[发明专利]一种新型万向轴及螺杆钻具

说明书

本发明提供了一种新型万向轴，包括活铰、连杆、连体水帽及球柱型铰接结构，所述活铰上端外螺纹连接马达，下端通过球柱型铰接结构与连杆4相连，所述连体水帽上端通过球柱型铰接结构与连杆相连，下端内螺纹与传动轴连接。相应地，本申请还提供了一种螺杆钻具，使用如上述的新型万向轴。本发明以球柱为承载部件，与圆球相比承载面积大大增加，耐磨性、承载能力极大提高，传递扭矩更加平稳高效，从而解决了承载能力低耐磨型差寿命短的问题；本发明减少了一个活铰接头，降低了加工成本，优化去除一螺纹连接处，降低了安全风险点。

技术领域

本发明应用于石油钻井技术领域，尤其涉及一种新型万向轴及螺杆钻具。

背景技术

螺杆钻具是一种以钻井液为动力源，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业。采用螺杆钻具钻探与常规钻探相比有许多优点，如钻杆磨损大幅度下降，机械钻速高。它是打定向孔的主要器具，特别是在定向井、水平井技术中的应用，为了提高钻井质量和钻井速度起到了重要的积极作用，在钻探领域已具有不可或缺的意义。

常规螺杆钻具的使用寿命一般为150小时以内，其薄弱环节有很多，其中万向轴失效快寿命短是一突出问题，亟待解决。

现有技术万向轴结构主要有三种：一种是花瓣式，一种是圆球式，例外还有一种专利号为ZL201620680738.1插齿式；其中花瓣式结构简单，但易受高压钻井液冲蚀，寿命较短；插齿式结构简单虽然便于拆装，但万向效果不理想，工作效率低实用性差；圆球式效率高万向效果好但因接触面为线接触，承载能力低耐磨型差寿命短。

另外，现有技术多数都是在连杆下端与活铰连接，活铰再以螺纹形式连接水帽，这种结构繁琐，成本高且安全风险点多。

鉴于此，本发明提供一种新型万向轴及螺杆钻具。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型万向轴及螺杆钻具，以解决现有技术万向轴失效快寿命短的问题。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种新型万向轴，包括活铰 11、连杆4、连体水帽1及球柱型铰接结构，所述活铰11上端外螺纹连接马达，下端通过球柱8型铰接结构与连杆4相连，所述连体水帽1上端通过球柱型铰接结构与连杆4相连，下端内螺纹与传动轴连接。

优选地，所述球柱型铰接结构包括球柱8、球头9、球座10、压环7、橡胶护套5、锁紧压盖、喉箍3，其中球柱8呈两端半球中间圆柱型，其上半部分嵌套于活铰11或连体水帽1凹槽中，下半部分坐卧连杆4凹槽内。

优选地，所述球柱8球型半径SR＝20-26mm。

优选地，所述球头9与球座10接触面为半球型，其半径SR＝25-35mm。

优选地，所述球头9与球座10接触面为半球型，其半径SR＝30mm。

优选地，所述球头9和球座10材质采用硬质铜合金。

相应地，本申请还提供了一种螺杆钻具，使用如上述的新型万向轴。

与现有技术比较，本发明的有益效果为，本发明以球柱为承载部件，与圆球相比承载面积大大增加，耐磨性、承载能力极大提高，传递扭矩更加平稳高效，从而解决了承载能力低耐磨型差寿命短的问题，延长了产品寿命及钻井安全提高钻井效率；本发明减少了一个活铰接头，降低了加工成本，优化去除一螺纹连接处，降低了安全风险点，从而解决了现有技术结构繁琐，成本高且安全风险点多的问题，延长了产品寿命及钻井安全提高钻井效率。

附图说明

图1为本申请球柱型万向轴外形结构示意图；

图2为本申请球柱结构放大示意图；