本發(fā)明涉及鉆井技術(shù)領(lǐng)域，尤其指一種改變鉆頭運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置。

背景技術(shù)：

已知，螺桿鉆具指一種以液體為動(dòng)力，把液體壓力能轉(zhuǎn)為機(jī)械能的容積式井下動(dòng)力鉆具。其工作原理是將液壓泵泵出的鉆井液以較高壓力流經(jīng)旁通閥進(jìn)入馬達(dá)，在馬達(dá)的進(jìn)、出口形成一定的壓力差，推動(dòng)轉(zhuǎn)子繞定子的軸線旋轉(zhuǎn)，并將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給鉆頭，從而實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)。

螺桿鉆具被大范圍的應(yīng)用于鉆井之中，現(xiàn)有的螺桿鉆具大多為定向鉆，定向鉆的鉆進(jìn)速度較慢，主要原因在于定向鉆井鉆桿不轉(zhuǎn)，只能通過(guò)螺桿鉆具帶動(dòng)鉆頭自轉(zhuǎn)完成破巖，而鉆頭自轉(zhuǎn)破巖時(shí)越靠近中心位置線速度越低。因此，如何提高螺桿鉆具的鉆進(jìn)速度成為了亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種改變鉆頭運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

一種改變鉆頭運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，用于向螺桿鉆具的鉆頭提供動(dòng)力，所述改變鉆頭運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置包括依次連接的動(dòng)力總成、萬(wàn)向軸總成和傳動(dòng)軸總成，還包括與所述傳動(dòng)軸總成連接的偏心總成，所述偏心總成與所述鉆頭連接以使鉆頭繞所述傳動(dòng)軸總成的傳動(dòng)軸的軸線做行星運(yùn)動(dòng)。

作為優(yōu)選，所述偏心總成包括：

第一殼體；

偏心軸，其與所述傳動(dòng)軸的一端連接；

齒輪，其套設(shè)在所述偏心軸上，所述齒輪的輪心與所述傳動(dòng)軸的軸線之間具有第一偏心距，所述齒輪以所述第一偏心距為旋轉(zhuǎn)半徑繞所述傳動(dòng)軸的軸線公轉(zhuǎn)，所述齒輪的輪緣與所述第一殼體內(nèi)壁之間分別設(shè)置相互嚙合的輪齒，以使所述齒輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí)自轉(zhuǎn)；

偏心套，其設(shè)置于所述第一殼體中，所述偏心套的一端面與所述齒輪之間設(shè)置連動(dòng)機(jī)構(gòu)，以使所述偏心套隨所述齒輪的運(yùn)動(dòng)做定心轉(zhuǎn)動(dòng)；所述偏心套的偏心距與所述第一偏心距長(zhǎng)度相同，所述偏心套的偏心距為第二偏心距；

旋轉(zhuǎn)軸，其與所述鉆頭連接并設(shè)置在所述內(nèi)孔中，所述旋轉(zhuǎn)軸隨所述偏心套定心轉(zhuǎn)動(dòng)，且同時(shí)以所述第二偏心距為旋轉(zhuǎn)半徑繞所述傳動(dòng)軸的軸線公轉(zhuǎn)；以及

柔性件，其用于連接所述齒輪與所述旋轉(zhuǎn)軸，使所述旋轉(zhuǎn)軸隨所述齒輪的自轉(zhuǎn)而自轉(zhuǎn)。

作為優(yōu)選，所述連動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：

所述齒輪的軸端面沿軸向設(shè)置的多個(gè)孔，以及

所述偏心套的一端面設(shè)置的一一對(duì)應(yīng)地穿設(shè)在所述孔中的多個(gè)支柱；

其中，所述支柱的外壁與所述孔的內(nèi)壁抵接，所述支柱的軸線與所述孔的圓心之間具有第三偏心距，所述第三偏心距的長(zhǎng)度與所述第一偏心距及第二偏心距的長(zhǎng)度均相同。

