[发明专利]一种钻井用直驱式电动顶驱

说明书

本发明公开了一种钻井用直驱式电动顶驱，涉及石油钻井技术的顶部驱动装置领域。本发明包括上箱体，电机，主轴，承重箱体，所述电机上部与上箱体相连，下与承重箱体连接，所述电机转子连接与主轴上；所述上箱体上部设置有提环，内部设有盘刹组件，盘刹组件的刹车盘通过锥套连接于主轴上；所述上箱体通过所述电机四角的承重立柱与承重箱体连接，所述承重箱体的内上部设有承重轴承，所述承重轴承连接在主轴上，承重轴承下端设有止推轴承，止推轴承连接与主轴上。与现有技术相比本发明的优点是电机壳体不受荷载，结构紧凑，无减速箱，节能降耗。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术的顶部驱动装置领域，具体地说是一种钻井用直驱式电动顶驱。

背景技术

顶驱装置是将动力从井架的顶部直接驱动钻具进行旋转钻进，并能完成循环钻井液、接立根、上卸扣和倒划眼等多种钻井操作的钻井装置。随着油气勘探开发过程中深井、超深井及复杂井的增多，因此国内外对于顶驱的需求也越来越迫切，顶驱装置现已成为钻机的标准配置。但是由于顶部驱动装置工作环境非常恶劣，经常受到荷载，扭矩，跳转或卡钻等复杂工况，所以对于顶驱结构要求非常严格。

目前，国内外传统的顶驱装置采用机械变速传动机构，这种机械变速传动机构普遍存在润滑难度高和密封性能差的问题，经调查发现，超过40%的顶驱装置所出现的设备故障问题都是由上述原因所导致的。

发明内容

本发明的目的在于克服顶驱装置在工作环境恶劣的条件下，经常受到荷载，扭矩，跳转或卡钻的复杂工况所导致的顶驱润滑难度高、密封故障率高，机械变速传动机构结构复杂，加工工艺要求高的问题。

本发明是通过以下技术实现的：一种钻井用直驱式电动顶驱，包括主轴、电机和电机定子壳体；所述电机安装于电机定子壳体内，电机定子壳体的上端安装有上箱体，下端安装有承重箱体；所述主轴从上向下依次贯穿上箱体、电机定子壳体内的电机和承重箱体；所述电机内的电机转子通过电机弹性锥套与主轴相连接；由于采用上述结构，电机直接驱动主轴旋转钻进，相比传统顶驱省去了传动齿轮箱结构，避免了由于传统润滑和密封等造成的漏油问题，显著降低设备使用故障率与维护强度，由于电机直接驱动，减少了齿轮箱中间传动环节，可提升传动效率，降低传动损耗，提升工作效率。

所述上箱体内安装有盘刹组件；所述盘刹组件中的刹车盘通过刹车弹性锥套与主轴相连接；由于采用上述结构，通过刹车弹性锥套的涨紧配合，使得电机转子与主轴的固定连接，盘刹组件的刹车盘与主轴的固定连接，避免了键连接或花键连接等结构对主轴的伤害，保证了主轴结构的强度和稳定性。

所述承重箱体内的上部设有承重轴承，承重轴承与主轴相连接；承重箱体内的下部设有下扶正轴承，下扶正轴承与主轴相连接。

所述上箱体内的下部设有止推轴承，止推轴承与主轴相连接，所述上箱体内止推轴承的上部设置有上扶正轴承，上扶正轴承与主轴相连接。

由于采用上述结构，盘刹组件的下端同时设有上扶正轴承和止推轴承，既保证了由于顶驱钻进过程中复杂工况造成的顶驱扭摆和震动状态下的顶驱强度、稳定性和可靠性；又保证了盘刹组件作用时对轴承和主轴的影响。

作为优化，所述上箱体的两侧设有提升耳板；所述提升耳板上方设有提环；所述提环与提升耳板相铰接。由于上述结构顶驱提环与提升耳板活动连接，提环活动连接处位于顶驱重心的上方，可有效防止顶驱由于重心不稳发生侧翻。

作为优化，所述提升耳板与承重箱体之间设有承重立柱；所述承重立柱设有4根，并分别设立于提升耳板与承重箱体的四个端角处。所述上箱体的上部连接提升耳板，下部与承重立柱连接，承重立柱固定在承重箱体上，当使用顶驱进行钻进时，顶驱主轴承受的荷载、扭矩、跳钻、卡钻等复杂工况，通过承重箱体传递给承重立柱，承重立柱传递给提环，避免了电机壳体承受上述复杂工况，使得电机壳体只承受自身的扭矩和电机的自重，因此电机壳体厚度减薄，电机重量大大降低，同时又保证了顶驱结构承受荷载的强度，提升顶驱的可靠性。