本發(fā)明涉及一種用于石油鉆井、礦山開(kāi)采、地質(zhì)鉆探等領(lǐng)域中具有變速功能的井下工具。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，石油、天然氣的需求和開(kāi)采量也日益增多。然而，為了緩解我國(guó)石油資源的短缺問(wèn)題，人們開(kāi)始向深井、超深井等環(huán)境條件嚴(yán)峻的領(lǐng)域進(jìn)行石油開(kāi)采。鉆井作業(yè)時(shí)，鉆具既要進(jìn)行豎直方向作業(yè)，還需要水平或其他方向作業(yè)。當(dāng)鉆具處于豎直方向作業(yè)時(shí)，鉆頭與上部鉆柱位于同一軸線，鉆頭連接在鉆柱下端向下鉆進(jìn)，鉆頭能夠接收足夠的鉆壓進(jìn)行鉆井作業(yè)；而當(dāng)鉆具需要水平方向作業(yè)或偏離豎直方向的其它方向作業(yè)時(shí)，上部鉆柱底端需要彎曲相應(yīng)的角度。鉆柱通常是通過(guò)地面輸出的扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自身的旋轉(zhuǎn)，從而使整個(gè)鉆柱以同樣的速度旋轉(zhuǎn)，然而相對(duì)較高的轉(zhuǎn)速常常對(duì)鉆柱中的某些部分是有益的(例如：臨近鉆頭的部分，激動(dòng)的泥漿能促進(jìn)其更有效的排屑)。而高轉(zhuǎn)速會(huì)加速井底鉆柱的磨損(特別是斜井和水平井井段彎曲部分的鉆柱)，大大降低其工作壽命；根據(jù)鉆柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為了能使其安全有效的運(yùn)行，常常會(huì)要給不同的井段以不同的轉(zhuǎn)速。

基于此，本文提出可實(shí)現(xiàn)不同傳動(dòng)比的井下調(diào)速裝置，利用行星齒輪系的基本原理，調(diào)節(jié)鉆具轉(zhuǎn)速，以達(dá)到為不同井段提供不同轉(zhuǎn)速的目的，從而延長(zhǎng)鉆具壽命，提高鉆井效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：為了解決在鉆斜井以及水平井過(guò)程中出現(xiàn)的井段彎曲部分鉆具磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，提高破巖效率，降低鉆井成本，特提供一種可實(shí)現(xiàn)不同傳動(dòng)比的井下調(diào)速裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：所述的井下工具由上接頭、上端蓋、開(kāi)關(guān)活塞、上殼體、定位楔、滾動(dòng)軸承a、行星架短節(jié)、太陽(yáng)齒輪殼體、行星齒輪、中心齒輪軸、TC軸承a、串軸承、中心軸、承載接頭、下接頭、下端蓋、滾動(dòng)軸承b、TC軸承b、滾動(dòng)軸承c、軸承外擋圈、軸承內(nèi)擋圈、頂桿、O型密封圈、限位鍵槽組成，其特征在于上接頭、行星架短節(jié)、中心軸和承載接頭依次通過(guò)螺紋連接；上端蓋、上殼體、太陽(yáng)齒輪殼體和下端蓋依次通過(guò)螺紋連接；開(kāi)關(guān)活塞位于上接頭與上殼體之間，并通過(guò)上接頭的花鍵周向定位，開(kāi)關(guān)活塞周向開(kāi)有梯形鍵槽，頂桿下端與開(kāi)關(guān)活塞上的梯形鍵槽配合，頂桿上端與定位楔連接，上殼體徑向設(shè)有4個(gè)均布的通孔，頂桿從通孔中穿過(guò)；滾動(dòng)軸承a位于上接頭和上殼體之間，并通過(guò)上接頭和上殼體進(jìn)行軸向定位；限位鍵槽位于上殼體和開(kāi)關(guān)活塞之間，4個(gè)限位鍵槽沿上殼體的周向均勻分布；行星架短節(jié)位于上接頭和中心齒輪軸之間，上端通過(guò)螺紋與上接頭連接，下端通過(guò)螺紋與中心軸連接，行星架短節(jié)中間設(shè)有通孔，軸向設(shè)有6個(gè)均勻分布的通孔；行星齒輪位于中心齒輪軸和太陽(yáng)齒輪殼體之間，行星齒輪軸端從行星架短節(jié)的通孔中穿過(guò)，并與通孔兩端的滾動(dòng)軸承c配合；滾動(dòng)軸承b位于中心齒輪軸和太陽(yáng)齒輪殼體之間，并通過(guò)中心齒輪軸和太陽(yáng)齒輪殼體進(jìn)行軸向定位；TC軸承a位于中心軸和中心齒輪軸之間；串軸承位于中心軸和中心齒輪軸之間，并通過(guò)承載接頭進(jìn)行軸向定位。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是：(1)可實(shí)現(xiàn)不同傳動(dòng)比的井下調(diào)速裝置能夠提供兩個(gè)不同的傳動(dòng)比，能實(shí)現(xiàn)不同傳動(dòng)比調(diào)速，以此來(lái)提高或者降低鉆柱的轉(zhuǎn)速；(2)可實(shí)現(xiàn)不同傳動(dòng)比的井下調(diào)速裝置能夠滿(mǎn)足不同井段的轉(zhuǎn)速要求，進(jìn)而能夠有效延長(zhǎng)鉆具壽命、提高鉆井效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的可實(shí)現(xiàn)不同傳動(dòng)比的井下調(diào)速裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-上接頭、2-上端蓋、3-開(kāi)關(guān)活塞、4-上殼體、5-定位楔、6-滾動(dòng)軸承a、7-行星架短節(jié)、8-太陽(yáng)齒輪殼體、9-行星齒輪、10-中心齒輪軸、11-TC軸承a、12-串軸承、13-中心軸、14-承載接頭、15-下接頭、16-下端蓋、17-滾動(dòng)軸承b、18-TC軸承b、19-滾動(dòng)軸承c、20-軸承外擋圈、21-軸承內(nèi)擋圈、22-頂桿、23-O型密封圈。