作為優(yōu)選，各所述孔繞所述齒輪的輪心均布。

作為優(yōu)選，所述柔性件為柔性桿，所述柔性桿的一端螺接所述旋轉(zhuǎn)軸，所述柔性桿的另一端螺接所述偏心軸。

作為優(yōu)選，所述動(dòng)力總成包括定子以及設(shè)置在所述定子的內(nèi)孔中的轉(zhuǎn)子，所述定子與所述轉(zhuǎn)子之間具有螺旋型腔，所述轉(zhuǎn)子通過(guò)壓入所述螺旋型腔中的鉆井液在所述定子的內(nèi)孔中旋轉(zhuǎn)。

作為優(yōu)選，所述萬(wàn)向軸總成包括：

轉(zhuǎn)子接頭，所述轉(zhuǎn)子接頭的一端與所述轉(zhuǎn)子連接；

連接桿，所述連接桿的一端與所述轉(zhuǎn)子接頭的另一端連接，所述連接桿的另一端連接水帽；以及

第二殼體，所述第二殼體套設(shè)在所述轉(zhuǎn)子接頭、連接桿及水帽外。

作為優(yōu)選，所述連接桿至少兩端具有柔性，所述連接桿與所述水帽及轉(zhuǎn)子接頭的兩端之間均為過(guò)盈配合。

作為優(yōu)選，所述傳動(dòng)軸總成還包括套設(shè)在所述傳動(dòng)軸上的徑向軸承及軸向軸承，所述傳動(dòng)軸的一端通過(guò)所述水帽與所述連接桿的另一端連接；所述傳動(dòng)軸總成還包括套設(shè)在所述徑向軸承及軸向軸承外的第三殼體，所述第三殼體的一端與所述第二殼體連接，所述第三殼體的另一端與所述第一殼體連接。

本發(fā)明實(shí)施例的改變鉆頭運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，通過(guò)設(shè)置偏心總成，使鉆頭在以一定轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)的同時(shí)，還以一定的旋轉(zhuǎn)半徑公轉(zhuǎn)，從而形成復(fù)合運(yùn)動(dòng)，便于鉆井時(shí)擴(kuò)大鉆孔，使鉆頭在鉆進(jìn)時(shí)不再是定向鉆進(jìn)，從而提升鉆進(jìn)速度。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。顯而易見(jiàn)地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的改變鉆頭運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置的剖視圖；

圖2為圖1中a-a截面示意圖；

圖3為圖1中b-b截面示意圖。

1-動(dòng)力總成11-轉(zhuǎn)子12-定子2-萬(wàn)向軸總成21-連接桿22-水帽23-轉(zhuǎn)子接頭24-第二殼體3-傳動(dòng)軸總成31-傳動(dòng)軸311-偏心軸32-徑向軸承33-軸向軸承34-第三殼體4-偏心總成41-齒輪411-孔42-柔性件43-旋轉(zhuǎn)軸44-偏心套441-支柱45-第一殼體m-鉆頭。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。

其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的改變鉆頭運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置的剖視圖，參照?qǐng)D1，本實(shí)施例提供一種改變鉆頭運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，用于向螺桿鉆具的鉆頭提供動(dòng)力，所述改變鉆頭運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置包括依次連接的動(dòng)力總成1、萬(wàn)向軸總成2、傳動(dòng)軸總成3以及偏心總成4，所述偏心總成4與所述鉆頭m連接以使鉆頭m繞所述傳動(dòng)軸總成3的傳動(dòng)軸31的軸線做行星運(yùn)動(dòng)，本實(shí)施例中，所述的動(dòng)力總成1產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速和扭矩，通過(guò)所述萬(wàn)向軸總成2將其轉(zhuǎn)化為定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并由所述傳動(dòng)軸總成3傳遞給所述偏心總成4，偏心總成4將定軸轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成為行星運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明使破巖時(shí)鉆頭m由單純的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾行沁\(yùn)動(dòng)，即鉆頭m在自轉(zhuǎn)的同時(shí)還具有公轉(zhuǎn)，形成復(fù)合型鉆井，其速度是定向鉆井的3-5倍，從而大幅提高鉆頭m的破巖速度，降低鉆井成本。

