一种螺杆钻具的制作方法

本实用新型涉及一种新型高速破岩井下工具，具体地说就是一种螺杆钻具，属于石油天然气钻探、地质钻探等非开挖工程领域，适用于钻探大斜度井、大位移井、定向井、水平井等中的硬质地层。

背景技术：

近年来，随着我国经济的飞速发展，对石油、天然气等资源的需求越来越多，导致浅层的油气资源已经不能满足经济的发展需求，因此，人们开始向深井、超深井等地质环境极其恶劣以及岩石可钻性极差的地层进行油气资源的开采，同时，钻井方式也由直井向大斜度井、大位移井、定向井、水平井等多种井型发展。如何提高机械钻速以及降低钻井成本成为技术人员所关注的焦点，而螺杆钻具凭借其独特的大扭矩、长寿命、高转速、多功能等优点现已发展成使用最广泛的一种高速井下动力破岩钻具，在提高机械钻速以及降低钻井成本方面发挥了独特的优势，但是，由于井深的增加、地质条件变的越来越复杂以及特别是在钻探井斜角度比较大的井型时，使得现有的螺杆钻具在井下工作的过程中也不可避免的存在以下缺陷：一是在复合钻进的过程中，使得螺杆钻具的旋转摆动加剧，导致载荷瞬间发生急剧的变化，特别是在非均质的硬质地层中，螺杆钻具承受的轴向以及径向冲击载荷不均，再加之如果钻井液的排量过大，加剧了对传动轴水眼的冲蚀，会使得钻具频繁滞动，造成传动轴在薄弱处断裂；二是在钻探井斜角度比较大的井型时，由于工具的长度比较长，不能够钻探出按照设计要求的井型倾斜角度，降低了钻井的质量以及不利于油气资源的开采；三是螺杆钻具结构比较长，增加了工具的生产成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种螺杆钻具，提高机械钻速以及岩石的破岩效率，缩短钻井周期长，降低钻井成本，同时，为了适应螺杆钻具向多元化、专业化以及专用化方向发展的需要。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种螺杆钻具，主要由旁通阀阀体、阀芯、O型圈a、弹簧、O型圈b、隔板、筛板、挡圈a、阀套、O型圈c、挡圈b、防掉接头、防掉螺帽、防掉连杆、定子橡胶壳体、定子橡胶、转子、活节a、球座、钢球、连杆、活节b、接头、垫片、上TC轴承动套、上TC轴承静套、O型圈d、半圆键、推力轴承组、隔套、承压套、半环、内壳体、下TC轴承静套、O型圈e、O型圈f、下TC轴承动圈、传动轴组成，所述的旁通阀阀体、防掉接头和定子橡胶壳体依次通过螺纹连接，所述的旁通阀阀体内部设置有阀芯和阀套，所述的定子橡胶壳体内部通过过盈配合设置有定子橡胶，所述的定子橡胶与转子啮合，所述的转子内设置有万向轴总成和传动轴总成，所述的万向轴总成包括活节a、球座、钢球、连杆和活节，所述的传动轴总成包括接头、垫片、上TC轴承动套、上TC轴承静套、O型圈d、半圆键、推力轴承组、隔套、承压套、半环、内壳体、下TC轴承静套、O型圈e、O型圈f、下TC轴承动套和传动轴。

作为优化，所述的旁通阀阀体一侧开有通孔，所述通孔内设置有挡圈a、隔板和筛板 。

作为优化，所述的阀芯与旁通阀阀体之间采用O型圈a进行密封，阀芯与阀套之间采用O型圈b进行密封，阀套与旁通阀阀体之间采用O型圈c进行密封。

作为优化，所述的弹簧设置在阀芯和阀套之间，旁通阀阀体上的台肩和挡圈b将阀芯与阀套卡在中间进行轴向定位。

作为优化，所述的活节a位于转子上部分的内部并通过螺纹进行连接，螺纹连接处的转子上开有两处退刀槽，活节a的内部含有两个球座和一个钢球，球座上开有周向均匀分布的四个通孔，活节a下端与连杆的上端以及连杆的下端与活节b的上端通过螺纹进行连接，并且端部通过焊接的方式进行固定，同样，活节b的内部也含有两个球座和一个钢球，球座上也开有周向均匀分布的四个通孔。

