[发明专利]一种具有永磁轴承的涡轮钻具支承节

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有永磁轴承的涡轮钻具支承节，属于石油钻采井下设备技术领域。

背景技术

现代钻井工程的地质条件恶劣，井身结构复杂，对钻采设备提出了更高的要求。涡轮钻具在深井、超深井中的应用可明显提高机械钻速、改善井身质量，精确井孔轨迹，有更好的经济性、安全性、可靠性。

目前涡轮钻具采用钻井液润滑的开式支承节，支承节常采用多级金属球轴承或金刚石止推轴承。多级金属球轴承因轴承游隙无法保证，滚动体易发生点蚀和压溃；而金刚石止推轴承因井底温度过高，易发生过热磨损。支承节轴承在含有磨粒的钻井液中工作，工况恶劣，容易失效，它是短寿命、一次性使用的关键部件。因此研究一种具有新型轴承的涡轮钻具支承节是钻井行业急需解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有永磁轴承的涡轮钻具支承节，提高涡轮钻具支承节的使用寿命。

本发明提出的技术方案是：

本发明一种具有永磁轴承的涡轮钻具支承节，主要由上接头、连接轴、径向轴承、永磁轴承组、下部短节、支承节轴和外壳构成。所述永磁轴承组包含15～25副永磁轴承，永磁轴承是由定磁环、动磁环、轴套、外套构成。定磁环和外套安装在壳体内壁，动磁环和轴套安装在支承节轴上，在支承节的轴向上形成了动磁环、定磁环、动磁环、定磁环交错排列的结构形式，定磁环和动磁环相邻平面之间存在轴向间隙。定磁环和动磁环均为永磁材料，定磁环和动磁环均采用轴向充磁且充磁方向相反，定磁环和动磁环的相邻平面磁极相同。

上接头、下部短节与外壳之间通过锥螺纹连接，将径向轴承、永磁轴承组的静止部分压紧在外壳内壁，连接轴与支承节轴之间通过螺纹连接，将径向轴承、永磁轴承组的旋转部分压紧在支承节轴上。

在永磁轴承组与径向轴承之间装有壳调节套和轴调节套，在径向轴承与上接头之间装有壳调节套，在径向轴承与连接轴之间装有轴调节套，径向轴承的内、外圈接触面采用碳化钨粉末烧结并镶嵌硬质合金。

本发明的有益效果和优点在于：

1.永磁轴承具有无摩擦、无磨损、不用考虑机械接触疲劳寿命、高转速的特点，能够符合涡轮钻具的快速钻进的要求；2.永磁轴承耐环境性强，能够在-253°C～450°C的极限温度下工作，发热少，能够适应井下的高温工作环境；3.永磁轴承属于被动磁力轴承，依靠磁场本身的特性将轴悬浮起来，无电子控制系统和激磁元件，体积小，能耗低，能适应于井下钻采作业；4.具有永磁轴承的支承节能提高涡轮钻具整机的寿命，减少起下钻次数，永磁轴承的检修更换方便，适用于钻井现场的使用。

附图说明

图1本发明一种具有永磁轴承的涡轮钻具支承节的总体结构示意图；

图2是图1的永磁轴承组局部结构示意图；

图3是图1的A-A剖面结构示意图。

图中：1.上接头护丝，2.上接头，3.连接轴，4.外壳，5.壳调节套，6.轴调节套，7.径向轴承，8.壳调节套，9.轴调节套，10.永磁轴承组，11.定磁环，12.动磁环，13.外套，14.轴套，15.平面，16.平面，17.壳调节套，18.轴调节套，19.径向轴承，20.下部短节，21.支承节轴，22.支承节轴护丝，23.平面，24.平面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施方案作具体说明。

如图1、图2 、图3所示, 本发明一种具有永磁轴承的涡轮钻具支承节，主要由上接头2、连接轴3、径向轴承（7、19）、永磁轴承组10、下部短节20、支承节轴21和外壳4构成。所述永磁轴承组10包含15～25副永磁轴承，永磁轴承是由定磁环11、动磁环12、外套13、轴套14构成。定磁环11和外套13安装在壳体4内壁，动磁环12和轴套14安装在支承节轴21上，在支承节的轴向上形成了动磁环12、定磁环11、动磁环12、定磁环11交错排列的结构形式，定磁环11和动磁环12相邻平面（15、16）之间存在轴向间隙。定磁环11和动磁环12均为永磁材料，定磁环11和动磁环12均采用轴向充磁且充磁方向相反，定磁环11和动磁环12的相邻平面（15、16）磁极相同。

上接头2、下部短节20与外壳4之间通过锥螺纹连接，将径向轴承（7、19）、永磁轴承组10的静止部分压紧在外壳4内壁，连接轴3与支承节轴21之间通过螺纹连接，将径向轴承（7、19）、永磁轴承组10的旋转部分压紧在支承节轴上。