[实用新型]一种深井钻进减速机

说明书

(一)技术领域：

本实用新型涉及一种减速机，特别指与油田井下钻进动力设备配套用的减速机，即一种深井钻进减速机。

(二)背景技术：

在石油生产领域中，钻井使用的设备早期都使用地面驱动机械，通过几千米的钻杆，带动钻头钻出油井，由于全部钻杆在井中的摩擦损耗很大，不仅动力损失很大，钻进效率也相当低。目前国内外油井钻进已广泛采用井下动力驱动，由于没有长达几千米的旋转钻杆，而驱动用的动力又紧靠在钻头附近，因此动力损失轻微，钻进效率比地面驱动高许多。当前广泛采用的动力钻具主要是涡轮钻具和螺杆钻具两种。其中有几种涡轮钻具采用高速蜗轮加减速器减速后驱动钻头，也有几种涡轮钻具直接采用较低速度的涡轮直接驱动钻头；涡轮钻具可以反复使用，寿命较长，然而价格昂贵，钻井成本高。螺杆钻具价格相对较低，然而寿命很短，根据国内情况，一般使用100小时左右就报废，目前国内外所有螺杆钻具由于其转速比涡轮钻具低，因此都不采用减速机，而是直接用螺杆钻具带动钻头。然而单头螺杆钻具的转速对钻头来说，仍然偏高，钻头损坏严重，一个昂贵的金刚石钻头往往只能用三四十小时就报废，必须将全部井下设备提出地面更换钻头，从而使钻进效率大大降低。多头螺杆钻具可以直接降低转速使用，但转速降低后，钻具功率大幅度下降，同样使钻进效率大大降低。也有人考虑过用高速螺杆钻具加减速机后使用，由于高速螺杆钻具功率大，而减速机原则上不会降低功率，只会使输出扭矩根据减速比成正比放大，这样，在同样直径的条件下，功率和扭矩都可以增加不少。然而设计这种减速机难度非常大，因为井壁内径小，井底压力大，井液温度高，而传动功率又相当大，因此设计和制造均异常困难，到目前为止，尚未出现满意的解决方案。例如直径172mm的钻具，其功率往往需要达到80KW以上，如果将转速用减速机(不是用其他方式)降到75rpm左右，其输出扭矩将达到10,000Nm以上，这对设计和制造减速机来说，都是一个极大的挑战。尤其是这样的减速机与其他减速机不同，从减速机内部必须通过大量高压的泥浆，用以冷却钻头和冲走岩粉，而泥浆的含沙量非常高，绝不能使其与减速机内部的传动零件接触，否则减速机将会很快磨损。然而，在几千米深的井底，其井液压力达到数百大气压，任何密封装置都很难承受如此大的压力，密封损坏严重，造成井液进入设备内部，使设备在短时间内报废。再一方面，钻进时钻具承受的轴向推力非常大，往往达到二十吨以上，而一般减速机都很难承受如此巨大的轴向推力。涡轮钻具虽然也有采用减速机的，但基本上都是采用带太阳轮的行星减速机，这种减速机在体积小、功率大方面具有比目前常用的其他减速机有较大的优势，但根据理论分析和生产实践都证明这种减速机存在许多薄弱环节，也同样存在上述各种难题，难以满足深井钻进要求的苛刻条件。

(三)实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种深井钻进减速机，这种减速机在油井中与井下动力设备配套使用，解决现有技术存在的不足，具有运转平稳，效率高，寿命长，且结构简单紧凑，生产成本相对较低的特点。

本实用新型的技术方案：一种深井钻进减速机，其特征在于它由甚短齿行星减速器、压力平衡器、轴向力止推器和钻头连接座组成，所说的甚短齿行星减速器安装于压力平衡器上方；所说的压力平衡器安装于轴向力止推器上方；所说的轴向力止推器安装于钻头连接座上方。

上述所说的甚短齿行星减速器由上接头、带偏心轴颈的输入轴、带齿圈外壳、双连行星齿轮及带小齿轮的输出轴组成；所说的上接头下端与带齿圈外壳上端连接；所说的双连行星齿轮用偏心轴承安装在带偏心轴颈的输入轴的偏心轴颈上，双连行星齿轮上方的小齿轮与带齿圈外壳上的齿圈相啮合，下方的齿圈与带小齿轮的输出轴顶端的小齿轮相啮合，共同完成减速传动；所说的带偏心轴颈的输入轴下端用输入轴下部轴承安装在带小齿轮的输出轴顶端的孔内，上部用输入轴上部轴承安装在上接头的孔内，将带偏心轴颈的输入轴保持在中心位置；所说的带偏心轴颈的输入轴上固定有一个用以平衡偏心轴颈上的离心力的平衡块；所说的带小齿轮的输出轴套于压力平衡器内。

上述所说的压力平衡器由平衡器外壳、压力平衡胶囊及胶囊座组成；所说的平衡器外壳上端与带齿圈外壳下端连接；所说的平衡器外壳壁上有与外部井液连通的通孔，压力平衡胶囊外表面通过通孔与高压井液连通；所说的压力平衡胶囊安装在胶囊座上；所说的压力平衡胶囊和胶囊座均套于平衡器外壳内；所说的平衡器外壳内装有输出轴上部轴承和输出轴下部轴承；所说的输出轴上部轴承和输出轴下部轴承之间用轴承定位套隔开；所说的轴承定位套套于带小齿轮的输出轴外。