[实用新型]用于涡轮钻具的径向滑动轴承

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油、矿山、煤田、气田等领域用井下动力钻具，尤其是一种结构简单、使用寿命长的摩擦副表面镶嵌有硬质合金块的涡轮钻具的径向滑动轴承，属于机械制造技术领域。

背景技术

众所周知，涡轮钻具是工业应用最早的一种井下液动马达，其作用是将工作液的液体压力能量转变为机械能量，驱动钻头转动以破碎井底岩石。从历史上看，涡轮钻具在前苏联一直作为其石油工业主要的钻井工具，涡轮钻井进尺占总钻井进尺80％以上。而目前涡轮钻具依然是俄罗斯及西方发达国家石油矿场常用的一种井下动力钻具。我国20世纪50年代从前苏联引进涡轮钻具生产技术后，发展缓慢，未能在工矿现场得到很好应用，其重要原因之一是：由于涡轮钻具具有转速高、扭矩小、压降高，型号单一，维修寿命短等技术缺陷，与我国钻井装备与工具发展水平不相适应。

涡轮钻具维修时主要是更换径向滑动轴承与轴向止推轴承。当时从前苏联引进的涡轮钻具径向滑动轴承摩擦副都是采用硬-软配对方式，请参见图1至图3，分别为现有涡轮钻具的径向滑动轴承的结构剖视图，现有的涡轮钻具的径向滑动轴承的静环(外环)的结构示意图，以及现有的涡轮钻具的径向滑动轴承的动环(内环)的结构示意图。

如图所示，现有的涡轮钻具的径向滑动轴承100包括静环101及动环102，所述静环101套装于所述动环102的外部；静环101，即滑动轴承的外环由外至内依次包括外圈103、隔板104、本体105及橡胶衬套106，其中，外圈103与本体105通过隔板104焊接在一起；橡胶衬套106间隔镶嵌在本体105内表面，其硬度较低(肖氏硬度75～80)。橡胶衬套106的内表面设有轴向沟槽，钻井液流过轴向沟槽时对轴承进行冷却和润滑。动环102，即滑动轴承的内环采用合金钢材料制成，其摩擦工作表面经渗碳或渗氮处理，硬度较高(布氏硬度HB＝270～288)。静环101与动环102套装在一起，动环102的外表面与静环101的橡胶衬套106的内表面相对滑动，从而形成了硬-软配对(金属-橡胶配对)的径向滑动轴承的滑动副。但现有的涡轮钻具的径向滑动轴承仍存在有以下不足之处：

1、由于采用硬-软配对方式，导致机械摩擦损失大，效率低；

2、现有的径向滑动轴承在含砂的钻井液中工作寿命低，需要经常更换，设备的维护成本高。

3、随着井深的增加，地层温度逐渐升高，当地层温度超过120℃～150℃时，涡轮钻具的金属-橡胶配对的径向滑动轴承的摩擦热不能及时被带走，橡胶衬套会很快硬化变脆而失效，可靠性较差，从而导致现有采用硬-软配对方式的径向滑动轴承的涡轮钻具不适合深井超深井或高温高压井钻探。

有鉴于上述现有技术存在的缺点，本设计人基于从事相关科研及现场经验和专业知识，积极加以改进和创新，以期实现一种能够具有较强的耐磨性、延长使用寿命、防止轴承在使用时温度过高、可适用于深井和高温高压井钻探的用于涡轮钻具的径向滑动轴承。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有较强的耐磨性、较长的使用寿命、可有效的预防轴承在使用时温度过高、可适用于深井和高温高压井钻探的用于涡轮钻具的径向滑动轴承。

为达到上述目的，本实用新型提出一种用于涡轮钻具的径向滑动轴承，包括钢质静环和钢质动环，所述静环套装于所述动环的外部，在所述静环的内表面上镶嵌设有由若干个硬质合金块间隔排列构成的第一滑动接触层，在所述动环的外表面上镶嵌设有由若干个硬质合金块间隔排列构成的第二滑动接触层，所述第一滑动接触层与所述第二滑动接触层相对设置形成滑动配合。

如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，所述静环的内表面与所述第一滑动接触层之间通过粘结剂相连接；所述动环的外表面与所述第二滑动接触层之间也通过粘结剂相连接。

如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，所述第一滑动接触层的相邻的所述硬质合金块之间通过粘结剂相连接；所述第二滑动接触层的相邻的所述硬质合金块之间也通过粘结剂相连接。

如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，所述粘结剂为WC与铜合金复合材料粘结剂。

如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，所述硬质合金块的纵向截面的形状为矩形或三角形或菱形。