阅读说明：本技术 螺杆钻具用自震荡式推力轴承及使用方法 (Self-oscillation type thrust bearing for screw drill and use method ) 是由 王玉卓 冯婷婷 秦泽旭 张志凯 赵志刚 董晖 王春秀 刘嘉麒 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种螺杆钻具用自震荡式推力轴承及使用方法,包括相对静止部分和转动部分,所述转动部分包括从上至下依次设置的上轴承内环、震荡动环、下轴承内环,所述震荡动环设置在所述轴承外环内,所述轴承外环内的下轴承内环外壁上固定有动环,所述震荡动环与震荡静环之间设置一对相互配合的第一PDC复合片组,所述第一PDC复合片和多个第二PDC复合片相结合使第一PDC复合片组形成波浪形结构。本发明在转动部分旋转时,一对相互配合的第一PDC复合片组在相对滑动时能产生规则的震动,从而实现在不增加成本的情况下起到冲击钻具的钻井效果,能大大提高井底破岩效率。(The invention relates to a self-oscillation thrust bearing for a screw drill and a use method thereof, and the self-oscillation thrust bearing comprises a relative static part and a rotating part, wherein the rotating part comprises an upper bearing inner ring, an oscillation movable ring and a lower bearing inner ring which are sequentially arranged from top to bottom, the oscillation movable ring is arranged in the bearing outer ring, the movable ring is fixed on the outer wall of the lower bearing inner ring in the bearing outer ring, a pair of mutually matched first PDC composite sheets is arranged between the oscillation movable ring and the oscillation static ring, and the first PDC composite sheets are combined with a plurality of second PDC composite sheets to form a wave-shaped structure. When the rotating part rotates, the first PDC composite sheet groups which are matched with each other can generate regular vibration when sliding relatively, so that the drilling effect of the percussion drill is achieved under the condition of not increasing the cost, and the shaft bottom rock breaking efficiency can be greatly improved.)

螺杆钻具用自震荡式推力轴承及使用方法

技术领域

本发明涉及螺杆钻具技术领域，具体涉及一种螺杆钻具用自震荡式推力轴承及使用方法。

背景技术

螺杆钻具作为井下动力钻具主要分为传动轴总成、万向轴总成、马达总成、防掉总成和旁通阀总成，一方面在现有技术中传动轴中的推力轴承为普通推力球轴承，由于材质及结构的限制其寿命并不理想；另一方面普通的螺杆钻具只能通过传动轴的轴向转动带动钻头来进行井底破岩，为了提高破岩效率，井队会在钻头上端加装扭力冲击器或者直接选用冲击钻具来进行钻井作业，这给井队增加了极大地经济压力，因此需要一种使用寿命长，在提高破岩效率的情况下降低成本的推力轴承。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种螺杆钻具用自震荡式推力轴承及使用方法，通过震荡动环与震荡静环之间设置一对相互配合的第一PDC复合片组，使转动部分旋转时，一对相互配合的第一PDC复合片组在相对滑动时能产生规则的震动，从而实现在不增加成本的情况下起到冲击钻具的钻井效果，能大大提高井底破岩效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种螺杆钻具用自震荡式推力轴承，包括相对静止部分和转动部分，所述相对静止部分包括从上至下依次设置的上调节外环、震荡静环、轴承外环、静环，所述转动部分设置在静止部分的内部，所述转动部分包括从上至下依次设置的上轴承内环、震荡动环、下轴承内环，所述震荡动环设置在所述轴承外环内，所述轴承外环内的下轴承内环外壁上固定有动环，所述震荡动环与震荡静环之间设置一对相互配合的第一PDC复合片组，所述动环与静环之间设置一对相互配合的第二PDC复合片组，所述第一PDC复合片组包括多个等间距环形排列的第一PDC复合片，相邻两个第一PDC复合片之间设有多个等间距排列的第二PDC复合片，多个第二PDC复合片形成向内凹且呈等腰梯形结构的凹槽，所述第一PDC复合片和多个第二PDC复合片相结合使第一PDC复合片组形成波浪形结构。

