[实用新型]半自动扭矩耦合装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探装置领域，尤其是一种半自动扭矩耦合装置。

背景技术

定向井、长水平段水平井、大斜度井、大位移井等复杂结构井的钻井过程中，地面设备产生的扭矩沿钻柱传递至井底钻头，驱动钻头旋转破岩，复杂结构井的钻井主要是由滑动钻进和复合钻进两种钻井方式相互结合完成的。稳斜井段主要是复合钻进，即钻具组合整体旋转，此时钻柱与井壁之间的摩擦副属于滚动摩擦，摩阻力较小，有利于快速钻进；导向井段的钻进方式，国内主要采用由泥浆马达为动力的滑动钻井系统实施钻井作业，动力钻具带动钻头旋转破岩，钻柱本身并不旋转，但由于自重的作用平躺在井底，钻柱与井壁之间的摩擦副属于滑动摩擦，导致摩阻力较大难以对钻头有效施加钻压，造成“脱压”现象，影响了钻井效率。国外由于拥有旋转导向钻井技术，已经能够完全克服导向钻井时的摩阻问题，国内正积极开展旋转导向钻井技术的研究，但是因为国外的技术垄断以及关键部件的限制，目前还没有成功工业化应用，仅依靠进口或租用国外公司的产品，大大增加了钻井综合成本。虽然国内的复杂结构井钻井工艺技术难以实现钻具组合整体旋转导向的工艺，但基于复杂结构井钻井工艺的原理，可采用一部分钻具组合旋转另一部分钻具组合不旋转（即滑动）的方法进行钻进，也能大幅降低钻井过程中的摩擦阻力，减小“脱压”的影响，这种方法的功效介于常规钻井工艺技术与先进旋转导向钻井工艺技术之间，即比常规工艺技术能够进一步降低摩擦阻力，提高钻井效率，又比旋转导向钻井工艺节省成本，是一种非常适合于国内现有技术装备条件的实用性工艺技术。通过上述分析可知，既具在井下有能将钻具组合的扭矩实时连接与断开的功能，又具有不间断传递轴向力功能的装置，是实现上述工艺的关键。因此，急需设计一种地面精确遥控，又能满足复杂结构井钻井工艺要求的自动扭矩耦合装置，同时还要结构简单、成本低廉、维护方便。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了最大限度减小摩擦阻力的影响，在没有旋转导向钻井设备的条件下，充分发挥现有泥浆动力马达的功能，变常规全滑动钻井方式为部分旋转钻井方式，提高导向钻井施工作业的效率，降低钻井成本，进一步提高定向井、长水平段水平井、大斜度井、大位移井等复杂结构井的井身质量及钻井安全性，为石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探的施工现场提供一种半自动扭矩耦合装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

1. 半自动扭矩耦合装置，包括上壳体1、防护装置2、压力传感装置4、步进电机5、传动轴7、花键轴11和下壳体14，其中：上壳体1和下壳体14同轴旋转密封连接后构成外壳体，在上壳体1中段设有内凸沿，内凸沿下方的上壳体1和下壳体14结合部的内壁设有花键槽；防护装置2为上端封闭、下端开口的桶状体，在其下端内射凸沿，防护装置2外部通过肋板6固定在上壳体1内凸沿上方，防护装置2与上壳体1之间形成导流通道，在防护装置2的顶部或外侧部开设传压孔3；压力传感装置4和步进电机5固定在传压孔3下方的防护装置2内部；传动轴7连接在步进电机5的下端；花键轴11上部设外凸沿和内盲板，其外凸沿与防护装置2下端内凸沿轴向限位配合，内盲板与传动轴7轴向向限位配合，中部设有旁通孔9，旁通孔将防护装置2与上壳体1之间的导流通道和花键轴11盲板下方的中心通孔贯通，花键轴11与传动轴7结合部采用螺旋副配合，花键轴11下部是扩径段，扩径段外壁设有花键，花键与上壳体1和下壳体14结合部内壁的花键槽构成插接配合。

上述方案进一步包括：

上壳体1与下壳体14之间通过轴承12连接构成旋转密封配合。

下壳体14的花键槽顶部加工花键导入体15。

在花键轴11与防护装置2、上壳体1和下壳体14对合部分别安装密封装置。

传动轴7与花键轴11的空间充满润滑油。

上壳体1与下壳体14的接触面均镶嵌防磨片。