作为优化，所述的活节b与接头通过螺纹进行连接，接头下部为上TC轴承动套，接头与上TC轴承动套之间通过垫片进行调整之间的间隙，内壳体卡在上TC轴承动套的外部，内壳体与上TC轴承动圈之间采用过盈配合，上TC轴承静套位于内壳体与上TC轴承动套之间，上TC轴承静套的上部卡在上TC轴承动套的上部内。

作为优化，所述的上TC轴承静套的外端面与内壳体的内端面通过O型圈d进行密封，上TC轴承静套与内壳体通过半圆键进行轴向定位。

作为优化，所述的传动轴位于传动轴总成的中心部位，并且与接头和上TC轴承动套均通过螺纹进行连接。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的一种螺杆钻具将万向轴总成部分、传动轴总成部分缩入到转子内部，缩短了螺杆钻具的实际长度，降低了生产和加工成本，在钻探大斜度井、大位移井特别是弯度比较大的井型时，有利于保证井眼的轨迹以及钻井质量，有利于提高对优质油气资源的开采力度；即使在钻井的过程中，当钻井液的排量过大时，由于钻井液不会流经整个传动轴，这样将会减少对整个传动轴的破坏，而在复合钻进的过程中，使得螺杆钻具的旋转摆动加剧，导致载荷瞬间发生急剧的变化，特别是在非均质的硬质地层中，螺杆钻具承受的轴向以及径向冲击载荷不均，加剧了对传动轴水眼的冲蚀，但该水眼开在了传动轴的最厚处，即便是钻具频繁滞动，也不会造成传动轴在薄弱处快速断裂，有利于提高螺杆钻具的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型旁通阀阀体内部结构图；