优选的是，多个第二PDC复合片的结构均不相同，且多个第二PDC复合片中心线两侧的第二PDC复合片对称。

在上述任一方案中优选的是，所述震荡动环与动环之间设置碟簧，所述碟簧套在所述下轴承内环外壁上。

在上述任一方案中优选的是，所述第一PDC复合片和第二PDC复合片均为柱状结构。

在上述任一方案中优选的是，所述第二PDC复合片组包括多个等间距环形排列的第三PDC复合片，所述第三PDC复合片为柱状结构。

在上述任一方案中优选的是，所述震荡动环通过上轴承内环和下轴承内环的相互压紧固定在传动轴上，并随传动轴可以旋转。

在上述任一方案中优选的是，所述上轴承内环与震荡静环为间隙配合。

在上述任一方案中优选的是，所述下轴承内环与静环之间为间隙配合。

本发明还提供一种螺杆钻具用自震荡式推力轴承的使用方法，采用上述任一项所述的螺杆钻具用自震荡式推力轴承，包括以下步骤，

S1，将自振荡式推力轴承安装在螺杆钻具的传动轴上，检查安装的正确性；

S2，启动螺杆钻具，螺杆钻具上的传动轴在驱动力的作用下旋转，传动轴带动震荡动环相对于震荡静环旋转、动环相对于静环旋转，震荡动环上的第一PDC复合片组相对于震荡静环上的第一PDC复合片组旋转滑动，动环上的第二PDC复合片组相对于静环上的第二PDC复合片组旋转滑动；一对相互配合的第一PDC复合片组在相对滑动时能产生规则的震动，使传动轴带动钻头震动，对岩石产生冲击力。

与现有技术相比，本发明提供的螺杆钻具用自震荡式推力轴承及使用方法具有以下有益效果：

1、通过震荡动环与震荡静环之间设置一对相互配合的第一PDC复合片组，使转动部分旋转时，一对相互配合的第一PDC复合片组在相对滑动时能产生规则的震动，从而实现在不增加成本的情况下起到冲击钻具的钻井效果，能大大提高井底破岩效率，适宜普遍推广及应用，而且PDC复合片具有很好的耐磨性，相对于普通的推力球轴承，提高了本发明推力轴承的使用寿命；

2、通过在震荡动环和震荡静环之间设置碟簧，能够避免震荡动环和震荡静环之间的刚性碰撞而是转变为柔性的相对滑动，有助于提高推力轴承的使用寿命。

附图说明

图1为本发明提供的螺杆钻具用自震荡式推力轴承及使用方法的一优选实施例的整体结构示意图；

图2为图1所示实施例中静环的俯视图；

图3为图1所示实施例中第一PDC复合片组的周向展开部分结构示意图；

图4为图1所示实施例中震荡静环和震荡动环上的第一PDC复合片组相对滑动时的一种运动状态结构示意图；

图5为图1所示实施例中震荡静环和震荡动环上的第一PDC复合片组相对滑动时的另一种运动状态结构示意图。

图中标注说明：1、上轴承内环；2、上调节外环；3、震荡静环；4、轴承外环；5、震荡动环；6、碟簧；7、动环；8、静环；9、下轴承内环；10、第二PDC复合片组；11、第二PDC复合片；12、第一PDC复合片；13、第一PDC复合片组。

具体实施方式

为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。

如图1-5所示，按照本发明提供的螺杆钻具用自震荡式推力轴承的一实施例，包括相对静止部分和转动部分，所述相对静止部分包括从上至下依次设置的上调节外环2、震荡静环3、轴承外环4、静环8，所述转动部分设置在静止部分的内部，所述转动部分包括从上至下依次设置的上轴承内环1、震荡动环5、下轴承内环9，所述震荡动环5设置在所述轴承外环4内，所述轴承外环4内的下轴承内环9外壁上固定有动环7，所述震荡动环5与震荡静环3之间设置一对相互配合的第一PDC复合片组13，所述动环7与静环8之间设置一对相互配合的第二PDC复合片组10，所述震荡动环5和震荡静环3之间的一对第一PDC复合片组13呈上下分布且分别通过钎焊方式固定在震荡动环5和震荡静环3相对的侧壁上，即上方的第一PDC复合片组13通过钎焊方式固定在震荡静环的底壁上，下方的第一PDC复合片组13通过钎焊方式固定在震荡动环的顶壁上，所述第一PDC复合片组13包括多个等间距环形排列的第一PDC复合片12，相邻第一PDC复合片12之间设有多个等间距排列的第二PDC复合片11，多个第二PDC复合片11形成向内凹且呈等腰梯形结构的凹槽，所述第一PDC复合片12和多个第二PDC复合片11相结合使第一PDC复合片组13形成波浪形结构。震荡动环5和震荡静环3相对滑动，起到推力轴承的作用，第一PDC复合片和第二PDC复合片具有很好的耐磨性，相对于普通的推力球轴承，其寿命能够显著提高，转动部分和相对静止部分会发生相对转动，由于震荡动环5和震荡静环3之间通过相互配合且呈波浪形结构的第一PDC复合片组13接触，在震荡动环5旋转时，震荡动环5和震荡静环3上的第一PDC复合片组13之间会发生如附图4和附图5两种位置的交替动作，即产生轴向的相对震动，使上轴承内环1和下轴承内环9带动传动轴产生轴向震动，使钻头冲击岩石，从而实现在不增加成本的情况下起到冲击钻具的钻井效果，能大大提高井底破岩效率，适宜普遍推广及应用。

