[发明专利]一种具有压力补偿功能的油密封螺杆钻具传动轴总成

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石油天然气钻井中的油密封螺杆钻具传动轴总成，特别适合于气基流体钻井工艺及高温强振动的泥浆介质深井、超深井钻探过程使用的具有压力补偿功能的油密封螺杆钻具传动轴总成。

背景技术

螺杆钻具是石油钻井或修井作业时使用的一种井下动力工具之一，传动轴总成是螺杆钻具的四大主要部件之一，也是最易失效的部件之一，其作用是将马达的输出扭矩和转速传递给钻头，同时承受钻进过程中产生的轴向和径向载荷。传动轴总成包括传动轴、传动轴壳体、径向轴承、推力轴承组、下短节等部件。近年来国内外油气田的招标作业，甲方都要求使用空气钻井，空气钻井具有大幅提高机械钻速、有效发现及保护油气层等技术优势，但同时它对井下钻具特别是对螺杆钻具提出了更高的要求。在空气钻井中常规的螺杆钻具由于缺乏足够的流体润滑无法使用；近年来出现的油密封传动轴螺杆钻具经过现场实验亦无法较好地阻止气基循环介质（纯气、气固、气固液）的侵入，使用寿命低，通常使用40～50小时即失效，这不仅导致频繁起下钻，而且轴承卡死容易引发钻井事故，从而带来较大经济损失并大幅降低钻井效率。目前国内已有的传动轴密封装置用于深井泥浆钻井中时，由于自身密封能力的原因，导致使用效果差，使用寿命短，无法满足使用要求，这甚至限制了带密封装置螺杆钻具在深井中的应用。

发明内容

本发明的目的是：为了提供一种密封性能好、寿命长、耐磨损及耐高温高压的螺杆钻具传动轴总成，延长螺杆钻具传动轴在恶劣工况下的使用寿命，特提出一种具有压力补偿功能的油密封螺杆钻具传动轴总成。

为了达到上述目的，本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种具有压力补偿功能的油密封螺杆钻具传动轴总成，是由传动轴、下短节、传动轴壳体、活塞缸体密封装置、套筒、压力补偿装置、注油孔等组成，其结构特征是：活塞缸体密封装置安装在传动轴和传动轴壳体配合形成的空间内，其上部靠传动轴壳体内孔台肩定位，下部为上径向轴承静套，外部与传动轴壳体配合，内部与套筒配合；套筒与传动轴外壁配合，上径向轴承动套安装在套筒下面；上径向轴承静套和上径向轴承动套下面安装推力轴承组；外支撑套和内支撑套安装在推力轴承组下面，外支撑套与传动轴壳体配合，内支撑套与传动轴配合；下短节位于外支撑套下面，通过螺纹与传动轴壳体连接，下短节圆周上有注油孔，顶丝安装在注油孔内；下径向轴承动套安装在内支撑套下面，靠传动轴轴肩定位；压力补偿装置安装在下短节圆周上的孔内。

活塞缸体密封装置由活塞缸体、滚针轴承、轴承挡圈、弹性挡圈、动密封圈和O型密封圈组成；动密封圈和O型密封圈安装在活塞缸体对应的密封槽内，滚针轴承安装在活塞缸体内孔中，靠轴承挡圈和弹性挡圈定位；滚针轴承与套筒的接触面镀一层铬，其厚度为0.05～0.20mm，以增加接触面的防腐蚀性能和耐磨性。

压力补偿装置由动密封圈、挡板，弹性挡圈、O型密封圈、压力补偿套和圆锥螺旋弹簧组成；动密封圈安装在下短节内孔中的密封槽内，圆锥螺旋弹簧安装在压力补偿套内，靠挡板和弹性挡圈定位，O型密封圈安装在挡板的密封槽内，起密封作用。

动密封圈具有多个波形组成的流体动力润滑边和一条尖的、直的隔离边；密封圈安装到密封槽内，波形边与直边同时与轴表面接触，形成特殊的密封“唇部”。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：（1）本发明密封装置接触面靠滚针轴承配合，具有密封性能好、寿命长、耐高温高压及摩擦系数小的效果；（2）应用的动密封圈具有密封接触区润滑效果好、密封压力高、磨损低、扭矩小及摩擦生热少等特点；（3）本发明结构简单、成本低，可以满足气基流体钻井和恶劣工况下的泥浆钻井施工需要，可用于气基流体钻井和高温强振动的泥浆介质钻井中。

附图说明

图1是本发明一种具有压力补偿结构的油密封螺杆钻具传动轴总成的结构示意图；

图2是本传动轴总成中活塞缸体密封装置的结构示意图；

图3是本传动轴总成中压力补偿装置的结构示意图。