專利名稱：一種具有壓力補償功能的油密封螺桿鉆具傳動軸總成的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于石油天然氣鉆井中的油密封螺桿鉆具傳動軸總成，特別適合于氣基流體鉆井工藝及高溫強振動的泥漿介質(zhì)深井、超深井鉆探過程使用的具有壓力補償功能的油密封螺桿鉆具傳動軸總成。
背景技術：
螺桿鉆具是石油鉆井或修井作業(yè)時使用的一種井下動力工具之一，傳動軸總成是螺桿鉆具的四大主要部件之一，也是最易失效的部件之一，其作用是將馬達的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞給鉆頭，同時承受鉆進過程中產(chǎn)生的軸向和徑向載荷。傳動軸總成包括傳動軸、傳動軸殼體、徑向軸承、推力軸承組、下短節(jié)等部件。近年來國內(nèi)外油氣田的招標作業(yè)，甲方都要求使用空氣鉆井，空氣鉆井具有大幅提高機械鉆速、有效發(fā)現(xiàn)及保護油氣層等技術優(yōu)勢， 但同時它對井下鉆具特別是對螺桿鉆具提出了更高的要求。在空氣鉆井中常規(guī)的螺桿鉆具由于缺乏足夠的流體潤滑無法使用；近年來出現(xiàn)的油密封傳動軸螺桿鉆具經(jīng)過現(xiàn)場實驗亦無法較好地阻止氣基循環(huán)介質(zhì)(純氣、氣固、氣固液)的侵入，使用壽命低，通常使用40 50 小時即失效，這不僅導致頻繁起下鉆，而且軸承卡死容易引發(fā)鉆井事故，從而帶來較大經(jīng)濟損失并大幅降低鉆井效率。目前國內(nèi)已有的傳動軸密封裝置用于深井泥漿鉆井中時，由于自身密封能力的原因，導致使用效果差，使用壽命短，無法滿足使用要求，這甚至限制了帶密封裝置螺桿鉆具在深井中的應用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了提供一種密封性能好、壽命長、耐磨損及耐高溫高壓的螺桿鉆具傳動軸總成，延長螺桿鉆具傳動軸在惡劣工況下的使用壽命，特提出一種具有壓力補償功能的油密封螺桿鉆具傳動軸總成。為了達到上述目的，本實用新型解決此技術問題所采用的技術方案是一種具有壓力補償功能的油密封螺桿鉆具傳動軸總成，是由傳動軸、下短節(jié)、傳動軸殼體、活塞缸體密封裝置、套筒、壓力補償裝置、注油孔等組成，其結(jié)構特征是活塞缸體密封裝置安裝在傳動軸和傳動軸殼體配合形成的空間內(nèi)，其上部靠傳動軸殼體內(nèi)孔臺肩定位，下部為上徑向軸承靜套，外部與傳動軸殼體配合，內(nèi)部與套筒配合；套筒與傳動軸外壁配合，上徑向軸承動套安裝在套筒下面；上徑向軸承靜套和上徑向軸承動套下面安裝推力軸承組；外支撐套和內(nèi)支撐套安裝在推力軸承組下面，外支撐套與傳動軸殼體配合，內(nèi)支撐套與傳動軸配合； 下短節(jié)位于外支撐套下面，通過螺紋與傳動軸殼體連接，下短節(jié)圓周上有注油孔，頂絲安裝在注油孔內(nèi)；下徑向軸承動套安裝在內(nèi)支撐套下面，靠傳動軸軸肩定位；壓力補償裝置安裝在下短節(jié)圓周上的孔內(nèi)?；钊左w密封裝置由活塞缸體、滾針軸承、軸承擋圈、彈性擋圈、動密封圈和0型密封圈組成；動密封圈和0型密封圈安裝在活塞缸體對應的密封槽內(nèi)，滾針軸承安裝在活塞缸體內(nèi)孔中，靠軸承擋圈和彈性擋圈定位；滾針軸承與套筒的接觸面鍍一層鉻，其厚度為0. 05 0. 20mm,以增加接觸面的防腐蝕性能和耐磨性。壓力補償裝置由動密封圈、擋板，彈性擋圈、0型密封圈、壓力補償套和圓錐螺旋彈簧組成；動密封圈安裝在下短節(jié)內(nèi)孔中的密封槽內(nèi)，圓錐螺旋彈簧安裝在壓力補償套內(nèi)，靠擋板和彈性擋圈定位，0型密封圈安裝在擋板的密封槽內(nèi)，起密封作用。