圖2為本發(fā)明鉆具轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明圖1中A-A面的截面圖。

圖4為本發(fā)明圖1中B-B面的截面圖。

圖中：3-開(kāi)關(guān)活塞、5-定位楔、22-頂桿、24-限位鍵槽。

圖5為本發(fā)明圖1中C-C面的截面圖。

圖6為本發(fā)明圖4中D-D面的截面圖。

圖中：1-上接頭、3-開(kāi)關(guān)活塞、4-上殼體、24-限位鍵槽。

具體實(shí)施方式

根據(jù)附圖所示，所述可實(shí)現(xiàn)不同傳動(dòng)比的井下調(diào)速裝置，主要是由上接頭、上端蓋、開(kāi)關(guān)活塞、上殼體、定位楔、滾動(dòng)軸承a、行星架短節(jié)、太陽(yáng)齒輪殼體、行星齒輪、中心齒輪軸、TC軸承a、串軸承、中心軸、承載接頭、下接頭、下端蓋、滾動(dòng)軸承b、TC軸承b、滾動(dòng)軸承c、軸承外擋圈、軸承內(nèi)擋圈、頂桿、O型密封圈、滑移鍵槽等組成，其特征在于組成，其特征在于上接頭1、行星架短節(jié)7、中心軸13和承載接頭14依次通過(guò)螺紋連接；上端蓋2、上殼體4、太陽(yáng)齒輪殼體8和下端蓋16依次通過(guò)螺紋連接；開(kāi)關(guān)活塞3位于上接頭1與上殼體4之間，并通過(guò)上接頭1的花鍵周向定位，開(kāi)關(guān)活塞3周向開(kāi)有梯形鍵槽，頂桿22下端與開(kāi)關(guān)活塞3上的梯形鍵槽配合，頂桿22上端與定位楔5連接，上殼體4徑向設(shè)有4個(gè)均布的通孔，頂桿22從通孔中穿過(guò)；滾動(dòng)軸承a6位于上接頭1和上殼體4之間，并通過(guò)上接頭1和上殼體4進(jìn)行軸向定位；限位鍵槽24位于上殼體4和開(kāi)關(guān)活塞3之間，4個(gè)限位鍵槽24沿上殼體4的周向均勻分布；行星架短節(jié)7位于上接頭1和中心齒輪軸10之間，上端通過(guò)螺紋與上接頭1連接，下端通過(guò)螺紋與中心軸13連接，行星架短節(jié)7中間設(shè)有通孔，軸向設(shè)有6個(gè)均勻分布的通孔；行星齒輪9位于中心齒輪軸10和太陽(yáng)齒輪殼體8之間，行星齒輪軸端從行星架短節(jié)7的通孔中穿過(guò)，并與通孔兩端的滾動(dòng)軸承c19配合；滾動(dòng)軸承b17位于中心齒輪軸10和太陽(yáng)齒輪殼體8之間，并通過(guò)中心齒輪軸10和太陽(yáng)齒輪殼體8進(jìn)行軸向定位；TC軸承a11位于中心軸13和中心齒輪軸10之間；串軸承12位于中心軸13和中心齒輪軸10之間，并通過(guò)承載接頭14進(jìn)行軸向定位。

工作過(guò)程中，當(dāng)開(kāi)關(guān)活塞3處于上位時(shí)，該工具處于第一種工作狀態(tài)；此時(shí)，頂桿22的下端處于開(kāi)關(guān)活塞3上梯形鍵槽的低位，頂桿22帶動(dòng)定位楔5處于收縮狀態(tài)，其內(nèi)表面與上殼體4貼合；上接頭1與開(kāi)關(guān)活塞3通過(guò)花鍵連接，工具上端的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩通過(guò)上接頭1、開(kāi)關(guān)活塞3、限位鍵槽24、上殼體4、太陽(yáng)齒輪殼體8、行星齒輪9、中心齒輪軸10和下接頭15傳遞給下端鉆具；當(dāng)可實(shí)現(xiàn)不同傳動(dòng)比的井下調(diào)速裝置處于第二種工作狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)活塞3處于下位，頂桿22的下端處于開(kāi)關(guān)活塞3上梯形鍵槽的高位，頂桿22帶動(dòng)定位楔5處于伸開(kāi)狀態(tài)并與井壁卡緊；上接頭1上的花鍵與開(kāi)關(guān)活塞3上的花鍵配合脫離，工具上端的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩通過(guò)上接頭1、行星架短節(jié)7、行星齒輪9、中心齒輪軸10和下接頭15傳遞給下端鉆具，此時(shí)可實(shí)現(xiàn)不同傳動(dòng)比的井下調(diào)速裝置以第二種傳動(dòng)比工作；上接頭1以轉(zhuǎn)速n₁轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)行星架短節(jié)7以轉(zhuǎn)速n₁轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架短節(jié)7帶動(dòng)中心軸13以轉(zhuǎn)速n₁轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架短節(jié)7通過(guò)行星齒輪9帶動(dòng)中心齒輪軸10以轉(zhuǎn)速n₂轉(zhuǎn)動(dòng)，中心齒輪軸10帶動(dòng)下接頭15以轉(zhuǎn)速n₂轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)變速。