一种推力轴承及螺杆钻具的制作方法

本实用新型涉及油气田钻采领域，尤其是指一种新型推力轴承及螺杆钻具。

背景技术：

螺杆钻具是指在定向井、水平井等钻井作业时提供的井下动力的钻井工具，又称定排量马达，是一种以钻井液为动力液的井下动力钻具。泥浆泵泵出的钻井液从钻柱进入螺杆钻具的马达，在马达的两端形成一定压力差，推动马达的转子旋转，并将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头。其基本结构如图1所示，由旁通阀总成1、马达总成2、万向轴总成3、传动轴总成4组成。其中4传动总成是螺杆钻具工作中的主要受力部件，承受工作中的轴向力及各种震动，传动轴总成中的tc轴承组主要承受径向力，推力轴承组主要承受轴向力。但在跳动等影响下，推力轴承组要求也承受一定的径向力。

在老井修井及开窗侧钻作业过程中，通过钻井管柱所施加到小尺寸螺杆钻具上的钻压主要由小尺寸螺杆钻具传动轴的推力轴承组承担。由于小尺寸螺杆钻具空间受限，目前的推力轴承组以及采用目前推力轴承组的螺杆钻具不能满足工况需求。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种推力轴承及螺杆钻具，该推力轴承简化了受力模式，且为一体化设计，具有免安装、承载力强的优点，并且采用该推力轴承的螺杆钻具具有体积小的特点，可满足石油天然气行业中老井修井及开窗侧钻的生产需求。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种推力轴承，该推力轴承包括：外圈、滚珠、定位滚珠及内圈，其中，

外圈为圆桶状结构，圆桶状结构的底部设置一面积小于底部面积的圆孔；

内圈为环状结构，内圈设置于外圈内部；

圆桶状结构的底部设置有第一环形沟槽；

内圈的底部设置有第二环形沟槽；

滚珠同时位于第一环形沟槽及第二环形沟槽中；

圆桶状结构的内侧壁设置有第三环形沟槽；

内圈的侧壁设置有第四环形沟槽；

定位滚珠位于第三环形沟槽及第四环形沟槽中；

一实施例中，外圈和滚珠接触点与内圈和滚珠的接触点之间的连线经过滚珠的球心。

一实施例中，圆桶状结构的外侧壁上设置有压帽及与第四环形沟槽连通的通孔，其中，通过通孔，可将定位滚珠送入第三环形沟槽及第四环形沟槽中，压帽用于封堵通孔。

一实施例中，第一环形沟槽与第二环形沟槽的尺寸相同；第三环形沟槽与第四环形沟槽的尺寸相同。

一实施例中，滚珠及定位滚珠的材质为合金钢。

一实施例中，滚珠直径为7-10mm；定位滚珠直径为2-5mm。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种螺杆钻具，该螺杆钻具包括：上述推力轴承、旁通阀总成、马达总成、万向轴总成及传动轴总成。

一实施例中，螺杆钻具包括：旁通阀总成、马达总成、万向轴总成及传动轴总成。

一实施例中，传动轴总成包括：tc轴承组及推力轴承组。

一实施例中，推力轴承组包括上述推力轴承。

本实用新型实施例所提供的推力轴承，通过将外圈与滚珠的接触点、内圈和滚珠的接触点、以及滚珠球心设置为一水平线，使其具有结构尺寸小、轴向承载力强的优点，能够有效地满足小尺寸螺杆钻具尺寸空间小的要求，并且通过设置定位滚珠及定位环形沟槽，可以使推力轴承结构上具有一体化的优点，免去使用前安装的工作，大大提高了工作效率，另外，采用本实用新型实施例所提供的推力轴承的螺杆钻具，大大简化了其传动轴总成结构，扩展传动轴总成的功能，实现传动轴与开窗侧钻工具一体化的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的推力轴承结构剖面示意图；

