一种滚珠式井下动力工具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种滚珠式井下动力工具，是由定子外壁、强力弹簧、定子组件、转子组件、密封轴承、输出轴、数个滚珠和滚珠台阶组成，定子外壁上端固定设置在钻杆上，强力弹簧、定子组件、转子组件、密封轴承、输出轴、滚珠和滚珠台阶分别设置在定子外壁内；定子外壁与钻杆相连，强力弹簧可使转子因岩屑等卡死时，定子可上移一定距离，定子下侧设有球窝，滚珠在定子下侧的球窝中上下运动，滚珠台阶上的通道，供流体流出，转子带动下侧输出轴转动。本实用新型可根据实际要求的不同扭矩安装不同尺寸大小的滚珠，变成并联或者串联的多级式动力工具，加工制作容易，使用范围广，对泥浆适应性强，即使泥浆中有少量颗粒也不会发生卡死现象。
【专利说明】
一种滚珠式井下动力工具
技术领域
[0001]本实用新型涉及井下动力工具，特别涉及一种滚珠式井下动力工具。【背景技术】
[0002]目前，我国浅层的矿藏和常规油气资源越来越少，品位也越来越低，为此，深部矿藏的开发成为国家可持续发展必不可少的途径之一。实践表明，井下动力钻具可以使钻头取得较高的机械钻速和大幅度降低钻探成本，在深井钻进中体现更加明显，现有井下动力钻具以涡轮钻具和螺杆钻具为主，涡轮钻具有软的机械特性，过载能力差，随着钻压增大会引起转速下降，甚至造成制动;螺杆钻具有硬的机械特性，过载能力强，转速明显低于涡轮钻具，定子橡胶耐高温程度低，轴承易损坏。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是要解决上述现有井下动力钻具以涡轮钻具和螺杆钻具为主， 涡轮钻具有软的机械特性，过载能力差，随着钻压增大会引起转速下降，甚至造成制动；螺杆钻具有硬的机械特性，过载能力强，转速明显低于涡轮钻具，定子橡胶耐高温程度低，轴承易损坏等问题，而提供一种滚珠式井下动力工具。
[0004]本实用新型是由定子外壁、强力弹簧、定子组件、转子组件、密封轴承、输出轴、数个滚珠和滚珠台阶组成，定子外壁上端固定设置在钻杆上，强力弹簧、定子组件、转子组件、 密封轴承、输出轴、滚珠和滚珠台阶分别设置在定子外壁内；强力弹簧设置在定子外壁上端，定子组件设置在强力弹簧下端，转子组件设置在定子组件下端，密封轴承设置定子组件和转子组件之间，输出轴设置在定子组件和转子组件内；
[0005]所述定子外壁内侧开设有键槽和内螺纹；
[0006]所述定子组件包括第一定子和数个第二定子，转子组件包括第一转子和数个第二转子，第一定子设置在第一转子上，密封轴承设置在第一定子与第一转子之间，数个第二定子与数个第二转子交错设置；
[0007]所述第一定子和第二定子下侧开设有球窝，顶端和侧面开设有水口和侧水槽；
[0008]所述第一转子和第二转子上开设有转子上凹槽和转子下凹槽；
[0009]所述第二定子的数量为二，所述第二转子的数量为二；
[0010]所述滚珠设置在球窝内，滚珠台阶设置在转子上凹槽内；[〇〇11]所述滚珠台阶数量为三。[〇〇12]本实用新型的工作原理和过程:
[0013]工作时，高压流体由定子入水口流入球窝，高压流体推动滚珠下移，滚珠下移后会让开侧水槽，流体会通过侧水槽流入定子组件与转子组件间环形空隙，环形空隙一端被滚珠台阶堵住，另一端被滚珠堵住，在流体注入的同时，环形空隙中压力升高，流体推动滚珠台阶，使转子组件转动，滚珠则在转子上凹槽内滚动，滚珠的另一侧环形间隙与滚珠台阶另一面的水口相连通，可在此环形空间缩小时用于排出流体，当滚珠滚动到滚珠台阶上时，滚珠上移，堵住球窝顶端的水口，滚珠滚下滚珠台阶时，球窝顶端水口重新打开，如此往复循环，使转子组件带动输出轴不停转动，滚动过程中如果有岩肩等卡住滚珠，定子组件会沿着键槽上移，压缩强力弹簧，防止卡死，流体的流入由滚珠控制，流体由球窝的侧凹槽单侧流入，滚珠台阶单侧流出，使滚珠台阶单侧受力，从而转子组件旋转，定子组件与转子组件上下布置，定子组件可压缩强力弹簧上移一定距离，防止卡死现象的发生。
[0014]本实用新型的有益效果:
[0015]本实用新型结构简单，安装、拆卸方便，过载能力强，耐高温程度强，轴承不易损坏，可根据实际要求的不同扭矩设计不同尺寸大小的滚珠，亦可设计成并联或者串联的多级式动力工具，加工制作容易，使用范围广，对泥浆适应性强，即使泥浆中有少量颗粒也不会发生卡死现象。【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的剖视图。
[0017]图2是本实用新型的俯视图。【具体实施方式】
