[发明专利]一种用于井下有缆电动钻具的钻头解卡机构

说明书

一种用于井下有缆电动钻具的钻头解卡机构，涉及钻井工程井下工具技术领域，由第一级扭矩放大组件、M个扭矩放大传动组件，M≥1，扭矩放大输出组件、离合限位组件、传动离合组件和离合传扭轴组成，其中第一级扭矩放大组件、M个扭矩放大传动组件、扭矩放大输出组件和离合限位组件自下而上依次固定连接，传动离合组件安装在离合限位组件内部；本发明主要利用多级齿轮传动的方式放大扭矩，对整个钻具产生极大的周向扭矩，从而解决井下有缆电动钻具在钻进过程中由于岩屑或掉块导致钻头部分与井壁或井底卡死的问题。

技术领域

本发明属于钻井工程井下工具技术领域，特别涉及一种用于井下有缆电动钻具的钻头解卡机构。

背景技术

自从1997年6月俄罗斯石油工业鉴定委员会指出变频电钻钻井是最有前景的成井方法之一以来，国内外对电动钻具的研究不断发展，井下电动钻具与连续油管的结合可能形成一种近乎完美的新型智能钻井工艺，其结合了转盘钻和涡轮钻的优点并很大程度上弥补了它们的不足，通过对电动钻同涡轮钻和转盘钻进行的技术经济研究和分析，大致得出：在类似的地质条件下，电动钻的每米进尺成本降低10％-15％，钻头进尺和机械钻速平均提高16％-18％。

但在钻井过程中，由于各种原因导致钻具陷在井内发生卡钻的情况也十分常见，传统钻具由于钻头与地面设备通过钻杆进行连接，可以通过提前在钻杆与钻铤之间安装的震击器进行上击、下击解卡，若严重卡钻可通过倒扣再下套铣筒将钻具外面的岩屑或落物碎屑等铣掉，最后倒出钻具。

对于井下有缆电动钻具而言，当钻头与井壁或井底卡死时，钻具内部的驱动电机由于负载过大而抱死，此时通过传统依赖钻杆进行解卡的方法不再适用。经调研，目前国内外有学者研究酸化解卡工艺，即通过化学法酸化裂解岩屑和掉块的方式进行解卡，该方法存在解卡时间慢、对环境污染大的问题，不够实用。此外，专利号为201920075692.4，名称为“井下扭矩自平衡有缆钻具的解卡系统”提出了一种解卡方式，主要解决在破碎、易缩颈或易坍塌地层有缆钻具上提时遇到的卡阻问题，不能解决钻头与井壁或井底卡死导致整套钻具无法回转和上提的问题，所以需要一种机构来解决井下有缆电动钻具的钻头与井壁或井底卡死的问题。

发明内容

针对现有技术所存在的问题和缺点，本发明的目的是提供一种用于井下有缆电动钻具的钻头解卡机构，主要利用多级齿轮传动的方式放大扭矩，对整个钻具产生极大的周向扭矩，从而解决井下有缆电动钻具在钻进过程中由于岩屑或掉块导致钻头部分与井壁或井底卡死的问题。

一种用于井下有缆电动钻具的钻头解卡机构，由第一级扭矩放大组件、M个扭矩放大传动组件，M≥1，扭矩放大输出组件、离合限位组件、传动离合组件和离合传扭轴组成，其中第一级扭矩放大组件、M个扭矩放大传动组件、扭矩放大输出组件和离合限位组件自下而上依次固定连接，传动离合组件安装在离合限位组件内部；

第一级扭矩放大组件由电机支撑、电机、轴承、第一齿轮架、第一减速小齿轮、第一减速大齿轮和第一主动齿轮组成，其作用是将电机输出的扭矩进行第一级放大；

所述电机支撑中部设有用于通过离合传扭轴的中空通道且电机支撑内设有N个电机槽，N≥2，用于安装电机；所述电机固定在电机槽内，电机输出轴上固定安装有第一减速小齿轮，电机的作用是驱动第一减速小齿轮转动，第一齿轮架中部设有用于通过离合传扭轴的中空通道且第一齿轮架通过轴承与电机支撑转动连接，轴承内圈与电机支撑过盈配合，轴承外圈与第一齿轮架过盈配合，轴承的作用是支撑相对电机支撑旋转的第一齿轮架，并对第一齿轮架进行径向固定，第一减速大齿轮和第一主动齿轮同心固定在第一齿轮架外壁，所述第一减速小齿轮与第一减速大齿轮相互啮合进行传动，所述第一主动齿轮与扭矩放大传动组件的第一从动齿轮相互啮合进行传动；

扭矩放大传动组件由第一外壳、第一从动齿轮、第二减速小齿轮、第一齿轮轴、第二轴承、第二减速大齿轮、第二齿轮架和第二主动齿轮组成，其作用是将第一级扭矩放大组件输出的扭矩进行第二次放大；