[发明专利]一种井下动力钻具均载推力滑动轴承组

说明书

技术领域

本发明涉及一种井下动力钻具均载推力滑动轴承组，属于石油钻采井下设备技术领域。

背景技术

井下动力钻具旋转钻井方式已经得到广泛的应用，井下动力钻具在超深井、定向井、丛式井、硬地层的钻井中，具有机械钻速高、定向精确、钻井管柱磨损小的优点，并能与随钻测量系统和PDC钻头配合使用，是实现井下钻具组合自动化的重要基础。

井下动力钻具轴承组是井下动力钻具整机寿命的决定因素。轴承组在具有磨料性质的钻井液中承受双向重载，运动速度高，工作环境恶劣，轴承组寿命短。目前轴承组多为四支点金属球轴承、圆弧滚道球轴承和金刚石推力轴承。球轴承组的元件数量多，安装调配精度要求高，常因轴承游隙不合理导致轴承组受载不均，在高速重载下容易发生过度磨损和冲击压溃，单幅轴承的失效导致轴承组寿命不稳定。金刚石止推片在高温中工作时，易发生过热磨损，难以适应超深井的高温工作环境。上述各类轴承组均载设计和润滑性能有所欠缺，轴承组的均载性能对井下动力钻具轴承组的寿命具有决定性意义。井下动力钻具均载推力滑动轴承的设计是井下动力钻具设计的难题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有井下动力钻具轴承技术的不足，提供一种井下动力钻具均载推力滑动轴承组，旨在提高轴承组的均载性能进而提高轴承组寿命。

本发明提出的技术方案是：

本发明一种井下动力钻具均载推力滑动轴承组，主要由静环、动环、外套筒、过载保护动环和过载保护静环构成。所述静环由连接螺柱、推力瓦、蝶形弹簧、静环基座构成；静环基座的正反两面的周向上均匀分布10～16个沉孔，沉孔中心开有通孔；连接螺柱穿过通孔与推力瓦采用螺纹连接，将蝶形弹簧固定在推力瓦与静环基座之间，蝶形弹簧采用对合形式安装；在静环基座径向上分布3～8个螺纹孔，静环基座与外套筒采用螺钉固定，将动环和静环串联成轴承组，形成动环、静环、动环、静环交错排列的结构形式；动环与推力瓦之间存在微小的间隙，动环与推力瓦之间的接触面均烧结厚度为1～3mm的高温陶瓷耐磨材料。

推力瓦可相对于静环基座倾斜，动环平面与推力瓦平面之间的夹角为α（-2°≤α≤2°），夹角α能在不同的轴向压力和不同的转速下自动调整。动环平面和推力瓦平面之间形成楔形空间，有利益于形成钻井液流体动压润滑膜。

过载保护动环与静环之间存在0.4～1.3mm的间隙，过载保护动环与静环的接触面烧结厚度为1～3mm的高温陶瓷耐磨材料；过载保护动环与过载保护静环之间存在0.4～1.3mm的间隙，过载保护动环与过载保护静环的接触面烧结厚度为1～3mm的高温陶瓷耐磨材料。

本发明一种井下动力钻具均载推力滑动轴承组的优点在于：

1.使得各轴承元件的载荷分布均匀，避免冲击载荷导致的轴承元件的损坏，延长轴承寿命。2.能够形成以钻井液为润滑介质的液体动压润滑，液体动压润滑膜能够承载并降低摩擦面的磨损，高温陶瓷耐磨材料，具有良好的耐磨损、抗腐蚀、耐高温的特点。3.降低轴承元件的安装精度和元件加工精度的要求。4.推力滑动轴承相比传统的推力球轴承具有更大的轴向止推力，相同承载能力下，轴承组的长度更短，既便于安装又使得井下动力钻具的总长度降低，更有利于井下动力钻具钻定向井作业。5.外套筒与静环基座采用刚性连接方式，使得井下动力钻具均载轴承组结构紧凑，简化了轴承组的安装、检修、更换。

附图说明

图1本发明一种井下动力钻具均载推力滑动轴承组的结构示意图；

图2是图1动环的半剖结构示意图；

图3是图1静环的半剖结构示意图；

图4是图1推力瓦平面与动环平面楔形空间的示意图。

图中：1.静环，2.动环，3.外套筒，4.螺纹孔，5.螺钉，6.过载保护动环，7.过载保护静环，8.连接螺柱9.推力瓦，10.蝶形弹簧，11.静环基座，12沉孔13.通孔,14.高温陶瓷耐磨材料，15，动环平面，16.推力瓦平面,17.推力瓦平面，18.动环平面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施方案作具体说明。