图2为本实用新型实施例的推力轴承中底部俯视示意图；

图3为本实用新型实施例的推力轴承中外圈、滚珠及内圈接触关系示意图；

图4为本实用新型实施例的推力轴承中通孔位置示意图；

图5为本实用新型实施例的推力轴承中压帽位置示意图；

图6为本实用新型实施例的螺杆钻具中结构剖面示意图；

图7为本实用新型实施例的螺杆钻具中推力轴承组及tc轴承组位置关系示意图。

附图标号：

1、外圈；

2、滚珠；

3、定位滚珠；

4、内圈；

5、压帽；

6、通孔；

7、底部；

8、圆孔；

9、环形沟槽；

10、旁通阀总成；

11、马达总成；

12、万向轴总成；

13、传动轴总成；

14、推力轴承组；

15、tc轴承组。

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明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

由于本申请的推力轴承安装在螺杆钻具内传动轴总成中，基于此，本实用新型实施例提供一种推力轴承及应用该种推力轴承的螺杆钻具。

如图1所示，该推力轴承包括：外圈1、滚珠2、定位滚珠3及内圈4，其中，外圈1为圆桶状结构，如图2所示，该桶状结构的底部7留有一圆孔8，可以理解的是，该圆孔8的面积小于桶状结构的底部7的面积，内圈4与外圈1可通过滚珠2以转动轴r为轴心相对转动，如图1所示。

一实施例中，如图2所示，该底部7上设置有环形沟槽9，用于放置滚珠2(图中未出示)。

内圈4为一环状结构，可以理解的是，该环状结构的底面圆的圆心与底部7的圆心及圆孔8的圆心在转动轴r上。内圈4底部设置有与环形沟槽9相对应的环形沟槽，滚珠2同时位于环形沟槽9及与环形沟槽9相对应的环形沟槽中，且与两个环形沟槽槽壁同时接触。

如图1所示，外圈1内侧壁设置有定位环形沟槽，同样地，内圈4侧壁上也设置有相对应的、尺寸相同的定位环形沟槽，定位滚珠3同时位于两个定位环形沟槽中，且与两个定位环形沟槽槽壁同时接触。可以理解的是，在推力轴承运行过程中，定位滚珠3用于限定外圈1和内圈4之间的相互位置关系。

一实施例中，上述环形沟槽及定位环形沟槽横切面均为半圆形。

可以理解的是，推力轴承高速运转时可承受轴向载荷，但不能承受径向载荷。如图3所示，外圈1与滚珠2的接触点a与内圈4和滚珠2的接触点b之间的连线穿过滚珠2的球心点o。采用此推力轴承的螺杆钻具，只需承受轴向力即可，而径向力通过径向轴承来承担。

一实施例中，如图1及图4所示，外圈1外侧壁上设置有一通孔6，定位滚珠3通过通孔6进入到外圈1及内圈4的定位环形沟槽所形成的空间内。可以理解的是，在将定位滚珠3安装完毕之后，推力轴承结构上为一体化，免去在使用前需将其组装的工作。

进一步的，如图5所示，外圈1外侧壁上设置有压帽5，用于封堵通孔6。

在一个具体实施例中，滚珠2及定位滚珠3的材质可为合金钢。在具体实施时，滚珠2及定位滚珠3的材质可选用铬镍钢合金钢。

在一个具体实施例中，滚珠2直径范围可为7-10mm；

在一个具体实施例中，定位滚珠3直径范围可为2-5mm。

如图6所示，一种采用本申请所提供的推力轴承的螺杆钻具包括：推力轴承(图中未出示)、旁通阀总成10、马达总成11、万向轴总成12及传动轴总成13。

一实施例中，旁通阀总成10与马达总成11连接；马达总成11与万向轴总成12连接；万向轴总成12与传动轴总成13连接。

一实施例中，如图7所示，传动轴总成13包括推力轴承组14及tc轴承组15。进一步地，推力轴承组14采用本申请所提供的推力轴承。

本实用新型实施例所提供的推力轴承，通过将外圈与滚珠的接触点、内圈和滚珠的接触点、以及滚珠球心设置为一水平线，使其具有结构尺寸小、轴向承载力强的优点，能够有效地满足小尺寸螺杆钻具尺寸空间小的要求，并且通过设置定位滚珠及定位环形沟槽，可以使推力轴承结构上具有一体化的优点，免去使用前安装的工作，大大提高了工作效率，另外，采用本实用新型实施例所提供的推力轴承的螺杆钻具，大大简化了其传动轴总成结构，扩展传动轴总成的功能，实现传动轴与开窗侧钻工具一体化的需求。

在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本实用新型的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。