓蓋6分別用螺栓緊固在衝擊撞錘座3上下兩端，組成扭轉衝擊總成。其中，分流孔11和出液孔12分別位於所述扭轉衝擊總成的上端和下端。
所述扭轉衝擊總成安裝在螺杆馬達傳動軸殼體1內。螺杆馬達傳動軸殼體1底端有花鍵，與鑽頭安裝座7外側的花鍵相配合；衝擊撞錘座3底部外端加工成八方形凸起，與鑽頭安裝座7上部內端內八方形凹槽相配合，從而能夠為鑽頭安裝座7以及下端所連的鑽頭提供持續的扭轉衝擊。
如圖6所示，所述扭轉衝擊總成的外側設有四道對稱的圓弧形凹槽和對稱的通孔以組成換向進液孔。所述換向進液孔包括：第一進液孔301、第二進液孔302、第三進液孔303和第四進液孔304。鑽井液通過分流孔11進入到所述換向進液孔，從而驅動轉向分流器5實現高頻、低幅的周向運動。
轉向分流器5底部與下旋轉壓蓋6之間安裝有滾珠軸承8。鑽頭安裝座7安裝在螺杆馬達傳動軸殼體1下端，接觸面上端有鋼珠式旋轉防掉9下端有密封圈10。
本實用新型高頻、低幅周向運轉的工作原理如下所述：
如圖2所示鑽井液通過分流孔11進入到第一進液孔301、第三進液孔303，從而推動轉向分流器5順時針轉動。轉向分流器5與衝擊撞錘4之間配合形成的液腔內液體從第一洩流孔305、第二洩流孔306排出。此時如圖3所示鑽井液將從主液孔501進入，推動衝擊撞錘4逆時針旋轉。衝擊撞錘4與衝擊撞錘座3之間配合形成的液腔內液體從第三洩流孔502、第五洩流孔504排出。此時如圖4所示鑽井液進入第二進液孔302、第四進液孔304，推動轉向分流器5逆時針轉動。轉向分流器5與衝擊撞錘4之間配合形成的液腔內液體從第一洩流孔305、第二洩流孔306排出。此時如圖5所示鑽井液將從主液孔501進入，推動衝擊撞錘4順時針旋轉。衝擊撞錘4與衝擊撞錘座3之間配合形成的液腔內液體從第四洩流孔503、第六洩流孔505排出。此時狀態恢復到如圖2所示狀態。
以上對本實用新型的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用於限定本實用新型的實施範圍。凡依本實用新型範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本專利涵蓋範圍之內。