具体实施方式

实施例

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-5所示，本发明实施例提供的过线螺杆钻具及过线方法包括滑环总成、过线马达总成、过线万向轴总成、过线传动轴总成。在具体实施时，该过线螺杆钻具也可以采用实施例1-4中的滑环连接总成、过线马达总成、过线万向轴总成、过线传动轴总成中的一种或多种结构来实现。

下面结合附图分别对各总成结构进行介绍。

实施例1

本实施例首先提供了一种滑环连接总成，其结构如图1所示。

所述滑环连接总成包括滑环总成外壳体1、插座接头2、过渡定位接头3、滑环总成定位扶正器4、定位销5、滑环总成6、滑环扶正器7、挠轴8、导电杆9，图1构成的滑环总成过线方式能够把转子21和挠轴8中旋转运动的导线转化成固定导线连接。

其中，所述滑环连接总成包括滑环总成外壳体1，其内设置有分别通过滑环总成定位扶正器4和滑环扶正器7固定的过渡定位接头3和滑环总成7，所述滑环总成7下端设置挠轴8，所述挠轴8内设置挠轴导电杆9。

实施例2

在现有的各种过线马达技术中，用于螺杆过线连接通讯的方法和装置有的是采用滑环连接结构，有的是采用无线耦合通讯。受到井下螺杆工作时工具振动和转子轴向位置变化的影响，滑环结构存在着密封难以保证，接触质量差的问题，无线耦合传输方式存在着可靠性差、传输效率低的问题。针对这些问题，本实施例提供了一种过线马达总成，其结构如图2所示。

所述过线马达总成功能是把马达转子21产生的轴向颤动或者浮动消除掉，保证经过此处的中心导线连通，不至于把导线扯断。

过线马达总成包括挠轴密封10、硬质合金套11、轴向动密封12、轴向浮动轴扶正套13、轴向浮动轴限位销14、轴向浮动轴15、防掉承拉接头16、轴向浮动轴下导电插针17、转子上导电插座18、防掉过渡接头19、定子20、转子21、转子中心导线22、转子中心缠线座23-1、插座连接线24、转子密封圈25、防掉承拉接头密封26、轴向浮动轴弹簧27、插针绝缘垫片28、导电杆绝缘扶正套29、浮动轴导电插针30。

具体的，所述过线马达总成包括：

防掉承拉接头16，所述防掉承拉接头16下端设置轴向浮动轴下导电插针17，所述轴向浮动轴下导电插针17用于和转子21上设置的转子上导电插座18电连接；

轴向浮动轴15，所述轴向浮动轴15设置于所述防掉承拉接头16内并且可沿所述防掉承拉接头16轴向移动；所述轴向浮动轴15为中空结构，传输介质可穿过该穿线孔和所述轴向浮动轴下导电插针17相连接；所述轴向浮动轴15上端与挠轴8套接并且通过浮动轴上导电插针30电连接挠轴8内的传输介质；所述轴向浮动轴下导电插针17与转子上导电插座18电连接。

作为一种优选实施方式，挠轴8内的传输介质的可以为导电杆9。

在轴向浮动轴15的一端侧壁上可以设置一切面，该切面与防掉承拉接头16内壁构成一个用于容纳轴向浮动轴弹簧27的腔体。

在所述防掉承拉接头16内设置有轴向浮动轴限位销14，在轴向浮动轴15的侧壁上设置有一凹槽，所述轴向浮动轴限位销14的一端插入该凹槽内部以限制轴向浮动轴15的轴向移动。

在所述防掉承拉接头16的顶部设置有一硬质合金套11，所述硬质合金套11用于防止和减少浮动轴15与防掉承拉接头16之间因相互作用和相对运动而产生的磨损。

在所述轴向浮动轴15和防掉承拉接头16之间设置有若干个轴向动密封12以及轴向浮动轴扶正套13。轴向浮动轴扶正套13是一个环状零件，主要用来支撑轴向浮动轴15，使其处于防掉承拉接头16的内孔中央，从而起到位置扶正和增强密封效果的作用。

在所述防掉承拉接头16内设置有转子中心缠线座23-1，传输线从所述轴向浮动轴15内的过线孔穿过后经所述转子中心缠线座23-1缠绕再与转子下导电插针31连接。

采用上述结构后，转子21通过防掉承拉接头16、挠轴8与滑环总成6连接为一体。挠轴8中心孔里固定导电杆9，导电杆9和浮动轴上导电插针30连接在一起，形成导通电路。挠轴8和轴向浮动轴15连接在一起，形成轴向浮动。转子21在旋转过程中会发生轴向颤动，消除轴向颤动主要依靠轴向浮动轴15、轴向浮动轴弹簧27在防掉承拉接头16相对运动，使连接导线经过浮动轴15中心孔时不发生拉扯现象。

