一种取心钻进用涡轮钻支承节的制作方法

本实用新型涉及一种取心钻进用钻具，尤其是一种采用标准推力球轴承结构的取心钻进用涡轮钻支承节，属于地质岩心钻探领域。

背景技术：

随着浅部矿物资源的逐渐枯竭，资源开发不断走向地球深部。深部资源勘探面临井底高温的问题，涡轮钻具的高温适应性使其在深部钻井施工中具有明显的优势，因此涡轮钻具将在深部地质岩心钻探、地热勘探、深部科学钻探等领域得到广泛应用。

传统涡轮钻具主要用于全面钻进，特别是其支撑节，设计追求单次入井寿命，结构复杂，现场维修繁琐。传统支撑节多采用角接触多列推力球轴承来承担钻压，而每列角接触推力球轴承的工作特点是“受力小，转速高”，即每列角接触推力球轴承可以平均承担钻进时的钻压，但每列角接触推力球轴承的转速均与涡轮输出轴转速相同，需要专门厂家定制，造价高。对于地质岩心钻探，特别是提钻取心钻进，岩心筒打满或者不进尺时均需要提钻，因此钻具每次入井的工作时间相对较短，一般具有低成本特性。传统的支撑节不适合提钻取心钻进的频繁起下钻及低成本钻进的特点。

技术实现要素：

本实用新型提供一种采用标准推力球轴承结构的取心钻进用涡轮钻支承节，旨在优化涡轮钻支承节结构，降低涡轮钻提钻取心钻进的施工成本。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种取心钻进用涡轮钻支承节，由壳系和轴系组成；所述壳系包括外壳和下接头，所述外壳上端与涡轮节壳接头连接，外壳下端与下接头连接，在外壳的内腔中设置内台阶，所述内台阶上设有轴系穿过孔；所述轴系布置在壳系内腔中，包括螺母、第一轴承组、第二轴承组、过渡垫圈、径向轴承内圈和输出轴，所述第一轴承组、第二轴承组均为串联装配的推力球轴承组件，所述输出轴为空心结构的阶梯轴，输出轴上端与涡轮节轴接头连接，所述螺母、第一轴承组、第二轴承组、过渡垫圈、径向轴承内圈从上到下依次套装在输出轴上，其中螺母、第一轴承组位于外壳内台阶的上方，所述第二轴承组、过渡垫圈、径向轴承内圈位于外壳内台阶的下方。

上述取心钻进用涡轮钻支承节，所述第一轴承组中每副推力球轴承的紧圈在上、松圈在下依次排列。

上述取心钻进用涡轮钻支承节，所述第二轴承组中每副推力球轴承的松圈在上、紧圈在下依次排列。

上述取心钻进用涡轮钻支承节，所述输出轴的空心结构形成钻井液的主通道；所述外壳内台阶上设有轴向过流孔，所述径向轴承内圈的外壁上设有轴向过流槽，由轴系与壳系零部件之间间隙、轴向过流孔和轴向过流槽形成形成冷却通道。

上述取心钻进用涡轮钻支承节，在输出轴的侧壁上设置径向过流孔，所述径向过流孔与第一轴承组、第二轴承组的安装位置相对应。

上述取心钻进用涡轮钻支承节，所述下接头与径向轴承内圈配合形成一副完整的径向轴承。

本实用新型在采用上述技术方案后，具有如下技术进步的效果：

本实用新型采用标准的推力球轴承作为支撑节的工作轴承，具有通用性强，造价低，便于维修的特点，由于推力球轴承“受力大，转速低”的工作特性更符合地质岩心钻探，特别是提钻取心钻进频繁起下钻的施工特点，更有利于涡轮钻具大范围的推广应用；本实用新型在外壳的内腔中设置了带有轴系穿过孔的内台阶，保证了第一轴承组和第二轴承组的轴向定位，更便于轴系零部件的可靠装配；本实用新型在输出轴的侧壁上设置了与第一轴承组、第二轴承组的安装位置相对应的径向过流孔，当钻井液在主通道和冷却通道内流动时，主通道和冷却通道中流速差导致压差，因此钻井液可在输出轴的径向过流孔处形成对流，对第一轴承组和第二轴承组进行冷却。综上所述，本实用新型优化了涡轮钻支承节的结构，从而降低了涡轮钻提钻取心钻进的施工成本。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是图1中A-A剖面结构示意图；

