[發(fā)明專(zhuān)利]一體式軸承段和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980028380.0
• 申請(qǐng)日: 2019-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112041532B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞏特爾·HH·范吉尼茲-雷科夫斯基;馬克·艾倫·里夫斯;威廉·克里斯蒂安·赫本
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 瑞沃井下工具有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B4/02
• 分類(lèi)號(hào): E21B4/02;E21B17/07;F16C19/18
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 孫靜;楊明釗

一體式軸承段包括部分設(shè)置在殼體內(nèi)的心軸。該軸承段包括設(shè)置在心軸的外表面和殼體的內(nèi)表面之間的球形構(gòu)件。徑向軸承部分由球形構(gòu)件形成，該球形構(gòu)件部分地設(shè)置在凹槽內(nèi)并接合平滑輪廓的相對(duì)表面。凹槽可以在心軸的外表面、心軸套筒的外表面、殼體的內(nèi)表面或外部徑向軸承的內(nèi)表面中。平滑輪廓的相對(duì)表面可以在外部徑向軸承的內(nèi)表面、殼體的內(nèi)表面、心軸的外表面或心軸套筒的外表面上。推力軸承部分由部分地設(shè)置在兩個(gè)相對(duì)表面中的凹槽內(nèi)的球形構(gòu)件形成，所述相對(duì)表面例如為：心軸的外表面或心軸套筒的外表面；以及殼體的內(nèi)表面或外部推力軸承的內(nèi)表面。

背景

在油井和氣井的鉆井過(guò)程中，井下鉆井馬達(dá)可以連接到鉆柱(drill string)，以旋轉(zhuǎn)和操縱鉆頭。常規(guī)的鉆井馬達(dá)通常包括頂部接頭、動(dòng)力組件、傳動(dòng)組件和軸承組件。旋轉(zhuǎn)由動(dòng)力組件來(lái)提供。傳動(dòng)組件將扭矩和速度從動(dòng)力組件傳動(dòng)到設(shè)置在鉆井馬達(dá)的下端處的鉆頭。軸承組件承受鉆井期間施加在鉆柱和鉆頭上的軸向和徑向載荷。

常規(guī)的軸承組件包括穿過(guò)上部徑向軸承、推力軸承和下部徑向軸承而定位的心軸(mandrel)。推力軸承放置在兩個(gè)徑向軸承之間的布置是機(jī)械工程領(lǐng)域中公知的軸承段的經(jīng)典組成。心軸的下端被配置為接合鉆頭。上部徑向軸承和下部徑向軸承各自包括具有相對(duì)的平滑輪廓的表面(flat profile surfaces)的外部滑動(dòng)構(gòu)件和內(nèi)部滑動(dòng)構(gòu)件。當(dāng)外部滑動(dòng)構(gòu)件和內(nèi)部滑動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)時(shí)，相對(duì)的平滑輪廓沿著彼此滑動(dòng)。滑動(dòng)徑向軸承由于摩擦力而磨損，該摩擦力導(dǎo)致接觸表面處的磨料磨損。推力軸承包括一系列滾珠軸承，該滾珠軸承設(shè)置在由多個(gè)外部推力構(gòu)件和多個(gè)內(nèi)部推力構(gòu)件形成的凹槽內(nèi)。推力軸承的滾珠構(gòu)件的直徑隨著它們的磨損而減小，這導(dǎo)致外部推力構(gòu)件和內(nèi)部推力構(gòu)件之間的相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)。

在其他常規(guī)的軸承組件中，徑向軸承由滾珠軸承或滾子軸承形成，以減少與摩擦相關(guān)聯(lián)的磨料磨損。徑向滾珠軸承的內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件各自包括凹槽，并且每個(gè)滾珠軸承被設(shè)置在內(nèi)部構(gòu)件的凹槽和外部構(gòu)件的凹槽內(nèi)。當(dāng)推力軸承的滾珠軸承磨損并且其直徑減小時(shí)，外部推力構(gòu)件和內(nèi)部推力構(gòu)件之間的相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)在徑向軸承的內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件上施加不均勻的載荷。由于滾珠軸承設(shè)置在外部構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件中的凹槽內(nèi)的徑向軸承布置，因此不允許外部構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件之間的相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)。因此，當(dāng)推力軸承磨損時(shí)，這種徑向軸承布置就會(huì)失效。

附圖簡(jiǎn)述

圖1是包括帶有凹槽的心軸的一體式軸承段(integrated bearing section)的橫截面圖。

圖2是包括帶有凹槽的心軸的一體式軸承段的替代實(shí)施例的橫截面圖。

圖3是在心軸的凹槽中具有較大的球形構(gòu)件情況下的圖2的一體式軸承段的橫截面圖。

圖4是包括帶有凹槽的心軸套筒的一體式軸承段的替代實(shí)施例的橫截面圖。

圖5是包括帶有凹槽的心軸套筒的一體式軸承段的另一替代實(shí)施例的橫截面圖。

圖6是包括帶有凹槽的心軸套筒和外部一體軸承的一體式軸承段的進(jìn)一步的實(shí)施例的橫截面圖。

圖7是包括帶有凹槽的分離的心軸套筒的一體式軸承段的替代實(shí)施例的橫截面圖。

圖8是包括帶有凹槽的心軸和帶有凹槽的殼體的一體式軸承段的替代實(shí)施例的橫截面圖。

圖9是包括帶有凹槽的心軸和帶有凹槽的殼體的一體式軸承段的替代實(shí)施例的橫截面圖。

圖10是包括帶有凹槽的心軸和帶有凹槽的殼體的一體式軸承段的替代實(shí)施例的橫截面圖。

圖11是包括帶有凹槽的殼體的一體式軸承段的替代實(shí)施例的橫截面圖。

優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述