实施例3

现有技术中的过线万向轴总线路固定不稳，线路抗振动能力差，导电插头插座接触不良，从而导致线路传输电阻大，线路发热，连接不稳定等问题。

针对这些问题，本实施例提供了一种过线万向轴总成，其结构如图3-4所示。所述过线万向轴总成包括：转子下导电插针31、挠轴上导电插座32、动力挠轴33、动力挠轴中心导线34、挠轴缠线座23-2、动力挠轴导线35、挠轴外壳体36、挠轴密封圈37，通过转子下导电插针31、挠轴下密封圈38、挠轴下导电插针39、转动轴过渡插座40、传动轴过渡接头41、传动轴过渡接头导线42、导线护套43、挠轴下导电插针连接导线44。过线万向轴总成通过挠轴上导电插座32连接把转子中心导线22和动力挠轴中心导线34连接在一起，并且通过传动轴过渡接头41、动力挠轴33中的转动轴过渡插座40和挠轴下导电插针39把中心过线导线连接在一起。

具体的，过线万向轴总成包括：动力挠轴33，其上端设置与转子下导电插针31电连接的挠轴上导电插座32；其下端设置挠轴下导电插针39；其内设置有可供传输介质通过的过线孔，所述挠轴上导电插座32与挠轴下导电插针39通过所述传输介质电连接；

其中，所述转子下导电插针31与动力挠轴33相接的面上设置有挠轴密封圈37。

作为一种实施方式，所述动力挠轴33的过线孔内设置有挠轴缠线座23-2，穿过所述动力挠轴33的传输介质在缠绕所述挠轴缠线座23-2后再所述挠轴下导电插针39电连接。

作为一种实施方式，穿过所述动力挠轴33传输介质至少包括动力挠轴中心导线34和动力挠轴导线35。为了防止线路过长，线路自身重量对连接点产生不良影响，将线路分为的动力挠轴中心导线34、动力挠轴导线35、挠轴下导电插针连接导线44三段。其中，动力挠轴中心导线34和动力挠轴导线35之间用挠轴缠线座23-2隔开，挠轴缠线座23-2上端通道空间中可以存储一定余量的线路，方便挠轴上导电插座32的检修。

所述动力挠轴33的过线孔中设置的挠轴缠线座23-2；动力挠轴中心导线34的一端与所述挠轴上导电插座32电连接，另一端缠绕所述挠轴缠线座23-2后通过所述动力挠轴导线35电连接至挠轴下导电插针39。

采用上述结构后，如图3所示，所述转子21下端装上转子下导电插针31与动力挠轴33上端装上挠轴上导电插座32，并连接以下导线：转子中心导线22、动力挠轴中心导线34、挠轴缠线座23-2、动力挠轴导线35，然后把转子21和动力挠轴33螺纹连接为一体。这样转子21和动力挠轴33形成中心过线。

采用上述结构后，如图4所示，动力挠轴33下端装上挠轴下导电插针39连接挠轴下导电插针连接导线44，在传动轴过渡接头41上装入转动轴过渡插座40连接传动轴过渡接头导线42，装上挠轴下密封圈38，将动力挠轴33和传动轴过渡接头41螺纹连接在一起。这样在动力挠轴33中心过线。

实施例4

现有技术中的过线传动轴总成因为传动轴45处于高速旋转中，且工作过程中伴有振动和冲击，传动轴45中线路固定困难，旋转振动状态下线路容易断开，振动导电插头插座接触不良，从而导致整个线路传输电阻大，线路发热产生高温，导通性不稳定等问题。

针对这些问题，本实施例提供了一种过线传动轴总成，如图5所示，包括传动轴45、传动轴承总成46、扶正器密封圈47、可换扶正器48、活塞上密封49、活塞定位销50、活塞下密封51、活塞过渡接头52、活塞过渡接头插针53、活塞过渡接头导电杆54、活塞过渡接头密封圈55、活塞56、丝堵57、过活塞连接导线58、传动轴连接导线59、传动轴过渡接头密封圈60、插针导电环61、插座导电环62、传动轴密封圈63、防冲蚀圈64，图5是通过插针导电环61和插座导电环62把传动轴过渡接头导线42和过传动轴连接导线59连接在一起，使导线导通。