動密封圈具有多個波形組成的流體動力潤滑邊和一條尖的、直的隔離邊；密封圈安裝到密封槽內(nèi)，波形邊與直邊同時與軸表面接觸，形成特殊的密封“唇部”。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有的有益效果是(1)本實用新型密封裝置接觸面靠滾針軸承配合，具有密封性能好、壽命長、耐高溫高壓及摩擦系數(shù)小的效果；(2)應用的動密封圈具有密封接觸區(qū)潤滑效果好、密封壓力高、磨損低、扭矩小及摩擦生熱少等特點；(3)本實用新型結(jié)構簡單、成本低，可以滿足氣基流體鉆井和惡劣工況下的泥漿鉆井施工需要，可用于氣基流體鉆井和高溫強振動的泥漿介質(zhì)鉆井中。

圖1是本實用新型一種具有壓力補償結(jié)構的油密封螺桿鉆具傳動軸總成的結(jié)構示意圖；圖2是本傳動軸總成中活塞缸體密封裝置的結(jié)構示意圖；圖3是本傳動軸總成中壓力補償裝置的結(jié)構示意圖。圖中1.傳動軸，2.下短節(jié)，3.下徑向軸承動套，4.推力軸承組，5.傳動軸殼體， 6.活塞缸體密封裝置，7.套筒，8.上徑向軸承靜套，9.上徑向軸承動套，10.外支撐套， 11.內(nèi)支撐套，12.鎖緊套，13.頂絲，14.壓力補償裝置，15.滾針軸承，16.動密封圈，17. 0 型密封圈，18. 0型密封圈，19.動密封圈，20.注油孔，21.軸承擋圈，22.彈性擋圈，23.動密封圈，24.擋板，25.彈性擋圈，26. 0型密封圈，27.壓力補償套，28.圓錐螺旋彈簧，29.動密封圈，30.活塞缸體。
具體實施方式
如圖1，圖2，圖3所示，本實用新型一種具有壓力補償結(jié)構的油密封螺桿鉆具傳動軸總成，是由傳動軸1、下短節(jié)2、傳動軸殼體5、活塞缸體密封裝置6、套筒7、壓力補償裝置 14、注油孔20等組成，其結(jié)構特征是活塞缸體密封裝置14安裝在傳動軸1和傳動軸殼體 5配合形成的空間內(nèi)，其上部靠傳動軸殼體5內(nèi)孔臺肩定位，下部為上徑向軸承靜套8，外部與傳動軸殼體5配合，內(nèi)部與套筒7配合；套筒7與傳動軸1外壁配合，上徑向軸承動套9 安裝在套筒7下面；上徑向軸承靜套8和上徑向軸承動套9下面安裝推力軸承組4 ；外支撐套10和內(nèi)支撐套11安裝在推力軸承組4下面，外支撐套10與傳動軸殼體5配合，內(nèi)支撐套11與傳動軸1配合；下短節(jié)2位于外支撐套10下面，通過螺紋與傳動軸殼體5連接，下短節(jié)2圓周上有注油孔20，通過注油孔20向密封腔內(nèi)注入潤滑油，頂絲13安裝在注油孔 20內(nèi)；下徑向軸承動套9安裝在內(nèi)支撐套11下面，靠傳動軸1軸肩定位；壓力補償裝置14 安裝在下短節(jié)2圓周上的孔內(nèi)?；钊左w密封裝置6由活塞缸體30、滾針軸承15、軸承擋圈21、彈性擋圈22、動密封圈16、動密封圈19、0型密封圈17和0型密封圈18組成；動密封圈16、19和0型密封圈 17、18安裝在活塞缸體30對應的密封槽內(nèi)，滾針軸承15安裝在活塞缸體30內(nèi)孔中，靠軸承擋圈21和彈性擋圈22定位；滾針軸承15與套筒7的接觸面鍍一層鉻，其厚度為0. 05 0. 20mm,以增加接觸面的防腐蝕性能和耐磨性。壓力補償裝置14由動密封圈23、動密封圈29、擋板M，彈性擋圈25、0型密封圈 26、壓力補償套27和圓錐螺旋彈簧觀組成；動密封圈23J9安裝在下短節(jié)2內(nèi)孔中的密封槽內(nèi)，圓錐螺旋彈簧觀安裝在壓力補償套27內(nèi)，靠擋板M和彈性擋圈25定位，0型密封圈沈安裝在擋板M的密封槽內(nèi)，起密封作用，當密封腔內(nèi)的壓力變化時，通過圓錐螺旋彈簧觀的伸縮來調(diào)整密封腔內(nèi)的壓力。動密封圈16和動密封圈23具有多個波形組成的流體動力潤滑邊和一條尖的、直的隔離邊；密封圈安裝到密封槽內(nèi)，波形邊與直邊同時與軸表面接觸，形成特殊的密封“唇部”；在環(huán)境介質(zhì)一側(cè)，波形密封邊緣可以防止磨礪性物質(zhì)進入密封內(nèi)表面，速度分量產(chǎn)生流體動力潤滑作用，穩(wěn)定速度下使得整個密封接觸區(qū)都處于完全流體動力潤滑狀態(tài)。
