下两组行星轮7，在所述中筒2的内壁上压注有橡胶衬套9，所述螺杆6与所述橡胶衬套9相互啮合，所述橡胶衬套9的两端由所述第一密封装置4进行密封，即第一密封装置4在所述上下两内筒I与所述中筒2之间形成密封结构，所述中筒2设有上下两个支撑座，所述上下两个支撑座的两端面上均设有销孔，所述上下两组行星轮7上均装有传动轴，所述传动轴的两端面上均设有销孔，所述上下两个支撑座上的销孔与所述上下两组行星轮7传动轴上的销孔之间通过圆柱销8形成铰链连接；所述外筒5的外壁上设有三个加压无扭槽3，加压无扭槽3与所述外筒5之间采用一体式结构，加压无扭槽3采用螺旋叶片，所述螺旋叶片采用短型螺旋叶片，在所述外筒5的内壁上设有上下两个内齿轮，所述上下两个外齿轮、所述上下两组行星轮7和上下两个内齿轮分别形成两个行星轮系结构，所述外筒5与所述中筒2之间在设置第一密封装置的位置均设有第二密封装置10进行密封，每个所述行星轮系设置有四个行星轮，加压无扭槽3在外筒5的外壁上采用均布形式布置，整体结构呈轴对称布置，同时以螺杆6长度方向的中点位置所在的水平面为对称中心形成上下对称布置，外筒5的内圆柱表面加工有内花键，中筒2的外圆柱表面加工有外花键，所述内花键与所述外花键之间形成花键连接，所述花键连接采用过盈连接，所述花键连接采用矩形花键，内筒I和中筒2之间以及中筒2与外筒5之间均存在环形空间，内筒I的内部空腔为钻井液的进入通道，螺杆6两端与上下两个内筒I之间的固定连接采用焊接连接，第一密封装置4和第二密封装置10均采用单向阀，外筒5的外壁与井的内壁相邻，外筒5的外壁与井的内壁之间存在环形空间，所述环形空间为钻井液的返回地面通道。
[0036]上下中筒2的外壁伸出部分均设有外螺纹，所述中筒2的上端外螺纹与连续油管相连接，所述中筒2的下端外螺纹与底部钻头相连接。
[0037]当螺杆6发生制动时，本实用新型的所有部件在任何方向均不能够自由转动，夕卜筒5上的加压无扭槽3在旋转过程中将钻井液吸入并导向地面的同时，底部钻头附近空腔形成真空状态，由此确保增大钻进压力。
[0038]当高压钻井液进入内筒I后，经过第一密封装置4冲击并推动螺杆6转动，当内筒I顺时针转动时，行星轮7逆时针转动，通过外筒5的内壁上设置的内齿轮进行啮合传动后使外筒5逆时针转动，由于中筒2通过圆柱销8与行星轮7相连接，此时中筒2处于静止状
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[0039]本实用新型的工作原理:根据扭矩相互抵消原理，将内筒组件和外筒5设置成同心位置但旋转方向彼此相反，从而使它们各自所产生的扭矩相互抵消，进而使整个钻进系统作用在螺杆6上的总扭矩为零或接近于零；同时，根据电风扇工作原理，随着外筒5上带有加压无扭槽3的同步环形加压结构的旋转将钻井液吸入外筒5上部并导向地面，在底部钻头处的空间形成真空，从而增大钻进压力并使钻进持续进行。
[0040]具体来说，本实用新型是一种由高压钻井液驱动的容积式井下动力钻具，主要包括螺杆6即转子、橡胶衬套9即定子和中筒组件构成的动力装置。高压钻井液通过内筒组件的上部进入动力装置中，通过上部内筒2上的两个通孔进入转子，一方面，钻井液沿着麻花形的转子外表面和定子内表面之间形成的螺旋通道向下部挤压，从而迫使转子在定子的螺旋通道中不断移位并使转子旋转，以此产生扭矩带动底部钻头进行碎岩作业，高压钻井液全部流经底部钻头，而底部钻头与外部加压无扭槽之间并无钻井液流出；另一方面，转子在钻井液的压力驱动下，沿顺时针方向转动，通过设置在中筒组件上的行星轮系将马达输出轴的旋转方向由顺时针旋转变为逆时针旋转带动外筒5同向旋转，外筒5上的加压无扭槽3也随之旋转，进而带动与之相接触的钻井液加速通过加压无扭槽3，使底部钻头附近的空间形成真空，最终推动钻头进行钻进作业，并通过所述工作原理增加钻压，同时抵消钻头旋转产生的扭矩。
[0041]实施例2:
[0042]无扭矩自动加压装置，与实施例1相似，所不同的是，加压无扭槽3在外筒5的外壁上采用非均布形式布置。
[0043]实施例3:
[0044]无扭矩自动加压装置，与实施例1相似，所不同的是，所述花键连接采用渐开线花键。
[0045]实施例4:
[0046]无扭矩自动加压装置，与实施例1相似，所不同的是，第一密封装置4和第二密封装置10均采用橡胶密封圈。
[0047]实施例5:
[0048]无扭矩自动加压装置，与实施例1相似，所不同的是，每个所述行星轮系设置有三个行星轮。
[0049]实施例6:
[0050]无扭矩自动加压装置，与实施例1相似，所不同的是，所述外筒5的外壁上设有四个加压无扭槽3。
[0051]实施例7:
[0052]无扭矩自动加压装置，与实施例1相似，所不同的是，所述螺旋叶片采用长型螺旋叶片。
[0053]实施例8:
[0054]无扭矩自动加压装置，与实施例1相似，所不同的是，加压无扭槽3通过螺钉固定连接在外筒5的外壁上。
【主权项】