具体的，所述过线传动轴总成包括：

传动轴过渡接头41，其上端与动力挠轴33套接并且通过转动轴过渡插座40电连接设置于动力挠轴33上的挠轴下导电插针39；其下端设置插座导电环62和插针导电环61，插座导电环62和插针导电环61的作用是在传动轴过渡接头41与传动轴45通过螺纹机械连接的同时，实现两者内部导线的连接和导通。

所述插座导电环62通过传动轴过渡接头41中的过线孔内的传输介质电连接；

传动轴45，其上设置与所述插座导电环62或插针导电环61电连接的插针导电环61或插座导电环62，其内设置有传动轴过线孔，其下端设置有活塞口；

活塞56，插入所述传动轴45下端设置的活塞口内；其上设置有引线孔以及活塞过渡接头导电杆54，一传输介质电连接所述活塞过渡接头导电杆54后通过所述引线孔以及传动轴45的过线孔后与所述插针导电环61电连接。

其中，在传动轴45的外部套接传动轴总成46。

其中，在传动轴总成46的外部过线传动轴总成壳体上设置有可换扶正器48。

其中，传动轴45设置有活塞定位销50，所述活塞过渡接头52上设置有与该塞定位销50相配合的定位孔；

作为一种优选实施方式，所述传动轴过渡接头4中的过线孔偏离所述传动轴过渡接头4的轴线设置；因为传动轴过渡接头41与传动轴45的中心为钻井液流道，所以将引线孔设在侧壁中，处于偏心位置。

所述插座导电环62的圆心与所述传动轴过渡接头4的轴心共轴设置。

作为一种优选实施方式，所述传动轴过线孔偏离传动轴45的轴心设置。

作为一种优选实施方式，所述活塞56的引线孔包括沿与所述活塞56的轴线平行或重合的方向开设置的轴向引线孔以及与所述轴向引线孔垂直的侧向引线孔；所述活塞过渡接头导电杆54与过活塞连接导线58的一端连接，所述活塞连接导线58的另一端穿过依次穿过所述轴向引线孔、侧向引线孔后和传动轴过线孔后电连接插针导电环61。

插座导电环62装入传动轴过渡接头41内孔，插针导电环61装入传动轴45内孔，连接过传动轴连接导线59和传动轴过渡接头导线42，然后把传动轴承总成46装到传动轴45，再装上可换扶正器48，随后螺纹连接上传动轴过渡接头41，形成传动轴总成过线。

活塞上密封49、活塞下密封51装在活塞56上，把活塞56插入传动轴45内，在把活塞定位销50卡住活塞56在拧上丝堵57，活塞过渡接头52中装入活塞过渡接头插针53和活塞过渡接头导电杆54，把活塞过渡接头密封圈55装在活塞过渡接头52，连接到活塞56上，再连接过活塞连接导线58。这样就把所以导线连接为一体，形成中心过线形式。

实施例5

本实施例基于前述实施例的内容，提出了一种过线螺杆钻具和过线方法。

本实施例提供的过线螺杆钻具包括：依次连接的过线马达总成、过线万向轴总成、过线传动轴总成；

其中，所述过线马达总成内设置一个与转子21连接的防掉承拉接头16，所述防掉承拉接头16内设置一个可轴向移动的轴向浮动轴15，该轴向浮动轴15的上端通过浮动轴上导电插针30连接挠轴8，一传输导线与所述浮动轴上导电插针30电连接后穿过所述轴向浮动轴15后与所述转子内设置的过线孔后电连接所述过线万向轴总成；

所述过线万向轴总成的内部设置有万向轴穿线孔；一导线与所述过线马达总成电连接后穿过所述万向轴穿线孔与所述过线传动轴总成电连接；

所述过线传动轴总成内设置有传动轴过线孔，其底部设置一活塞56，所述活塞56上设置有导电杆54，一导线与所述过线传动轴总成电连接后穿过所述传动轴过线孔与所述导电杆54电连接。

本实施例提供的过线马达总成还可以包括滑环总成。所述滑环连接总成包括：滑环总成外壳体1，其内设置有分别通过滑环总成定位扶正器4和滑环扶正器7固定的过渡定位接头3和滑环总成7，所述滑环总成7下端设置挠轴8，所述挠轴8内设置导电杆9。

本实施例还提供了一种螺杆钻具的过线方法，包括：

依次连接的过线马达总成、过线万向轴总成、过线传动轴总成；

在过线马达总成内设置一个与转子21连接的防掉承拉接头16，在所述防掉承拉接头16内设置一个可轴向移动的轴向浮动轴15，将该轴向浮动轴15的上端通过浮动轴上导电插针30连接挠轴8，将一传输导线与所述浮动轴上导电插针30电连接后穿过所述轴向浮动轴15与所述转子内设置的过线孔后电连接所述过线万向轴总成；