權利要求1.一種具有壓力補償功能的油密封螺桿鉆具傳動軸總成，是由傳動軸(1)、下短節(jié) (2)、傳動軸殼體(5)、活塞缸體密封裝置(6)、套筒(7)、壓力補償裝置(14)、注油孔(20)等組成，其結(jié)構特征是活塞缸體密封裝置(6)安裝在傳動軸(1)和傳動軸殼體(5)配合形成的空間內(nèi)，其上部靠傳動軸殼體(5)內(nèi)孔臺肩定位，下部為上徑向軸承靜套(8)，外部與傳動軸殼體(5)配合，內(nèi)部與套筒(7)配合；套筒(7)與傳動軸(1)外壁配合，上徑向軸承動套 (9)安裝在套筒(7)下面；上徑向軸承靜套(8)和上徑向軸承動套(9)下面安裝推力軸承組 (4)；外支撐套(10)和內(nèi)支撐套(11)安裝在推力軸承組(4)下面，外支撐套(11)與傳動軸殼體(5 )配合，內(nèi)支撐套(11)與傳動軸(1)配合；下短節(jié)(2 )位于外支撐套(10 )下面，通過螺紋與傳動軸殼體(5)連接，下短節(jié)(2)圓周上有注油孔(20)，頂絲(13)安裝在注油孔(20) 內(nèi)；下徑向軸承動套(3)安裝在內(nèi)支撐套(11)下面，靠傳動軸(1)軸肩定位；壓力補償裝置 (14)安裝在下短節(jié)(2)圓周上的孔內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有壓力補償功能的油密封螺桿鉆具傳動軸總成，其特征是活塞缸體密封裝置(6)由活塞缸體(30)、滾針軸承(15)、軸承擋圈(21)、彈性擋圈 (22 )、動密封圈(16 )、動密封圈(19 )、0型密封圈(17 )和0型密封圈(18 )組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的具有壓力補償功能的油密封螺桿鉆具傳動軸總成，其特征是壓力補償裝置(14)由動密封圈(23)、動密封圈(29)、擋板(24)，彈性擋圈(25)、0型密封圈(26)、壓力補償套(27)和圓錐螺旋彈簧(28)組成。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的具有壓力補償功能的油密封螺桿鉆具傳動軸總成，其特征是套筒(7)與滾針軸承(15)的接觸面鍍一層鉻，其厚度為0. 05 0. 20mm,以增加接觸面的防腐蝕性能和耐磨性。
專利摘要本實用新型涉及一種用于石油天然氣鉆井的具有壓力補償功能的油密封螺桿鉆具傳動軸總成。其技術方案是油密封螺桿鉆具傳動軸總成包括活塞缸體密封裝置和壓力補償裝置，活塞缸體密封裝置由活塞缸體、滾針軸承、軸承擋圈、彈性擋圈、動密封圈和O型密封圈組成，其上部靠傳動軸殼體內(nèi)孔臺階定位，下部為上徑向軸承靜套；壓力補償裝置由動密封圈、O型密封圈、擋板、彈性擋圈、圓錐螺旋彈簧和壓力補償套組成，其安裝在下短節(jié)圓周上的孔內(nèi)；活塞缸體密封裝置和壓力補償裝置之間形成密封腔，并具有壓力補償功能。本實用新型具有密封性能好、壽命長、耐高溫高壓、摩擦系數(shù)小及結(jié)構簡單等優(yōu)點，可用于氣體鉆井和高溫強振動的泥漿介質(zhì)鉆井中。
文檔編號E21B17/00GK202152631SQ201120286730
公開日2012年2月29日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權日2011年8月9日
發(fā)明者石昌帥, 祝效華, 賈彥杰 申請人:西南石油大學