图2为本实用新型防掉接头内部结构图；

图3为本实用新型定子橡胶壳体内部结构图；

图4为图3中A-A截面放大图；

图5为图3中B-B截面放大图；

图6为本实用新型定子橡胶壳体局部放大图；

其中，1、旁通阀阀体；2、阀芯；3、O型圈a；4、弹簧；5、O型圈b；6、隔板；7、筛板；8、挡圈a；9、阀套；10、O型圈c；11、挡圈b；12、防掉接头；13、防掉螺帽；14、防掉连杆；15、定子橡胶壳体；16、定子橡胶；17、转子；18、活节a；19、球座；20、钢球；21、连杆；22、活节b；23、接头；24、垫片；25、上TC轴承动套；26、上TC轴承静套；27、O型圈d；28、半圆键；29、推力轴承组；30、隔套；31、承压套；32、半环；33、内壳体；34、下TC轴承静套；35、O型圈e；36、O型圈f；37、下TC轴承动圈；38、传动轴。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种螺杆钻具，主要由旁通阀阀体、阀芯、O型圈a、弹簧、O型圈b、隔板、筛板、挡圈a、阀套、O型圈c、挡圈b、防掉接头、防掉螺帽、防掉连杆、定子橡胶壳体、定子橡胶、转子、活节a、球座、钢球、连杆、活节b、接头、垫片、上TC轴承动套、上TC轴承静套、O型圈d、半圆键、推力轴承组、隔套、承压套、半环、内壳体、下TC轴承静套、O型圈e、O型圈f、下TC轴承动圈、传动轴等组成，其特征在于外壳部分，旁通阀阀体1、防掉接头12、定子橡胶壳体15依次通过螺纹丝扣相连；在旁通阀阀体1内，旁通阀阀体1一侧开有一通孔，通孔内从外向里依次含有挡圈a8、隔板6、筛板 7、隔板6，阀芯2与旁通阀阀体1之间采用O型圈a3进行密封，阀芯2下部开有周向均匀分布的5个通孔，阀芯2与阀套9之间采用O型圈b5进行密封，阀套9与旁通阀阀体1之间采用O型圈c10进行密封，旁通阀阀体1、阀芯2、阀套9配合部位以及O型圈a3、O型圈b5、O型圈c10均涂优质黄油进行装配，当装配之后用木棒推动阀芯2能够轻松进行滑动，弹簧4卡在阀芯2和阀套9之间，旁通阀阀体1上的台肩和挡圈b11将阀芯2与阀套9卡在中间进行轴向定位；防掉接头12内，防掉连杆14上端与防掉螺帽13以及防掉连杆14下端与转子17都是通过螺纹进行连接，防掉螺帽13的外径要大于防掉接头12内台肩的内径；定子橡胶壳体15内，定子橡胶16与定子橡胶壳体15采用过盈配合，并且将定子橡胶16硫化在定子橡胶壳体15上，定子橡胶16与转子17的头数比为5:6，定子橡胶16与转子17进行配合以此进行传递动力；活节a18位于转子17上部分的内部并通过螺纹进行连接，螺纹连接处的转子17上开有两处退刀槽，活节a18的内部含有两个球座19和一个钢球20，球座19上开有周向均匀分布的4个通孔，活节a18下端与连杆21的上端以及连杆21的下端与活节b22的上端通过螺纹进行连接，并且端部通过焊接的方式进行固定，同样，活节b22的内部也含有两个球座19和一个钢球20，球座19上也开有周向均匀分布的4个通孔，活节a18、球座19、钢球20、连杆21、活节22组成万向轴总成，万向轴总成为球瓣式万向轴；活节b22与接头23通过螺纹进行连接，接头23下部为上TC轴承动套25，接头23与上TC轴承动套25之间通过垫片24进行调整之间的间隙，内壳体33卡在上TC轴承动套25的外部，内壳体33与上TC轴承动圈25之间采用过盈配合，上TC轴承静套26位于内壳体33与上TC轴承动套25之间，上TC轴承静套26的上部卡在上TC轴承动套25的上部内，并且上TC轴承静套26与上TC轴承动套25采用烧结体进行链接，上TC轴承静套26的外端面与内壳体33的内端面通过O型圈d27进行密封，上TC轴承静套26与内壳体33通过半圆键28进行轴向定位，推力轴承组29位于上部上TC轴承动套25、上TC轴承静套26与下部隔套30、承压套31之间，承压套31位于隔套30的内部，承压套31与隔套30之间采用间隙配合，承压环31下部与半环32相连接，共含有2个半环32，半环32与隔套30之间留有1-2mm间隙，隔套30下部与下TC轴承静套34相连接，下TC轴承静套34周向上开有均匀分布的6个斜通孔，并且与中心线成30°夹角，下TC轴承静套34位于内壳体33的内部通过螺纹进行连接，螺纹连接部分涂680胶，利用O型圈e35对下TC轴承静套34和内壳体33进行密封，下TC轴承静套34位于定子橡胶壳体15的内部，并且通过2个O型圈f36进行密封，下TC轴承动套37位于下TC轴承静套34与传动轴38之间，下TC轴承动套37周向上开有均匀分布的6个斜通孔，并且与中心线成30°夹角，下TC轴承动套37与下TC轴承静套34通过烧结体进行固定，接头23、垫片24、上TC轴承动套25、上TC轴承静套26、O型圈d27、半圆键28、推力轴承组29、隔套30、承压套31、半环32、内壳体33、下TC轴承静套34、O型圈e35、O型圈f36、下TC轴承动套37、传动轴38组成传动轴总成，传动轴总成组装后主轴转动要灵活，传动轴38位于传动轴总成的中心部位，与接头23、上TC轴承动套25通过螺纹进行连接，并且螺纹连接部位涂680胶进行固定，传动轴38周向上也开有均匀分布的6个斜通孔，并且也与中心线成30°夹角。

螺杆钻具作为一种以泥浆为主要动力的井下工具，在工作的过程中，泥浆泵输出的泥浆，流经旁通阀以及防掉接头进入马达，此时在马达进出口形成一定的压差推动马达的转子进行旋转，并将扭矩和转速传递给转子内部的万向轴总成部分，然后由万向轴总成部分通过接头带动传动轴总成部分进行高速的旋转，以此，由钻头进行高速破岩，提高机械钻速和破岩效率，同时，马达转子出口流出的泥浆依次经下TC轴承静套斜通孔、下TC轴承动套斜通孔以及传动轴的斜通孔流入到传动轴的中心孔，最终经传动轴的中心孔流入到钻头。

上述具体实施方式仅是本实用新型的具体个案，本实用新型的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本实用新型权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本实用新型的专利保护范围。