優(yōu)選的，所述偏心總成4包括第一殼體45，以及與所述傳動(dòng)軸31的一端連接的偏心軸311，本實(shí)施例中的偏心軸311與傳動(dòng)軸31之間為螺接，也可以是一體式的；所述偏心總成4還包括齒輪41，其套設(shè)在所述偏心軸311上，所述齒輪41的輪心與所述傳動(dòng)軸31的軸線之間具有第一偏心距，所述齒輪41在傳動(dòng)軸31的帶動(dòng)下以所述第一偏心距為旋轉(zhuǎn)半徑繞所述傳動(dòng)軸31的軸線公轉(zhuǎn)，所述齒輪41的輪緣與所述第一殼體45內(nèi)壁之間分別設(shè)置相互嚙合的輪齒，以使所述齒輪41在公轉(zhuǎn)的同時(shí)自轉(zhuǎn)；所述偏心總成4還包括偏心套44，其設(shè)置于所述第一殼體45內(nèi)，所述偏心套44的一端面與所述齒輪41之間設(shè)置連動(dòng)機(jī)構(gòu)，以使所述偏心套44隨所述齒輪41的運(yùn)動(dòng)做定心轉(zhuǎn)動(dòng)；所述偏心套44的偏心距與所述第一偏心距長(zhǎng)度相同，所述偏心套的偏心距為第二偏心距，偏心套44的偏心距是指偏心套44的軸線(即偏心套44自身的軸線)與所述偏心套44的內(nèi)孔的圓心之間具有的偏心距；參照?qǐng)D3所示，所述偏心總成4還包括旋轉(zhuǎn)軸43，其與所述鉆頭m連接并設(shè)置在偏心套44的內(nèi)孔中，使所述旋轉(zhuǎn)軸43隨所述偏心套44定心轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)以所述第二偏心距為旋轉(zhuǎn)半徑繞所述傳動(dòng)軸31的軸線公轉(zhuǎn)，本實(shí)施例中，所述鉆頭m與所述旋轉(zhuǎn)軸43之間為卡接、螺接，所述偏心總成4還包括柔性件42，其用于連接所述齒輪41與所述旋轉(zhuǎn)軸43，使所述旋轉(zhuǎn)軸43隨所述齒輪41的自轉(zhuǎn)而自轉(zhuǎn)。

本實(shí)施例中，參照?qǐng)D2所示，傳動(dòng)軸總成3的傳動(dòng)軸31的一端通過(guò)設(shè)置偏心軸311，將傳動(dòng)軸31的定心轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為偏心旋轉(zhuǎn)，套設(shè)在所述偏心軸311上的齒輪41以第一偏心距為旋轉(zhuǎn)半徑繞傳動(dòng)軸31的軸線公轉(zhuǎn)，所述齒輪41的輪緣與所述第一殼體45內(nèi)壁之間設(shè)置相互嚙合的輪齒，使齒輪41在公轉(zhuǎn)的同時(shí)自轉(zhuǎn)，本實(shí)施例中，所述輪齒的形狀如圖2所示，第一殼體45內(nèi)壁的輪齒與齒輪41輪緣的輪齒的模數(shù)和壓力角分別相等，即兩者為漸開(kāi)線齒輪嚙合，通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，使鉆頭m在以一定轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)的同時(shí)，也以第一偏心距為旋轉(zhuǎn)半徑繞傳動(dòng)軸31的軸線公轉(zhuǎn)，從而形成復(fù)合運(yùn)動(dòng)，在破巖時(shí)便于擴(kuò)大鉆孔，從而提升鉆井速度。

優(yōu)選的，參照?qǐng)D1所示，所述連動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述齒輪41的軸端面沿軸向設(shè)置的多個(gè)孔411，以及所述偏心套44的一端面設(shè)置的一一對(duì)應(yīng)地穿設(shè)在所述孔411中的多個(gè)支柱441；其中，所述支柱441的外壁與所述孔411的內(nèi)壁抵接，所述支柱441的軸線與所述孔411的圓心之間具有第三偏心距，所述第三偏心距的長(zhǎng)度與所述第一偏心距及第二偏心距的長(zhǎng)度均相同。

