[发明专利]一种非常规超致密岩层大扭矩钻进工具

摘要

本发明涉及一种石油天然气行业及地质钻井作业非常规超致密岩层用的大扭矩钻进工具。它解决非常规超致密岩层钻井扭矩不足以及克服反扭矩作用的问题。其技术方案是：减速外筒上端和防掉端盖丝扣连接，减速外筒下端和输出外筒上端丝扣连接；三个一级行星轮安装在输出芯轴上端三个圆柱上，三个销轴安装在输出芯轴外圆中部台阶面上的三个沉孔内，三个二级行星轮安装在三个销轴上；上径向轴承、轴套和下径向轴承依次套入芯轴钻头外圆台阶轴上；芯轴钻头上端和输出芯轴下端丝扣连接。本发明提供巨大的扭矩，满足极硬质地层切削扭矩要求；芯轴钻头和外筒钻头切削方向相反，切削扭矩相互抵消，有效避免钻柱扭转变形，保证钻井安全。

主权项

1.一种非常规超致密岩层大扭矩钻进工具，是由动力接头(1)、防掉端盖(2)、上推力轴承(3)、减速外筒(4)、一级行星轮(5)、输出芯轴(6)、下推力轴承(7)、销轴(8)、二级行星轮(9)、输出外筒(10)、上径向轴承(11)、轴套(12)、芯轴钻头(13)、下径向轴承(14)和外筒钻头(15)构成；其特征在于：动力接头(1)上端和井下动力钻具丝扣连接；动力接头(1)内腔设置为通孔，动力接头(1)外圆上部设置一圈台阶面，动力接头(1)外圆中部设置为齿轮轴；上推力轴承(3)安装在动力接头(1)外圆上部的台阶面上；减速外筒(4)内腔上部设置一圈凸起台阶，减速外筒(4)内腔中部设置为齿圈；减速外筒(4)套入动力接头(1)，减速外筒(4)内腔上部凸起台阶安装在上推力轴承(3)的下端面；减速外筒(4)上端和防掉端盖(2)丝扣连接，减速外筒(4)下端和输出外筒(10)上端丝扣连接；输出外筒(10)内腔中部设置为齿圈；下推力轴承(7)安装在输出芯轴(6)内腔上端的台阶孔内，三个一级行星轮(5)分别安装在输出芯轴(6)上端三个圆柱上，三个销轴(8)分别安装在输出芯轴(6)外圆中部台阶面上的三个沉孔内，三个二级行星轮(9)分别安装在三个销轴(8)上；一级行星轮(5)、输出芯轴(6)、下推力轴承(7)、销轴(8)和二级行星轮(9)整体套入动力接头(1)下部，三个一级行星轮(5)分别和动力接头(1)外圆中部齿轮轴外啮合，三个一级行星轮(5)分别和减速外筒(4)内腔中部齿圈内啮合，三个二级行星轮(9)分别和输出芯轴(6)外圆中部台阶面下方齿轮轴外啮合，三个二级行星轮(9)分别和输出外筒(10)内腔中部齿圈内啮合；芯轴钻头(13)外圆设置为台阶轴，芯轴钻头(13)下部周向均匀设置三个射流孔连通芯轴钻头(13)内腔和下端面，芯轴钻头(13)下端面安装有硬质合金切削齿；外筒钻头(15)内腔设置为台阶孔，外筒钻头(15)的外圆和下端面安装有硬质合金切削齿；上径向轴承(11)、轴套(12)和下径向轴承(14)依次套入芯轴钻头(13)外圆台阶轴上；芯轴钻头(13)上端和输出芯轴(6)下端丝扣连接；外筒钻头(15)上端和输出外筒(10)丝扣连接；在井下动力钻具的驱动下，动力接头(1)正向旋转，在一级行星轮(5)和减速外筒(4)的作用下，动力接头(1)、一级行星轮(5)、减速外筒(4)和输出芯轴(6)形成差动轮系，减速外筒(4)和输出芯轴(6)的相对转向相反，并且获得大扭矩；在二级行星轮(9)和输出外筒(10)的作用下，减速外筒(4)和输出芯轴(6)的运动方式确定，以相反的绝对速度逆向旋转，并分别传递相反的转速和扭矩给外筒钻头(15)和芯轴钻头(13)，实现大扭矩反向钻井，其产生的扭矩作用相互抵消。