一种密封型螺杆钻具传动轴总成[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104196440 A(43)申请公布日 2014.12.10

(21)申请号 201410329683.5(22)申请日 2014.07.11

(71)申请人江汉石油钻头股份有限公司

地址430223 湖北省武汉市东湖新技术开发

区华工科技园一路五号(72)发明人常永忠 邵增元 程永

(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限

公司 42102

代理人胡建平(51)Int.Cl.

E21B 4/00(2006.01)F16J 15/16(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图3页权利要求书1页 说明书3页 附图3页

(54)发明名称

一种密封型螺杆钻具传动轴总成(57)摘要

本发明涉及一种石油钻探领域与螺杆钻具使用的密封型螺杆钻具传动轴总成。包括传动轴和套装在传动轴外的壳体，所述的传动轴开设有上下贯通的轴向孔，在壳体的内孔安设有轴承组件与传动轴相套接，在轴承组件的上方安设有上密封装置，在轴承组件的下方安设有下密封装置，由此构成密封的轴承腔，其特征在于在上密封装置的上方或下密封装置的下方开设穿通内外的压力平衡孔。本发明使上密封装置和下密封装置之间不再承受压力差，从而增强密封的轴承腔的密封性能；并可保证密封腔内外的压力平衡，从而使轴承腔密封变得更加可靠；本发明结构简单紧凑，设置合理，便于制作。CN 104196440 A CN 104196440 A

权 利 要 求 书

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1.一种密封型螺杆钻具传动轴总成，包括传动轴和套装在传动轴外的壳体，所述的传动轴开设有上下贯通的轴向孔，在壳体的内孔安设有轴承组件与传动轴相套接，在轴承组件的上方安设有上密封装置，在轴承组件的下方安设有下密封装置，由此构成密封的轴承腔，其特征在于在上密封装置的上方或下密封装置的下方开设穿通内外的压力平衡孔。

2.按权利要求1所述的密封型螺杆钻具传动轴总成，其特征在于在壳体内孔上密封装置的上方设置有上环形空腔，所述的压力平衡孔穿通壳体内外与上环形空腔相连通。

3.按权利要求2所述的密封型螺杆钻具传动轴总成，其特征在于在壳体内孔上端与传动轴之间设置有防泄漏密封装置。

4.按权利要求2所述的密封型螺杆钻具传动轴总成，其特征在于所述的上密封装置包括与壳体内孔相连的上固定密封套筒，上固定密封套筒的内孔设置有密封圈与传动轴相配置，所述的下密封装置包括与壳体下端相连的下固定密封套筒，下固定密封套筒内孔置有密封圈与传动轴相配置。

5.按权利要求4所述的密封型螺杆钻具传动轴总成，其特征在于在上密封装置的径向设置轴承腔压力平衡装置，所述的轴承腔压力平衡装置包括在上固定密封套筒的外周开设环形空腔，环形空腔的内面开孔与轴承腔相连通，在上固定密封套筒外周对应环形空腔安设有密封弹性套，并且在壳体上对应密封弹性套开设径向通孔。

6.按权利要求1所述的密封型螺杆钻具传动轴总成，其特征在于在壳体内孔下密封装置的下方设置有下环形空腔，所述的压力平衡孔穿通传动轴内外与下环形空腔相连通。

7.按权利要求6所述的密封型螺杆钻具传动轴总成，其特征在于在壳体内孔下端与传动轴之间设置有防泄漏密封装置。

8.按权利要求6所述的密封型螺杆钻具传动轴总成，其特征在于所述的上密封装置包括与传动轴外周相联的上旋转密封套筒，上旋转密封套筒的外周设置有密封圈与壳体内孔相配置，所述的下密封装置包括与传动轴下方相连的下旋转密封套筒，下旋转密封套筒的外周设置有密封圈与壳体内孔相配置。

9.按权利要求8所述的密封型螺杆钻具传动轴总成，其特征在于在下密封装置的径向设置轴承腔压力平衡装置，所述的轴承腔压力平衡装置包括在下旋转密封套筒的内孔开设环形空腔，环形空腔的内面开孔与轴承腔相连通，在下旋转密封套筒内孔对应环形空腔安设有密封弹性套，并且在传动轴上对应密封弹性套开设径向通孔。

10.按权利要求3或7所述的密封型螺杆钻具传动轴总成，其特征在于其特征在于所述的防泄漏密封装置为迷宫式密封装置。

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说 明 书

一种密封型螺杆钻具传动轴总成

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技术领域

[0001]

