专利名称：石油井螺杆钻具万向轴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到石油钻井钻杆与钻头之间的螺杆钻具中的专用组件，具体而言是一种石油井螺杆钻具万向轴。
螺杆钻具是目前石油钻井(特别是定向井、水平井、开窗井)必不可少的专用器具之一。螺杆钻具的结构设计、加工制造工艺，尤其是关键零部件的耐磨性能，不但关系到加工制造成本和使用寿命，而且关系到钻井过程中起钻次数的多少，因而直接影响到钻井进尺速度。目前普遍使用的螺杆钻具中的万向轴，是一种花瓣状联轴节结构，采用线切割加工而成，选材一般为低碳合金钢，加工成本较高。由于加工成型后的联轴节成为不可分拆的整体，其活络瓣接触面的表面处理很困难，渗碳深度只能达到0.1毫米。在钻井过程中渗碳层会很快被磨穿，然后是低碳合金钢机体之间的互相摩擦，磨损速度急剧加快。还由于其花瓣较长，最危险截面处弯矩太大，安全系数较低，常在此处断裂。密封也不够好。因此，使用寿命仅为60小时左右，与螺杆钻具马达150小时的使用寿命不相匹配。一旦万向轴被磨坏，就得停钻起钻更换新的万向轴。这种结构形式的万向轴每套造价4000元，不可修复，一次使用60小时即成为废铁。不但因频繁停钻起钻影响钻井进度，而且会浪费大量器材，使得钻井成本较高。
鉴于已有技术的上述缺点和不之处，本实用新型的目的就在于提供一种结构特征与众不同的石油井螺杆钻具万向轴，各零部件都可装可拆，容易加工，特别是能增加其活络节接触面渗碳深度、提高耐磨性、延长使用寿命，基本上能与螺杆钻具马达的使用寿命相匹配。进一步提高钻井速度，降低钻井成本。
上述目的是由下述技术方案实现的该石油井螺杆钻具万向轴由五部分组成，自上而下依次是上接头、上活络节、中间连杆、下活络节和下接头。其特征是上、下活络节结构相同，每个活络节由单面活节、双面活节、密封胶套、密封透盖、外套，以及中间连杆的一个端部组成。上活络节的单面活节装在上接头的下端。单面活节的下方、中间连杆的上方形成的空腔中装有双面活节。密封胶套装在上接头下面外套与单面活节间隙处。外套装在密封胶套以下的单、双面活节及中间连杆上段三者的外面。密封透盖装在外套上端部外面，并径向压住密封胶套的下端部。下活络节各零部件的装配位置与上活络节相同，形成上下对称状态。上下活络节由中间连杆连接成一体，构成该万向轴。内部间隙充满润滑脂。
上述石油井螺杆钻具万向轴中的单面活节，一端有外螺纹，与上(下)接头的内螺纹相配连接。单面活节的另一端加工成两个均布的蘑菇状耳瓣，两个耳瓣之间是一个梯形沟槽，耳瓣与沟槽互为90°。
上述石油井螺杆钻具万向轴中的中间连杆，中段外表面为光滑圆柱面，靠近中段的上、下段都有与外套相配的外螺纹，上、下端部形状相同，都加工成两个均布的蘑菇状耳瓣，两个耳瓣之间是一个梯形沟槽，耳瓣与沟槽互为90°。
上述石油井螺杆钻具万向轴中的双面活节，上、下两端部形状相同，但是互为90°，每端中间是一个梯形台，梯形台两侧根部名有一个蘑菇状耳窝。
上述石油井螺杆钻具万向轴中的双面活节，上端部的梯形台、蘑菇状耳窝，分别与单面活节下端部的梯形沟槽、蘑菇状耳瓣相配合，构成一个上肘节；双面活节下端部的梯形台、蘑菇状耳窝，分别与中间连杆上端部的梯形沟槽、蘑菇状耳瓣相配合，构成一个下肘节。上、下两个肘节构成一个活络节。
