基于涡轮与双螺旋滚珠丝杆的井下振动冲击工具

摘要

本发明公开了一种用于石油钻井等领域中的基于涡轮与双螺旋滚珠丝杆的井下振动冲击工具，解决了钻深井、超深井过程中卡钻、粘滑、破岩效率的问题。其技术方案是：上端涡轮外壳与上部外筒体通过丝扣连接，上部涡轮中心轴、中空传动轴、下端涡轮外壳、下部外筒体、八方套依次通过螺纹相连，下部涡轮中心轴、转接头、双螺旋滚珠丝杠依次通过螺纹相连，传动管通过球支座与椭球中心球面上的圆形球槽配合沿着双螺旋滚珠丝杆上下移动，砧子与钻头接头通过丝扣相连。本发明可以使钻头接头旋转的同时受到轴向冲击力，提高了钻头破岩的效率，提高了机械钻速，进而降低钻井成本。

主权项

基于涡轮与双螺旋滚珠丝杆的井下振动冲击工具，主要是由上端涡轮驱动总成、中空传动轴、上部外筒体、下端涡轮驱动总成、双螺旋滚珠丝杆、传动管、冲击锤、砧子、八方套、钻头接头等组成；其特征在于，上部涡轮外壳(1)与上部外筒体((19))之间通过螺纹连接，在上部涡轮外壳(1)内轴肩上开有均匀分布的液流通孔(2)；上端涡轮驱动总成(6)‑(8)设置在上部涡轮外壳(1)的内部，其中涡轮转子(6)安装于涡轮中心轴(8)上，其上端由螺纹连接在涡轮中心轴(8)上的螺母(4)进行轴向定位，下端通过涡轮中心轴(8)的外轴肩进行轴向定位；涡轮定子(7)紧贴上部涡轮外壳(1)内壁，其上下端分别通过上调整环(5)和下调整环(10)进行轴向定位，上调整环(5)由上部涡轮外壳(1)内轴肩与涡轮定子(7)进行轴向固定，下调整环(10)由涡轮定子(7)与涡轮中心轴(8)外轴肩进行定位；涡轮中心轴(8)下端开有轴向液流通道，其上端通过上部涡轮外壳(1)内轴肩进行定位，并在其下端开有均匀的进液通道(11)；平键(9)安装在涡轮转子(6)和涡轮中心轴(8)的键槽中；在上部涡轮外壳(1)内轴肩凹槽与涡轮中心轴(8)上端之间安装有径向轴承组合(3)；密封圈(12)安装在上端涡轮外壳(1)下端与涡轮中心轴(8)下端之间；在涡轮中心轴(8)外轴肩和上部外筒体(1)内轴肩之间有垫圈(13)和轴承组合(15)，轴承组合(15)是由圆柱滚子轴承和推力球轴承组成，轴承组合(15)下端由螺纹连接在涡轮中心轴(8)上的螺母(14)进行轴向定位；中空传动轴(20)上下端依次与涡轮中心轴(8)和下部涡轮外壳(21)通过螺纹连接，且与上部外筒体(19)为间隙配合，在其外壁与上部外筒体(19)之间有动密封圈组(16)‑(18)；在下部涡轮外壳(21)内轴肩上开有均匀分布的液流通孔(22)；下端涡轮驱动总成(26)‑(28)安装在下部涡轮外壳(21)内部，其中涡轮转子(27)安装涡轮中心轴(28)上，其上端由螺纹连接在涡轮中心轴(28)上的螺母(25)进行轴向定位，下端通过涡轮中心轴(28)的外轴肩进行轴向定位；涡轮定子(26)紧贴下部涡轮外壳(21)内壁，其上下端分别通过上调整环(23)和下调整(30)环进行轴向定位，上调整环(23)由下部涡轮外壳(21)内轴肩与涡轮定子(26)进行轴向固定，下调整环(30)由涡轮定子(26)与涡轮中心轴(28)外轴肩进行定位；涡轮中心轴(28)上端通过下部涡轮外壳(39)内轴肩进行定位；平键(29)安装在涡轮转子(27)和涡轮中心轴(28)的键槽中；在下部涡轮外壳(21)内轴肩凹槽与涡轮中心轴(28)上端之间安装有径向轴承组合(24)；转接头(37)上下端依次与涡轮中心轴(28)和双螺旋滚珠丝(38)通过螺纹进行连接，在其上下端开有均匀分布的进液通道(31)和排液通道(36)；密封圈(32)安装在转接头(37)和下部涡轮外壳(39)上端之间；下部外筒体(39)内轴肩与转接头(37)之间安装有挡圈(34)和轴承组合(35)，轴承组合(35)是由圆柱滚子轴承和推力球轴承组成，其下端由螺纹连接在转接头(37)上的螺母(33)进行轴向定位；在双螺旋滚珠丝杆(38)螺纹副之间装有光滑的椭球(41)，在椭球(41)中心球面上开有圆形球槽；在传动管(42)内壁通过螺钉(47)连接一个球支座(48)，球支座(48)通过固定的圆球与椭球(41)中心面的圆形球槽配合来传递双螺旋滚珠丝杆(38)和传动管(42)之间的运动；传动管(42)为沿着轴线对称分开的两瓣，并采用螺钉(40)将分开的两瓣连接起来，其下端与冲击锤(43)通过螺纹连接；砧子(44)安装在八方套(45)内，其下端与钻头接头(46)用通过螺纹进行连接。