本发明涉及一种石油钻探领域与螺杆钻具使用的密封型螺杆钻具传动轴总成。

背景技术

在石油开采和修井中，井下动力钻具特别是螺杆钻具的应用已经越来越广泛。螺杆钻具包括旁通阀总成、马达总成、万向轴和传动轴总成，各个部分分别自上而下依次连接，其中传动轴总成主要作用是将马达产生的扭矩和转速平稳的传递给钻头，并且承担钻头的轴向压力。传动轴总成是螺杆钻具极为关键的部件，其结构性能直接关系到螺杆钻具的钻井效率和使用寿命。

[0003] 目前螺杆钻具的传动轴总成主要有开放式和密封式两种结构形式。开放式传动轴总成是以钻井液作为轴承润滑和冷却介质。密封式传动轴总成是在一个密闭腔内通过油或油脂作为轴承润滑和冷却介质。目前，密封式传动轴总成大都采用活塞式的密封平衡技术，也就是在轴承上方装有活塞式上密封装置，在轴承下方装下密封装置，其缺点是：由于钻头喷嘴会产生压降，所以从活塞式上密封装置到下密封装置会产生一个压降。这个压降会推动活塞式上密封装置沿轴线往下移动，导致润滑油不断地从下密封装置泄漏。

[0002]

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足提供一种密封性能好的密封型螺杆钻具传动轴总成。

[0005] 本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

包括传动轴和套装在传动轴外的壳体，所述的传动轴开设有上下贯通的轴向孔，在壳体的内孔安设有轴承组件与传动轴相套接，在轴承组件的上方安设有上密封装置，在轴承组件的下方安设有下密封装置，由此构成密封的轴承腔，其特征在于在上密封装置的上方或下密封装置的下方开设穿通内外的压力平衡孔。[0006] 按上述方案，在壳体内孔上密封装置的上方设置有上环形空腔，所述的压力平衡孔穿通壳体内外与上环形空腔相连通。[0007] 按上述方案，在壳体内孔上端与传动轴之间设置有防泄漏密封装置。[0008] 按上述方案，所述的上密封装置包括与壳体内孔相连的上固定密封套筒，上固定密封套筒的内孔设置有密封圈与传动轴相配置，所述的下密封装置包括与壳体下端相连的下固定密封套筒，下固定密封套筒内孔置有密封圈与传动轴相配置。[0009] 按上述方案，在上密封装置的径向设置轴承腔压力平衡装置，所述的轴承腔压力平衡装置包括在上固定密封套筒的外周开设环形空腔，环形空腔的内面开孔与轴承腔相连通，在上固定密封套筒外周对应环形空腔安设有密封弹性套，并且在壳体上对应密封弹性套开设径向通孔。

按上述方案，在壳体内孔下密封装置的下方设置有下环形空腔，所述的压力平衡

孔穿通传动轴内外与下环形空腔相连通。

[0010]

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说 明 书

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按上述方案，在壳体内孔下端与传动轴之间设置有防泄漏密封装置。[0012] 按上述方案，所述的上密封装置包括与传动轴外周相联的上旋转密封套筒，上旋转密封套筒的外周设置有密封圈与壳体内孔相配置，所述的下密封装置包括与传动轴下方相连的下旋转密封套筒，下旋转密封套筒的外周设置有密封圈与壳体内孔相配置。[0013] 按上述方案，在下密封装置的径向设置轴承腔压力平衡装置，所述的轴承腔压力平衡装置包括在下旋转密封套筒的内孔开设环形空腔，环形空腔的内面开孔与轴承腔相连通，在下旋转密封套筒内孔对应环形空腔安设有密封弹性套，并且在传动轴上对应密封弹性套开设径向通孔。[0014] 按上述方案，所述的防泄漏密封装置为迷宫式密封装置。[0015] 按上述方案，所述的轴承组件为滚动轴承组件，包括径向滚动轴承和推力滚动轴承。

[0016] 本发明的有益效果在于：1、通过设置压力平衡孔将上密封装置上方的环空与下密封装置下方的环空连通起来，使上密封装置上方的上环形空腔与下密封装置下方的下环形空腔压力趋于相等，无论钻头喷嘴所产生的钻井液压降为多大，上密封装置和下密封装置之间不再承受压力差，从而增强密封的轴承腔的密封性能；2、设置轴承腔液力平衡装置可以减少轴承腔内外的压力差，使轴承腔的密封性能得到进一步的提高；不论井温和钻井液压力的变化所产生润滑油（脂）的体积如何变化，均可以保证密封腔内外的压力平衡，从而使轴承腔密封变得更加可靠；3、通过设置防泄漏密封装置可阻止和减少钻井液的泄漏，减少钻井液的压力损耗；4、本发明结构简单紧凑，设置合理，便于制作。附图说明

