[发明专利]一种井下扭矩自平衡有缆钻具的回转驱动系统

说明书

一种井下扭矩自平衡有缆钻具的回转驱动系统，属于钻井工程井下工具技术领域，包括回转驱动扭矩电机、压力调节连接件和内外钻头连接组件，所述回转驱动扭矩电机、压力调节连接件和内外钻头连接组件的中心轴均位于同一轴线上，本发明利用普通扭矩电机工作时内外转子存在相互逆向回转的特性，通过引入带滑键的内钻头传扭杆，改变所驱动的下部内外钻头在钻孔轴向上的相对位置，进而调节钻头碎岩时所受钻压，实现当内外钻头钻遇不同硬度地层时，内外钻头所受扭矩的自动平衡，防止当钻遇不同岩层时内外钻头受力不均匀所导致内外双钻头磨损程度不同及卡钻的情况，可极大程度上提高钻头碎岩效率。

技术领域

本发明属于钻井工程井下工具技术领域，具体涉及一种适配于井下扭矩自平衡有缆钻具的回转驱动系统。

背景技术

在钻井和钻探过程中，钻柱受到的回转扭矩很大，主要来自于钻头回转碎岩、井壁或孔壁摩擦、井内泥浆阻力等，在巨大的反扭力作用下钻柱变形严重，成螺旋状，且井越深变形越大。同时，在回转中钻柱与井壁碰撞摩擦，磨损和交变载荷作用极易使钻杆柱提前损坏，导致断钻具等井内事故的发生，给整个工程带来巨大损失。很明显，钻具在井内回转和碎岩产生的反扭矩危害到整个钻柱和地面设备，也导致了成井质量差、钻井周期长、钻井成本高等一系列不良后果。为此，国内外本领域专家想方设法降低钻柱对井壁的扰动，其中一些人对扭矩平衡钻具系统进行了相关的研究，但由于使用扭矩电机驱动钻具时无法调节钻压，因此无法实现扭矩的自平衡，相继失败了。而现有技术中提出了“一种井下扭矩自平衡有缆钻具系统，专利文献申请号为201710082518.8”，从根本上解决了前人研究中所遇到的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种井下扭矩自平衡有缆钻具的回转驱动系统，主要用于解决传统电机驱动内外钻头逆向回转碎岩时，内外钻头由于无法调节钻压而导致无法实时平衡扭矩的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种井下扭矩自平衡有缆钻具的回转驱动系统，其特征在于，所述回转驱动系统包括：回转驱动扭矩电机、压力调节连接件和内外钻头连接组件，所述回转驱动扭矩电机、压力调节连接件和内外钻头连接组件的中心轴均位于同一轴线上；所述压力调节连接件包括外钻头传力套及内钻头传扭杆；所述内外钻头连接组件包括内钻头连接件与外钻头连接件；所述回转驱动扭矩电机包括回转驱动扭矩电机外转子组及穿设在回转驱动扭矩电机外转子组内部的回转驱动扭矩电机内转子组两部分；所述外钻头传力套、回转驱动扭矩电机外转子组和外钻头连接件自上而下顺次配合紧固连接构成回转驱动系统外侧部分；所述内钻头传扭杆的上部与压力调节系统配合紧固连接，内钻头传扭杆的下部与内钻头连接件配合紧固连接，同时设置在内钻头传扭杆上的滑键与回转驱动扭矩电机内转子组上的滑键槽间隙配合连接构成回转驱动系统内侧部分。

进一步，所述内钻头传扭杆的首尾两端分别设置有螺纹，内钻头传扭杆的首端通过螺纹与压力调节系统丝扣连接，内钻头传扭杆的尾端通过螺纹与内钻头连接件丝扣连接，内钻头传扭杆上设置有滑键，滑键用于与位于回转驱动扭矩电机内转子组内壁上的滑键槽间隙配合。

进一步，所述内钻头传扭杆是一根贯穿整个回转驱动系统的空心轴，内钻头传扭杆的中心通孔为钻孔内循环的钻井液提供流通通道。

更进一步，所述内钻头传扭杆为整体式结构。

更进一步，所述内钻头传扭杆是由至少两个内钻头传扭杆单元沿轴向对接组成的分体式结构，在每个内钻头传扭杆单元的中部设置有与回转驱动扭矩电机内转子组内壁上的滑键槽间隙配合的滑键。

进一步，所述回转驱动扭矩电机的数量与内钻头传扭杆单元的数量相同，且一一对应。

进一步，相邻两个回转驱动扭矩电机之间通过扭矩电机连接组件连接。