1.无扭矩自动加压装置，包括内筒组件、中筒组件和外筒(5)，其特征在于，所述内筒组件包括螺杆(6)和内筒(1)，所述螺杆(6)两端分别与上下两个内筒(I)形成固定连接，所述上下两个内筒(I)的外壁上均设有外齿轮，所述上下两内筒(I)在靠近所述螺杆(6)两端位置均装有第一密封装置(4 )，所述上下两内筒(I)在所述第一密封装置(4 )与所述螺杆(6)两端面之间的外壁上分别设有两个通孔；所述中筒组件包括中筒(2)和上下两组行星轮(7 )，在所述中筒(2 )的内壁上压注有橡胶衬套(9 )，所述螺杆(6 )与所述橡胶衬套(9 )相互啮合，所述橡胶衬套(9)的两端由所述第一密封装置(4)进行密封，即第一密封装置(4)在所述上下两内筒(I)与所述中筒(2)之间形成密封结构，所述中筒(2)设有上下两个支撑座，所述上下两个支撑座的两端面上均设有销孔，所述上下两组行星轮(7)上均装有传动轴，所述传动轴的两端面上均设有销孔，所述上下两个支撑座上的销孔与所述上下两组行星轮(7)传动轴上的销孔之间通过圆柱销(8)形成铰链连接；所述外筒(5)的外壁上设有至少三个加压无扭槽(3)，在其内壁上设有上下两个内齿轮，所述上下两个外齿轮、所述上下两组行星轮(7)和上下两个内齿轮分别形成两个行星轮系结构，所述外筒(5)与所述中筒(2)之间在设置第一密封装置的位置均设有第二密封装置(10)进行密封。2.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，加压无扭槽(3)采用螺旋叶片。3.如权利要求2所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，所述螺旋叶片采用短型螺旋叶片。4.如权利要求2所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，所述螺旋叶片采用长型螺旋叶片。5.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，加压无扭槽(3)与外筒(5)之间采用一体式结构。6.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，加压无扭槽(3)通过螺钉固定连接在外筒(5)的外壁上。7.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，每个所述行星轮系至少设置有三个行星轮(7)。8.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，加压无扭槽(3)在外筒(5 )的外壁上采用均布形式布置。9.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，加压无扭槽(3)在外筒(5 )的外壁上采用非均布形式布置。10.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，整体结构呈轴对称布置，同时以螺杆(6 )长度方向的中点位置所在的水平面为对称中心形成上下对称布置。11.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，外筒(5)的内圆柱表面加工有内花键，中筒(2)的外圆柱表面加工有外花键，所述内花键与所述外花键之间形成花键连接，所述花键连接采用过盈连接。12.如权利要求11所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，所述花键连接采用矩形花键。13.如权利要求11所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，所述花键连接采用渐开线花键。14.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，内筒(I)和中筒(2)之间以及中筒(2)与外筒(5)之间均存在环形空间，内筒(I)的内部空腔为钻井液的进入通道。15.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，螺杆(6)两端与上下两个内筒(I)之间的固定连接采用焊接连接。16.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，第一密封装置(4)和第二密封装置(10)均采用橡胶密封圈。17.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，第一密封装置(4)和第二密封装置(10 )均采用单向阀。18.如权利要求1所述的无扭矩自动加压装置，其特征在于，外筒(5)的外壁与井的内壁相邻，外筒(5)的外壁与井的内壁之间存在环形空间，所述环形空间为钻井液的返回地面通道。
【专利摘要】无扭矩自动加压装置，包括内筒组件、中筒组件和外筒（5），所述内筒组件包括螺杆（6）和内筒（1），所述中筒组件包括中筒（2）和上下两组行星轮（7），在所述中筒（2）的内壁上压注有橡胶衬套（9），所述螺杆（6）与所述橡胶衬套（9）相互啮合，所述外筒（5）的外壁上设有至少三个加压无扭槽（3）。本实用新型与现有技术相比的有益效果是：自动实现井下连续作业，无扭矩传递到上部连续油管，自动加压进行钻进钻井，有效避免了现有技术中因反扭矩的产生而导致的钻井设备加速老化、损坏，特别适用于侧钻水平井的钻井作业。
【IPC分类】E21B7/04
【公开号】CN204782757
【申请号】CN201520338020
【发明人】昝月, 李冠群, 谭宏中, 冯建发, 刘兴, 贺怡敏
【申请人】长江大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年5月25日