[0017] 图1为本发明第一实施例的全剖视图。[0018] 图2为本发明第二实施例的全剖视图。

[0019] 图3为本发明第一实施例防泄漏装置和上密封装置的放大剖视图。[0020] 图4为本发明第一实施例下密封装置的放大剖视图。

[0021] 图5为本发明第二实施例防泄漏装置和下密封装置的放大剖视图。[0022] 图6为本发明第二实施例上密封装置的放大剖视图。

具体实施方式

[0023] 以下结合附图进一步说明本发明的实施例。[0024] 本发明的第一种实施例如图1、3、4所示，包括传动轴1和套装在传动轴外的壳体9，所述的传动轴开设有上下贯通的轴向孔，在壳体的内孔安设有轴承组件与传动轴相套接，所述的轴承组件为滚动轴承组件，包括径向滚动轴承7和推力滚动轴承8，推力滚动轴承安设在中部，径向滚动轴承安设在推力滚动轴承的两头。在轴承组件的上方安设有上密封装置，在轴承组件的下方安设有下密封装置，由此构成密封的轴承腔。所述的上密封装置包括与壳体内孔相连的上固定密封套筒5，上固定密封套筒的内孔设置有密封圈与传动轴相配置，所述的下密封装置包括与壳体下端相连的下固定密封套筒11，下固定密封套筒内

在上密孔置有密封圈与传动轴相配置。在壳体内孔上密封装置的上方设置有上环形空腔4，

封装置的上方开设穿通壳体内外的压力平衡孔3，压力平衡孔内安设有滤网，压力平衡孔穿

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说 明 书

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通壳体内外与上环形空腔相连通。压力平衡孔的开设使得上环形空腔4与壳体外下端的下环形空腔12的压力趋于相等。在壳体内孔上端与传动轴之间设置有防泄漏密封装置2，所述的防泄漏密封装置为迷宫式密封装置。在上密封装置的径向设置轴承腔压力平衡装置，所述的轴承腔压力平衡装置包括在上固定密封套筒的外周开设环形空腔13，环形空腔的内面开孔与轴承腔相连通，在上固定密封套筒外周对应环形空腔安设有密封弹性套6，密封弹性套的上下端内孔设置有凸缘与上固定密封套筒外周的环形卡槽相配置，在壳体上对应密封弹性套开设径向通孔。此外，在壳体上还设置有与密封轴承腔相连通的注油孔10，通过注油孔向轴承腔内注满润滑油（脂），使得轴承组处于一个密封的润滑油（脂）环境中。[0025] 第二个实施例如图2、5、6所示，与上一个实施例的不同之处在于所述的上密封装置包括与传动轴外周相联的上旋转密封套筒14，上旋转密封套筒的外周设置有密封圈与壳体内孔相配置，形成动密封，上旋转密封套筒的内孔也可安设密封圈与传动轴密封套接；所述的下密封装置包括与传动轴下方套接的下旋转密封套筒15，下旋转密封套筒的外周设置有密封圈与壳体内孔相配置，形成动密封。在壳体内孔下密封装置的下方设置有下环形空腔12A，在下密封装置的下方开设穿通传动轴内外的压力平衡孔3，所述的压力平衡孔穿通传动轴内外与下环形空腔相连通。压力平衡孔的开设使得上环形空腔4A与下环形空腔12A的压力趋于相等。在壳体内孔下端安设有螺套，螺套与传动轴之间设置有防泄漏密封装置2，所述的防泄漏密封装置为迷宫式密封装置。在下密封装置的径向设置轴承腔压力平衡装置，所述的轴承腔压力平衡装置包括在下旋转密封套筒的内孔开设环形空腔13，环形空腔的内面开孔与轴承腔相连通，在下旋转密封套筒内孔对应环形空腔安设有密封弹性套6，密封弹性套的上下端外周设置有凸缘与下旋转密封套筒内孔的环形卡槽相配置，并且在传动轴上对应密封弹性套开设与轴向通孔相穿通的径向通孔。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

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说 明 书 附 图

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图3

图4

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说 明 书 附 图

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图5

图6

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