在过线万向轴总成的内部设置万向轴穿线孔；将一导线与所述过线马达总成电连接后穿过所述万向轴穿线孔与所述过线传动轴总成电连接；

在过线传动轴总成内设置有传动轴过线孔，在其底部设置一活塞56，在所述活塞56上设置导电杆54，将一导线与所述过线传动轴总成电连接后穿过所述传动轴过线孔与所述导电杆54电连接。

具体的，本实施例的一种螺杆钻具的过线方法可以包括以下步骤：

第一步：在转子21中装入导电插座18，连接转子中心导线22、转子中心缠线座23-1、插座连接线24，在转子21下端装入转子下导电插针31，在转子下导电插针31上焊接转子中心导线22，以上这些装好后，把转子21装入定子20，组装成增效马达总成。

第二步：在动力挠轴33上端装入挠轴上导电插座32，在动力挠轴33下端装入挠轴下导电插针39，并把连接导线44焊接在挠轴上导电插座32和挠轴下导电插针39上。组装后，将动力挠轴33与增效马达转子21连接在一起。

第三步：传动轴过渡接头41上下两端内孔中装入传动轴过渡插座40和插座导电环62，并焊接传动轴过渡接头导线42。这样传动轴过渡接头41组装完成。

第四步：传动轴45、传动轴承总成46、扶正器密封圈47、可换扶正器48组装成传动轴总成。然后，在传动轴45上端装入插针导电环61并焊接过传动轴连接导线59，把活塞上密封49装在活塞56上插入传动轴45下端孔内，用活塞定位销50和丝堵57把活塞56固定住，同时活塞过渡接头插针53和活塞过渡接头导电杆54插入活塞过渡接头52中并焊接过活塞连接导线58，把活塞过渡接头52拧到活塞56上，这样就组装成过线传动轴总成。

第五步：把组装好的的传动轴过渡接头41安装传动轴密封圈63后，拧到组装好的过线传动轴总成上。

第六步：把第二步组装好的动力挠轴33与增效马达转子21，把万向轴壳体36上端螺纹拧到定子20上，动力挠轴33拧到第三步和第四步组装好的传动轴过渡接头41上。

第七步：把第四步组装好的传动轴总成拧到万向轴壳体36下端螺纹上。

第八步：滑环总成6和挠轴8连接，并装上滑环总成定位扶正器4和滑环扶正器7，挠轴8再连接轴向浮动轴15、挠轴密封10、硬质合金套11、轴向动密封12、轴向浮动轴扶正套13、轴向浮动轴限位销14、防掉承拉接头16、导电插针17、导电插座18、防掉过渡接头19、定子20、转子21、转子中心导线22、转子中心缠线座23-1、插座连接线24、转子密封圈25、防掉承拉接头密封26、轴向浮动轴弹簧27、插针绝缘垫片28、导电杆绝缘扶正套29、插针30等。组装成滑环挠轴总成。

第九步：把第八步组装成的滑环挠轴总成中的防掉过渡接头19与定子20上端螺纹拧在一起，再把承拉接头16和转子22上端螺纹拧在一起。

第十步：把滑环总成外壳体1套在滑环总成6、定位扶正器4和滑环扶正器7外，与防掉过渡接头19上端螺纹拧在一起。

第十一步：最后用定位销5锁住定位扶正器4，中心过线增效螺杆马达组装完成。

从第一步到第十一步是中心过线增效螺杆马达组装基本步骤。只要符合从图1到图5的结构方式，还可用其他组装方式。

作为一种优选实施方式，本实施例所提供的过线螺杆钻具以及过线方法中的滑环连接总成可采用实施例1的结构，所述过线马达总成可选用实施例2的结构，所述过线万向轴总成可选用实施例3的结构，所述过线传动轴总成可选用实施例4的结构。

作为一种优选实施方式，本实施例所提供的过线螺杆钻具以及过线方法也可以采用实施例1-4中的一种或式种结构实施。

通过以上描述可知，本发明通过中心过线方式解决了电源和信号有线穿过螺杆马达的难题，实现了电源和信号的同时传递，适用于旋转导向系统以及其他井下控制探测系统，能够实现线路经过螺杆马达，实现同时传递信号和电力，从而为井下控制系统的电力和信号传递，提供了一种有线穿过螺杆马达的功能，同时也提高了井下控制系统旋转扭矩和钻井机械钻速。

本实施例中，尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

注意到，说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”、“一些实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括所述特定特征、结构或特性。而且，这样的短语不必指代同一实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，结合其他实施例来实现这样的特征、结构或特性将在所属领域的技术人员的知识范围内。

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