多个第二PDC复合片11的结构均不相同，且多个第二PDC复合片11中心线两侧的第二PDC复合片11对称。

所述震荡动环5与动环之间设置碟簧6，所述碟簧6套在所述下轴承内环9外壁上。震荡动环5和动环之间的碟簧6能够避免震荡动环5和震荡静环3之间的刚性碰撞而是转变为柔性的相对滑动，有助于提高推力轴承的使用寿命。

所述第一PDC复合片12和第二PDC复合片11均为柱状结构。

所述第二PDC复合片组10包括多个等间距环形排列的第三PDC复合片，所述第三PDC复合片为柱状结构，且多个第三PDC复合片的顶端表面处于齐平状态，一对第二PDC复合片组10呈上下分布，其上方的第二PDC复合片组10中的第三PDC复合片通过钎焊方式固定在动环7的底壁上，其下方的第二PDC复合片组10中的第三PDC复合片通过钎焊方式固定在静环8的顶壁上。

所述震荡动环5通过上轴承内环1和下轴承内环9的相互压紧固定在传动轴上，并随传动轴可以旋转。

所述上轴承内环与震荡静环为间隙配合。由于上轴承内环与震荡静环之间存在间隙，便于上轴承内环在震荡静环内震动。

所述下轴承内环与静环之间为间隙配合。由于下轴承内环与静环之间存在间隙，便于下轴承内环在静环内震动。

需要说明的是，图2为静环的俯视图，第二PDC复合片组两侧的圆形虚线为第二PDC复合片组的切线。

本实施例还提供一种螺杆钻具用自震荡式推力轴承的使用方法，采用上述任一项所述的螺杆钻具用自震荡式推力轴承，包括以下步骤，

S1，将自振荡式推力轴承安装在螺杆钻具的传动轴上，检查安装的正确性；

S2，启动螺杆钻具，螺杆钻具上的传动轴在驱动力的作用下旋转，传动轴带动震荡动环相对于震荡静环旋转、动环相对于静环旋转，震荡动环上的第一PDC复合片组相对于震荡静环上的第一PDC复合片组旋转滑动，动环上的第二PDC复合片组相对于静环上的第二PDC复合片组旋转滑动；一对相互配合的第一PDC复合片组在相对滑动时能产生规则的震动，使传动轴带动钻头震动，对岩石产生冲击力。

本实施例的工作原理：螺杆钻具工作时，转动部分相对于相对静止部分进行旋转，震荡动环5相对于震荡静环3旋转，震荡动环5上的第一PDC复合片组相对于震荡静环3上的第一PDC复合片组旋转滑动，作如图4和如图5两种方式的交替动作，即产生轴向的相对震动，使下轴承内环9带动传动轴冲击钻头，进而冲击岩石，从而实现在不增加成本的情况下起到冲击钻具的钻井效果，能大大提高井底破岩效率。

与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：

通过震荡动环与震荡静环之间设置一对相互配合的第一PDC复合片组，使转动部分旋转时，一对相互配合的第一PDC复合片组在相对滑动时能产生规则的震动，从而实现在不增加成本的情况下起到冲击钻具的钻井效果，能大大提高井底破岩效率，适宜普遍推广及应用，而且PDC复合片具有很好的耐磨性，相对于普通的推力球轴承，提高了本发明推力轴承的使用寿命。

本领域技术人员不难理解，本发明包括上述说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。