[发明专利]带有下部密封件的泥浆润滑式轴承组件

说明书

一种泥浆润滑式轴承部分，包括密封组件，用于引导流体流过泥浆润滑式轴承进入芯轴的中央孔。至少一个泥浆润滑式轴承位于芯轴和壳体之间的环形空间中。密封组件将流体从环形空间通过芯轴流体端口导入芯轴中央孔。密封组件密封环形空间，并包括活塞、插塞以及活塞和插塞之间的腔室。活塞被构造为相对于芯轴和壳体轴向移动，同时插塞相对于芯轴和/或壳体轴向固定。该腔室被构造成容纳润滑流体。活塞包括内部密封件和外部密封件。插塞包括下部密封件和允许流体从腔室到达下部密封件进行润滑的通道。

背景

在油井和气井的钻井过程中，井下钻井马达可以连接到钻柱(drill string)，以旋转和操纵钻头或用于定向钻井的旋转导向系统。常规的钻井马达通常包括顶部接头、动力部分、传动组件和轴承组件。旋转由动力部分提供。传动组件将扭矩和速度从动力部分传递到设置在钻井马达的下端处的钻头(或旋转导向系统)。轴承组件承受钻井期间施加在钻柱和钻头(或旋转导向系统)上的轴向和径向载荷。

传统的轴承组件包括部分位于壳体内的芯轴和设置在芯轴和壳体之间的一个或更多个轴承。轴承通常是径向轴承或推力轴承。芯轴的下端构造成接合钻头或旋转导向系统。传统的轴承组件要么是密封的，要么是泥浆润滑式的。在密封轴承组件中，芯轴和周围壳体之间的环形空间被密封并填充有油，以防止钻屑或其他固体接触轴承。在泥浆润滑式轴承组件中，芯轴和周围壳体之间的环形空间未被密封，这允许流向钻头的一部分钻井液被转移并流过每个轴承，用于轴承的润滑和冷却。流经轴承的那部分钻井液通常从轴承组件的壳体排入井筒环中。

附图简述

图1为泥浆润滑式轴承部分的截面图。

图2是轴承部分的活塞的透视图。

图3是轴承部分的插塞的透视图。

图4是轴承部分的局部截面图。

图5是轴承部分的可选择的实施例的局部截面图。

图6是轴承部分的截面图，示出了流动路径。

优选实施例的详细描述

泥浆润滑式轴承部分包括壳体和部分设置在壳体的中央孔内的芯轴。至少一个泥浆润滑式轴承位于芯轴和壳体之间的环形空间中。密封组件通过芯轴流体端口将流经泥浆润滑式轴承的第一流体(例如，钻井液或钻井泥浆)引导至芯轴的中央孔，芯轴流体端口从芯轴的外表面延伸至芯轴的中央孔。密封组件至少部分地设置在芯轴和壳体之间的环形空间中并密封该环形空间。密封组件通过中间环形空间与泥浆润滑式轴承分离，中间环形空间大致与芯轴流体端口对齐。密封组件包括活塞、插塞以及活塞和插塞之间的腔室。活塞被构造为相对于芯轴和壳体轴向移动，而插塞相对于壳体和/或芯轴轴向固定。活塞包括接合芯轴的内部密封件和接合壳体的外部密封件。插塞包括接合芯轴的下部密封件。该腔室被构造成容纳第二流体，例如油脂、油或任何其他润滑剂。在一个实施例中，下部密封件设置在插塞的内部凹槽中，并且插塞包括将腔室流体连接到下部密封件的通道。在该实施例中，腔室中的少量第二流体被迫通过通道到达下部密封件用于润滑。

带有下部密封件组件的泥浆润滑式轴承部分允许钻井液流过泥浆润滑式轴承，其中钻井液返回芯轴中央孔。下部密封件组件被构造成通过允许活塞响应于活塞上方的中间环形空间中的钻井液压力和壳体外部的流体压力之间的压差而相对于壳体轴向滑动，来防止钻井液到达插塞中的下部密封件。因为活塞被构造成轴向滑动，所以活塞上方的压力(即中间环形空间中的钻井液压力)和活塞下方的压力(例如腔室中的第二流体压力)保持相等。钻井液不穿过活塞的内部密封件或外部密封件(即钻井液不进入腔室)。腔室中的第二流体用于润滑插塞的下部密封件。因为下部密封件上方的腔室中的第二流体压力大于壳体外部的流体压力，所以壳体外部的流体不会穿过下部密封件进入腔室。

一种用于钻井马达的泥浆润滑式轴承组件还可以包含设置在壳体中央孔内的适配器。适配器的上端被构造为连接到钻井马达的传动轴的下端。芯轴固定到适配器的下端。