本實(shí)施例中，所述齒輪41在做行星運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，齒輪41的軸端面上設(shè)置的多個(gè)孔411也一起做行星運(yùn)動(dòng)，孔411的內(nèi)壁與偏心套44的支柱441外壁抵接從而帶動(dòng)偏心套44運(yùn)動(dòng)，而支柱441的軸線與孔411的圓心之間具有與第一偏心距及第二偏心距的長(zhǎng)度相同的第三偏心距使孔411的公轉(zhuǎn)被抵消，使偏心套44輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為定心轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣的結(jié)構(gòu)更為精密，更好的傳遞了扭矩及轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選的，各所述孔411繞所述齒輪41的輪心均布，需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的各孔411的圓心與所述齒輪41的輪心之間的距離相同，以使各個(gè)方向上的扭矩及轉(zhuǎn)動(dòng)的傳導(dǎo)更加均衡。

優(yōu)選的，所述柔性件42為柔性桿，所述柔性桿的一端螺接所述旋轉(zhuǎn)軸43，所述柔性桿的另一端螺接所述偏心軸311，本實(shí)施例中，所述柔性桿主要起萬(wàn)向軸的作用，柔性桿可以采用鈦合金材料支撐，柔性桿在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)抵消來(lái)自徑向或軸向的應(yīng)力，避免因尺寸偏差而導(dǎo)致的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)不暢，需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，所述柔性件42也可以采用在剛性桿的兩端設(shè)置柔性連接件的形式形成，所述柔性件42還可以通過(guò)在剛性桿的兩端設(shè)置滾珠形成，當(dāng)然也可以采用其他可以起萬(wàn)向軸作用的結(jié)構(gòu)，在此不一一贅述。

優(yōu)選的，參照?qǐng)D1所示，所述動(dòng)力總成1包括定子12以及設(shè)置在所述定子12的內(nèi)孔中的轉(zhuǎn)子11，所述定子12與所述轉(zhuǎn)子11之間具有螺旋型腔，所述轉(zhuǎn)子11通過(guò)液壓泵排除的鉆井液以較高壓力壓入所述螺旋型腔中使所述轉(zhuǎn)子11在所述定子12的內(nèi)孔中旋轉(zhuǎn)。

上述實(shí)施例中，具體的，所述萬(wàn)向軸總成2包括轉(zhuǎn)子接頭23，所述轉(zhuǎn)子接頭23的一端與所述轉(zhuǎn)子11連接；所述萬(wàn)向軸總成2還包括連接桿21，所述連接桿21的一端與所述轉(zhuǎn)子接頭23的另一端連接，所述連接桿21的另一端連接水帽22；所述萬(wàn)向軸總成2還包括第二殼體24，所述第二殼體24套設(shè)在所述轉(zhuǎn)子接頭23、連接桿21及水帽22外，本實(shí)施例中，所述萬(wàn)向軸總成2將轉(zhuǎn)子11輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為定心轉(zhuǎn)動(dòng)后將扭矩與轉(zhuǎn)速輸出給傳動(dòng)軸總成3，具體的，所述連接桿21至少兩端具有柔性，所述連接桿21與所述水帽22及轉(zhuǎn)子接頭23的兩端之間均為過(guò)盈配合。

優(yōu)選的，參照?qǐng)D1所示，上述實(shí)施例中，所述傳動(dòng)軸總成3還包括套設(shè)在所述傳動(dòng)軸31上的徑向軸承32及軸向軸承33，所述徑向軸承32用于承受徑向載荷，所述軸向軸承33用于承受軸向載荷，所述傳動(dòng)軸31的一端通過(guò)所述水帽22與所述連接桿21的另一端連接；所述傳動(dòng)軸總成3還包括套設(shè)在所述徑向軸承32及軸向軸承33外的第三殼體34，所述第三殼體34的一端與所述第二殼體24連接，本實(shí)施例中具體為螺接，所述第三殼體34的另一端與所述第一殼體45連接，本實(shí)施例中具體為螺接，所述第一殼體45、第二殼體24及第三殼體34用于將上述結(jié)構(gòu)與鉆孔411內(nèi)壁巖層隔開(kāi)，起保護(hù)作用。

以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。