[发明专利]基于涡轮与双螺旋滚珠丝杆的井下振动冲击工具

摘要

本发明公开了一种用于石油钻井等领域中的基于涡轮与双螺旋滚珠丝杆的井下振动冲击工具，解决了钻深井、超深井过程中卡钻、粘滑、破岩效率的问题。其技术方案是上端涡轮外壳与上部外筒体通过丝扣连接，上部涡轮中心轴、中空传动轴、下端涡轮外壳、下部外筒体、八方套依次通过螺纹相连，下部涡轮中心轴、转接头、双螺旋滚珠丝杠依次通过螺纹相连，传动管通过球支座与椭球中心球面上的圆形球槽配合沿着双螺旋滚珠丝杆上下移动，砧子与钻头接头通过丝扣相连。本发明可以使钻头接头旋转的同时受到轴向冲击力，提高了钻头破岩的效率，提高了机械钻速，进而降低钻井成本。

主权项

基于涡轮与双螺旋滚珠丝杆的井下振动冲击工具，由上端涡轮驱动总成、中空传动轴、上部外筒体、下端涡轮驱动总成、双螺旋滚珠丝杆、传动管、冲击锤、砧子、八方套、钻头接头组成；其特征在于，上部涡轮外壳(1)与上部外筒体(19)之间通过螺纹连接，在上部涡轮外壳(1)内轴肩上开有均匀分布的第一液流通孔(2)；上端涡轮驱动总成(6‑8)设置在上部涡轮外壳(1)的内部，其中第一涡轮转子(6)安装于第一涡轮中心轴(8)上，第一涡轮转子(6)上端由螺纹连接在第一涡轮中心轴(8)上的第一螺母(4)进行轴向定位，下端通过第一涡轮中心轴(8)的外轴肩进行轴向定位；第一涡轮定子(7)紧贴上部涡轮外壳(1)内壁，第一涡轮定子(7)上下端分别通过第一上调整环(5)和第一下调整环(10)进行轴向定位，第一上调整环(5)由上部涡轮外壳(1)内轴肩与第一涡轮定子(7)进行轴向固定，第一下调整环(10)由第一涡轮定子(7)与第一涡轮中心轴(8)外轴肩进行定位；第一涡轮中心轴(8)下端开有轴向液流通道，第一涡轮中心轴(8)上端通过上部涡轮外壳(1)内轴肩进行定位，并在第一涡轮中心轴(8)下端开有均匀的第一进液通道(11)；第一平键(9)安装在第一涡轮转子(6)和第一涡轮中心轴(8)的键槽中；在上部涡轮外壳(1)内轴肩凹槽与第一涡轮中心轴(8)上端之间安装有第一径向轴承组合(3)；第一密封圈(12)安装在上部涡轮外壳(1)下端与第一涡轮中心轴(8)下端之间；在第一涡轮中心轴(8)外轴肩和上部外筒体(19)内轴肩之间有第一垫圈(13)和第一轴承组合(15)，第一轴承组合(15)是由圆柱滚子轴承和推力球轴承组成，第一轴承组合(15)下端由螺纹连接在第一涡轮中心轴(8)上的第二螺母(14)进行轴向定位；中空传动轴(20)上下端依次与第一涡轮中心轴(8)和下部涡轮外壳(21)通过螺纹连接，且与上部外筒体(19)为间隙配合，在中空传动轴(20)外壁与上部外筒体(19)之间有动密封圈组(16‑18)；在下部涡轮外壳(21)内轴肩上开有均匀分布的第二液流通孔(22)；下端涡轮驱动总成(26‑28)安装在下部涡轮外壳(21)内部，其中第二涡轮转子(27)安装在第二涡轮中心轴(28)上，第二涡轮转子(27)上端由螺纹连接在第二涡轮中心轴(28)上的第三螺母(25)进行轴向定位，下端通过第二涡轮中心轴(28)的外轴肩进行轴向定位；第二涡轮定子(26)紧贴下部涡轮外壳(21)内壁，第二涡轮定子(26)上下端分别通过第二上调整环(23)和第二下调整环(30)进行轴向定位，第二上调整环(23)由下部涡轮外壳(21)内轴肩与第二涡轮定子(26)进行轴向固定，第二下调整环(30)由第二涡轮定子(26)与第二涡轮中心轴(28)外轴肩进行定位；第二涡轮中心轴(28)上端通过下部涡轮外壳(21)内轴肩进行定位；第二平键(29)安装在第二涡轮转子(27)和第二涡轮中心轴(28)的键槽中；在下部涡轮外壳(21)内轴肩凹槽与第二涡轮中心轴(28)上端之间安装有第二径向轴承组合(24)；转接头(37)上下端依次与第二涡轮中心轴(28)和双螺旋滚珠丝杆(38)通过螺纹进行连接，在转接头(37)上下端开有均匀分布的第二进液通道(31)和排液通道(36)；第二密封圈(32)安装在转接头(37)和下部涡轮外壳(21)上端之间；下部外筒体(39)内轴肩与转接头(37)之间安装有挡圈(34)和第二轴承组合(35)，第二轴承组合(35)是由圆柱滚子轴承和推力球轴承组成，第二轴承组合(35)下端由螺纹连接在转接头(37)上的第四螺母(33)进行轴向定位；在双螺旋滚珠丝杆(38)螺纹副之间装有光滑的椭球(41)，在椭球(41)中心球面上开有圆形球槽；在传动管(42)内壁通过第二螺钉(47)连接一个球支座(48)，球支座(48)通过固定的圆球与椭球(41)中心面的圆形球槽配合来传递双螺旋滚珠丝杆(38)和传动管(42)之间的运动；传动管(42)为沿着轴线对称分开的两瓣，并采用第一螺钉(40)将分开的两瓣连接起来，传动管(42)下端与冲击锤(43)通过螺纹连接；砧子(44)安装在八方套(45)内，砧子(44)下端与钻头接头(46)通过螺纹进行连接。