图3是图1中B-B剖面结构示意图；

图4是外壳剖面结构示意图；

图5是图4中C-C剖面结构示意图；

图6是输出轴剖面结构示意图；

图7是第一轴承组结构示意图；

图8是第二轴承组结构示意图；

图9是钻井液流向示意图。

图中各标号表示为：1、涡轮节壳接头，2、涡轮节轴接头，3、螺母，4、第一轴承组，5、外壳，5-1、内台阶，5-2、轴系穿过孔，5-3、轴向过流孔，6、第二轴承组，7、过渡垫圈，8、径向轴承内圈，8-1、轴向过流孔，9、下接头，10、输出轴，10-1、空心结构，10-2、径向过流孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明：

参看图1、图4、图5、图6，本实用新型为一种取心钻进用涡轮钻支承节，它由壳系和轴系组成；所述壳系包括外壳5和下接头9，所述外壳5上端与涡轮节壳接头1连接，外壳5下端与下接头9连接，在外壳5的内腔中设置内台阶5-1，所述内台阶5-1上设有轴系穿过孔5-2；所述轴系布置在壳系内腔中，包括螺母3、第一轴承组4、第二轴承组6、过渡垫圈7、径向轴承内圈8和输出轴10，所述第一轴承组4、第二轴承组6均为串联装配的推力球轴承组件，所述输出轴10为空心结构的阶梯轴，输出轴10上端与涡轮节轴接头2连接，所述螺母3、第一轴承组4、第二轴承组6、过渡垫圈7、径向轴承内圈8从上到下依次套装在输出轴10上，其中螺母3、第一轴承组4位于外壳内台阶5-1的上方，通过螺母3、外壳内台阶5-1上端面实现第一轴承组4的轴向定位，所述第二轴承组6、过渡垫圈7、径向轴承内圈8位于外壳内台阶5-1的下方，通过外壳内台阶5-1下端面、过渡垫圈7实现第二轴承组6的轴向定位；所述下接头9与径向轴承内圈8配合形成一副完整的径向轴承。

参看图1、图3、图5、图6，在本实用新型所述的取心钻进用涡轮钻支承节中，所述输出轴10的空心结构10-1形成钻井液的主通道，在输出轴10的侧壁上设置径向过流孔10-2，所述径向过流孔10-2与第一轴承组4、第二轴承组6的安装位置相对应；所述外壳5的内台阶5-1上设有轴向过流孔5-3，所述径向轴承内圈8的外壁上设有轴向过流槽8-1，由轴系与壳系零部件之间间隙、轴向过流孔5-2和轴向过流槽8-1形成形成冷却通道。

参看图1、图7，在本实用新型所述的取心钻进用涡轮钻支承节中，所述第一轴承组4中每副推力球轴承的紧圈在上、松圈在下依次排列。

参看图1、图8，在本实用新型所述的取心钻进用涡轮钻支承节中，所述第二轴承组6中每副推力球轴承的松圈在上、紧圈在下依次排列。

本实用新型为一种取心钻进用涡轮钻支承节，在其工作过程中，当钻具未下到井底划眼钻进时，输出轴10在取心钻具自重和钻井液推力的作用下受向下的力。输出轴10通过螺母3和第一轴承组4把该向下的力传递到外壳5，由外壳5通过螺纹连接结构将该向下的力传递给钻柱。当正常取心钻进时，输出轴10在钻压作用下受向上的力，输出轴10通过径向轴承内圈8、过渡垫圈7、第二轴承组6，把该向上的力传递到外壳5，外壳5通过螺纹结构把该力传递到钻柱。参看图9，在涡轮钻具处于工作状态时，钻井液主通道为输出轴10的空心结构10-1形成的通道，少部分钻井液从壳系和轴系之间的间隙、轴向过流孔5-2和轴向过流槽8-1流过，形成冷却通道(图中实线箭头表示主通道中钻进液的流动方向，虚线箭头表示冷却通道中钻进液的流动方向)，由于钻井液在主通道和冷却通道中存在流速差，从而形成压差，在输出轴10的径向过流孔10-2处形成对流，可有效地对第一轴承组4和第二轴承组6进行冷却。