[0018]请参阅图1和图2所示，本实用新型是由定子外壁1、强力弹簧2、定子组件3、转子组件4、密封轴承5、输出轴6、数个滚珠8和滚珠台阶9组成，定子外壁1上端固定设置在钻杆上， 强力弹簧2、定子组件3、转子组件4、密封轴承5、输出轴6、滚珠8和滚珠台阶9分别设置在定子外壁1内；强力弹簧2设置在定子外壁1上端，定子组件3设置在强力弹簧2下端，转子组件4 设置在定子组件3下端，密封轴承5设置定子组件3和转子组件4之间，输出轴6设置在定子组件3和转子组件4内；
[0019]所述定子外壁1内侧开设有键槽17和内螺纹19;
[0020]所述定子组件3包括第一定子31和数个第二定子32,转子组件4包括第一转子41和数个第二转子42,第一定子31设置在第一转子41上，密封轴承5设置在第一定子31与第一转子41之间，数个第二定子32与数个第二转子42交错设置；
[0021]所述第一定子31和第二定子32下侧开设有球窝7,顶端和侧面开设有水口 12和侧水槽14;[〇〇22]所述第一转子41和第二转子42上开设有转子上凹槽15和转子下凹槽10;[〇〇23]所述第二定子32的数量为二，所述第二转子42的数量为二；[〇〇24]所述滚珠8设置在球窝7内，滚珠台阶9设置在转子上凹槽15内；[〇〇25]所述滚珠台阶9数量为三。[〇〇26]本实用新型的工作原理和过程:
[0027] 请参阅图1和图2所示，工作时，高压流体由定子入水口 18流入球窝7，高压流体推动滚珠8下移，滚珠下移后会让开侧水槽14,流体会通过侧水槽14流入定子组件3与转子组件4间环形空隙，环形空隙一端被滚珠台阶9堵住，另一端被滚珠8堵住，在流体注入的同时， 环形空隙中压力升高，流体推动滚珠台阶9,使转子组件4转动，滚珠8则在转子上凹槽15内滚动，滚珠8的另一侧环形间隙与滚珠台阶9另一面的水口相连通，可在此环形空间缩小时用于排出流体，当滚珠8滚动到滚珠台阶9上时，滚珠8上移，堵住球窝7顶端的水口，滚珠8滚下滚珠台阶9时，球窝7顶端水口重新打开，如此往复循环，使转子组件4带动输出轴6不停转动，滚动过程中如果有岩肩等卡住滚珠8，定子组件3会沿着键槽17上移，压缩强力弹簧2，防止卡死，流体的流入由滚珠8控制，流体由球窝7的侧凹槽14单侧流入，滚珠台阶9单侧流出， 使滚珠台阶9单侧受力，从而转子组件4旋转，定子组件3与转子组件4上下布置，定子组件3 可压缩强力弹簧2上移一定距离，防止卡死现象的发生。
【主权项】
1.一种滚珠式井下动力工具，其特征在于:是由定子外壁(I)、强力弹簧(2)、定子组件(3)、转子组件(4)、密封轴承(5)、输出轴(6)、数个滚珠(8)和滚珠台阶(9)组成，定子外壁(I)上端固定设置在钻杆上，强力弹簧(2)、定子组件(3)、转子组件(4)、密封轴承(5)、输出轴(6)、滚珠(8)和滚珠台阶(9)分别设置在定子外壁(I)内；强力弹簧(2)设置在定子外壁(I)上端，定子组件(3)设置在强力弹簧(2)下端，转子组件(4)设置在定子组件(3)下端，密封轴承(5)设置定子组件(3)和转子组件(4)之间，输出轴(6)设置在定子组件(3)和转子组件⑷内； 所述定子外壁(I)内侧开设有键槽(17)和内螺纹(19)。2.根据权利要求1所述的一种滚珠式井下动力工具，其特征在于:所述定子组件(3)包括第一定子(31)和数个第二定子(32)，转子组件(4)包括第一转子(41)和数个第二转子(42)，第一定子(31)设置在第一转子(41)上，密封轴承(5)设置在第一定子(31)与第一转子(41)之间，数个第二定子(32)与数个第二转子(42)交错设置； 所述第一定子(31)和第二定子(32)下侧开设有球窝(7)，顶端和侧面开设有水口(12)和侧水槽(14)； 所述第一转子(41)和第二转子(42)上开设有转子上凹槽(15)和转子下凹槽(10)。3.根据权利要求2所述的一种滚珠式井下动力工具，其特征在于:所述第二定子(32)的数量为二，所述第二转子(42)的数量为二。4.根据权利要求1或2所述的一种滚珠式井下动力工具，其特征在于:所述滚珠(8)设置在球窝(7)内，滚珠台阶(9)设置在转子上凹槽(15)内。5.根据权利要求1所述的一种滚珠式井下动力工具，其特征在于:所述滚珠台阶(9)数量为三。
【文档编号】E21B4/02GK205713958SQ201620534884
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月5日
【发明人】高科, 张野, 马宇, 张鑫全, 周正, 蒋亚东
【申请人】吉林大学