[发明专利]一种可减小钻柱所受扭矩的井下电动钻具装置及方法

权利要求书

1. 一种可减小钻柱所受扭矩的井下电动钻具装置及方法，其特征在于：在钻铤下端安装固定动力短接（17），在钻头上端安装旋转破岩短接（18），固定动力短接（17）和旋转破岩短接（18）通过深沟球轴承（11）、深沟球轴承（12）、深沟球轴承（13）、深沟球轴承（14）、深沟球轴承（15）和推力球轴承（16）联接；在固定动力短接（17）的金属筒壁上对称装有两个电机M1和M2，电机M1和电机M2的底部端盖相对，转子同轴并且转轴在水平方向上，电机M1和圆锥齿轮（4）联接，圆锥齿轮（4）用于和旋转破岩短接（18）上端的轮齿（6）啮合，电机M2和圆锥齿轮（5）联接，圆锥齿轮（5）也用于和旋转破岩短接（18）上端的轮齿（6）啮合，在动力输入过程中，电机M1和电机M2同时驱动各自所联接的圆锥齿轮转动；在固定动力短接（17）上部有一伞形保护结构（7），用于防止破岩时产生的较大钻屑对圆锥齿轮（4）和圆锥齿轮（5）造成阻卡或其它破坏；在固定动力短接（17）下部有一个月牙形结构（9），用于使钻井液顺利地从固定动力短接（17）中过渡流入到旋转破岩短接（18）中，可防止钻井液流入固定动力短接（17）和旋转破岩短接（18）的联接缝隙中；固定动力短接（17）上端通过母螺纹（8）与钻铤联接，破岩时，固定动力短接（17）通过电机M1和电机M2带动圆锥齿轮（4）和圆锥齿轮（5）为旋转破岩短接（18）提供动力；旋转破岩短接（18）的上端具有轮齿（6），并且轮齿（6）是在圆锥面上设计加工的，类似圆锥齿轮的轮齿，轮齿（6）用于与固定动力短接（17）上的圆锥齿轮（4）和圆锥齿轮（5）啮合；旋转破岩短接（18）下端通过母螺纹（10）与钻头联接，将固定动力短接（17）提供的动力传递给钻头；固定动力短接（17）和旋转破岩短接（18）通过深沟球轴承（11）、深沟球轴承（12）、深沟球轴承（13）、深沟球轴承（14）、深沟球轴承（15）和推力球轴承（16）联接，其中，深沟球轴承（11）、深沟球轴承（12）、深沟球轴承（13）、深沟球轴承（14）、深沟球轴承（15）用于保证固定动力短接（17）和旋转破岩短接（18）能够在竖直方向上同轴相对转动；推力球轴承（16）用于承受竖直方向上的轴向载荷；联接后，固定动力短接（17）和旋转破岩短接（18）在竖直方向上同轴，并且圆锥齿轮（4）和圆锥齿轮（5）同时和旋转破岩短接（18）上端的轮齿（6）啮合，固定动力短接（17）和旋转破岩短接（18）可延轴线方向上相对转动。

2. 根据权利要求1所述的一种可减小钻柱所受扭矩的井下电动钻具装置及方法，其特征在于：所述的固定动力短接（17）输入动力和抵消扭矩的具体方法是：破岩动力由电机M1和电机M2提供，电机M1和电机M2由地面电源通过固定在钻杆上的导线输送电流；电机M1和电机M2对称安装在固定动力短接（17）的金属筒壁上，电机M1和电机M2的底部端盖相对，转子同轴并且转轴在水平方向上；这样的安装方式保证了电机M1和电机M2通入同向电流转动时，由于电机M1和电机M2的底部端盖相对，则电机M1和电机M2的转子在水平方向上的转动方向是相反的，例如：如果从右往左看去，若电机M2的转子是往顺时针方向旋转，则电机M1的转子必定是往逆时针方向旋转；如此一来，电机M1和电机M2各自承受的扭矩都在一条水平直线上，并且大小相等，方向相反，可以相互抵消；在动力输入过程中，电机M1和电机M2同时驱动圆锥齿轮（4）和圆锥齿轮（5）转动，并且圆锥齿轮（4）和圆锥齿轮（5）的旋转方向相反，由此电机M1和电机M2所承受的扭矩在水平方向上大小相等，方向相反，两个扭矩相互抵消。