旋力增扭驱动装置

本发明涉及涡旋混合器，具体为旋力增扭驱动装置。

背景技术：

1、随着我国地下资源勘探开发程度的加快，石油、地矿等行业领域的钻探深度越来越大，在钻进过程中面临的地层环境及钻进工艺难题越来越复杂，勘探开采难度不断加大；在深井或超深井的钻进过程中，随着井深的增加，岩石硬度及塑性增大，研磨性增强，可钻性变差，岩层不均质性强，钻头在旋转切削过程中产生剧烈的卡滑振动，不仅损伤钻头切削齿、降低钻头的使用寿命，而且严重影响钻井破岩效率；

2、针对钻头卡滑振动问题，国内外近些年开展了大量研究，也设计研发了扭转冲击钻井技术及配套专用扭转冲击工具，即在pdc钻头的上方安装专用扭转冲击工具，用于给钻头提供周期性的低幅高频扭向冲击效应，可以大幅度减少或消除pdc钻头的卡滑振动，但现场实践应用发现，现有扭转冲击器存在以下问题：

3、（1）内部结构复杂，连接件、活动件多，磨损冲蚀快，降低了使用寿命；

4、（2）工作压降高，地面机泵设备长时间处于高负载状态，不利于设备的安全稳定运行；

5、（3）外观尺寸较长，不能完全满足定向井导向钻井工艺的要求；

6、（4）冲击能较小，虽然冲击频率高，但冲击能量小，缓解钻头卡滑振动效果有限；

7、现有扭转冲击钻井技术使用的扭转冲击工具的工作原理是利用液动能驱动内部摆锤往复摆动产生冲击效应，即将液动能转化为机械能，因此冲击参数与地面机泵性能参数（排量、泵压）密切相关，可调范围有限，如公开号为cn103670269a涡轮扭转冲击发生器中涉及扭转冲击结构，在实现大冲击功的前提下，储能元件即冲击架能够将两次冲击间隔内涡轮产生的扭矩能量储存起来，在下一次冲击时完全释放，从而提高间隔内扭冲能量的利用率，但相对的，只要有内部液体开始流动就会产生冲击，冲击无法自适应控制，而是一直连续冲击，因此扭转冲击器内部活动件磨损提高，故障率提高的同时装置使用寿命缩短；

8、由于整体结构尺寸的限制，使得内部冲击模块的结构参数较小，往复摆动空间有限，导致转动惯量很小，即冲击能小，通过资料调研及现场实践可知，要发挥扭转冲击减小钻头卡滑振动的技术优势，就必须增大冲击能量，降低冲击频率，大幅提高内部机构的转动惯量，因此，急需设计研制一种新型旋力增扭联轴装置，既能产生高幅低频扭转冲击能，增加钻头的脉动扭矩，消除或降低卡滑振动的不利影响，延长钻头使用寿命，大幅提高钻井破岩效率，还要满足国内现有定向井钻井工艺技术的要求，较常规扭转冲击钻井工艺能大幅降低压耗，且结构简单、使用寿命长、维护方便、安全高效、成本低廉，耐高温，为我国深层油气资源、矿产资源的高效开发提供有力支撑，提高我国在国际钻探领域的综合技术水平和竞争力；

9、为此，我们提出旋力增扭驱动装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供旋力增扭驱动装置，以解决上述背景技术中提出的现有扭转冲击器冲击能量小，缓解钻头卡滑振动效果有限，以及内部结构复杂，连接件、活动件多，磨损冲蚀快和使用寿命低的问题；

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、旋力增扭驱动装置，包括外壳体、上止推轴承、扭力环、冲锤、冲击筒、主轴、压环、下止推轴承、下承压轴承和锁紧套；

4、所述外壳体与动力钻具的定子连接固定，所述扭力环与动力钻具的过水接头连接固定，所述扭力环与冲击筒同轴安装，所述冲击筒的一侧安装有上止推轴承，所述冲击筒的内壁安装有冲锤，且冲锤一侧与扭力环相啮合；

5、所述扭力环的内活动连接有主轴，所述外壳体内且位于冲击筒的一侧安装有压环，所述主轴的外壁且位于压环的一侧套设安装有下止推轴承，所述外壳体的一侧且位于主轴上螺纹连接有锁紧套，所述主轴的外壁且位于锁紧套的一侧套设安装有下承压轴承。

6、进一步的，所述冲锤的转动轴安装在冲击筒的内壁上，所述冲锤与冲击筒内壁活动连接。

7、进一步的，所述冲锤采用扇形结构一体成型。

8、进一步的，所述冲击筒外壁安装防磨片。

9、进一步的，所述主轴与扭力环相对面安装有密封装置。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

11、本发明中，旋力增扭驱动装置能够产生低频高幅转动惯量，当钻头卡滑振动较弱时，旋力增扭联轴装置驱动钻头旋转破岩；当钻头卡滑振动剧烈时，旋力增扭联轴装置能够自动增加脉动扭矩，降低卡滑振动的不利影响，延长钻头使用寿命，旋力增扭联轴装置可与现有井下动力钻具融为一体，同时还具有结构简单、操作方便、使用寿命长、安全可靠、耐高温等特点。

技术特征：

1.旋力增扭驱动装置，其特征在于，包括外壳体（1）、上止推轴承（2）、扭力环（3）、冲锤（4）、冲击筒（5）、主轴（6）、压环（7）、下止推轴承（8）、下承压轴承（9）和锁紧套（10）；

2.根据权利要求1所述的旋力增扭驱动装置，其特征在于：所述冲锤（4）的转动轴安装在冲击筒（5）的内壁上，所述冲锤（4）与冲击筒（5）内壁活动连接。

3.根据权利要求1所述的旋力增扭驱动装置，其特征在于：所述冲锤（4）采用扇形结构一体成型。

4.根据权利要求1所述的旋力增扭驱动装置，其特征在于：所述冲击筒（5）外壁安装防磨片。

5.根据权利要求1所述的旋力增扭驱动装置，其特征在于：所述主轴（6）与扭力环（3）相对面安装有密封装置。

技术总结本发明公开了旋力增扭驱动装置，涉及石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探技术领域，用于解决现有扭转冲击器冲击能量小，缓解钻头卡滑振动效果有限，以及内部结构复杂，连接件、活动件多，磨损冲蚀快和使用寿命低的问题，本发明旋力增扭驱动装置能够产生低频高幅转动惯量，当钻头卡滑振动较弱时，旋力增扭联轴装置驱动钻头旋转破岩；当钻头卡滑振动剧烈时，旋力增扭联轴装置能够自动增加脉动扭矩，降低卡滑振动的不利影响，延长钻头使用寿命，旋力增扭联轴装置可与现有井下动力钻具融为一体，同时还具有结构简单、操作方便、使用寿命长、安全可靠和耐高温等特点。技术研发人员：李文飞,孙乾,张娜,陈沛沛,李翠受保护的技术使用者：山东石油化工学院技术研发日：技术公布日：2024/7/15