上述石油井螺杆钻具万向轴中的外套为圆管形状，与中间连杆相连接的一端有内螺纹，另一端部细径处有与密封透盖相连接的外螺纹，外螺纹段与端面之间有一个细径台阶。
上述石油井螺杆钻具万向轴中的下接头，两端部都有内螺纹，下半部有内腔，并有2～4个径向进液孔与内腔相通。
按照上述技术方案加工制造的石油井螺杆钻具万向轴，由于组成其上、下两个活络节的零部件都是可装可拆的，用普通机床即可加工，并且很容易进行表面处理，渗碳深度可达2毫米以上。由于肘节内部预先充满润滑脂，保持良好润滑，外部泥浆又进不去，所以耐磨性能大大提高。由于活络节的耳瓣很短，不易形成大的弯矩，并且有梯形台与耳瓣一同承受扭矩，安全系数提高一倍，其使用寿命能达到120小时以上，基本上能与螺杆钻具马达的使用寿命相匹配。这种万向轴用于钻井作业，停钻起钻次数可减少一半，可进一步缩短钻井周期。还由于其制造成本不到原来的一半，所以钻井成本进一步降低，经济效益非常显著。
附
图1是本实用新型的整体结构半剖示意图。
附图2是
图1中零部件2(单面活节)的主视图。
附图3是图2的A向视图。
附图4是图2的B向视图。
附图5是
图1中零部件7(中间连杆)的主视图。
附图6是图5的C向视图。
附图7是图5的D向视图。
附图8是
图1中零部件6(双面活节)的主视图。
附图9是图8的E向视图。
附
图10是图8的F向视图。
结合附图对本实用新型的实施例阐述如下附
图1中，1是上接头，2是单面活节，3是密封胶套，4是密封透盖，5是外套，6是双面活节，7是中间连杆，8是下接头。G是润滑间隙，H和I是肘节间隙，J是钻井泥浆进液孔。
由
图1可见，该万向轴由五部分组成，自上而下依次是上接头、上活络节中间连杆、下活络节和下接头。上、下两个活络节结构相同。每个活络节由单面活节2、密封胶套3、密封透盖4、外套5、双面活节6和中间连杆7的一个端部组成。以上一个活络节为例，其单面活节2装在上接头1的下端。单面活节2的下方、中间连杆7的上方形成的空腔中装有双面活节6。密封胶套3装在上接头1下面外套与单面活节2的间隙G处。外套5装在密封胶套3以下的单、双面活节2、6及中间连杆7三者的外面。密封透盖4装在外套5上端部外面，并径向压住密封胶套3的下端部。下活络节各零部件的装配位置与上活络节相同，形成上下对称状态。上、下活络节由中间连杆7连成一体，构成该万向轴。润滑间隙G、肘节间隙H、I都在装配时充满润滑脂。
由图2、3、4可见，该万向轴的单面活节2的一端有外螺纹，另一端加工成两个均布的蘑菇状耳瓣，两个耳瓣之间是一个梯形沟槽，耳瓣与沟槽互为90°。
由图5、6、7可见，该万向轴的中间连杆7中段外表面为光滑圆柱面，靠近中段处有与外套5相配的外螺纹，端部加工成两个均布的蘑菇状耳瓣，两个耳瓣之间是一个梯形沟槽，耳瓣与沟槽互为90°。
由图8、9、10可见，该万向轴的双面活节6，上、下形状相同，但是互为90°，每端中间是一个梯形台，梯形台两侧根部各有一个蘑菇状耳窝。上端部的梯形台、蘑菇状耳窝，分别与图2、3、4所示的单面活节2下端部的梯形沟槽、蘑菇状耳瓣相配合，构成一个上肘节；下端部的梯形台、蘑菇状耳窝，分别与图5、6、7所示的中间连杆7上端部的梯形沟槽、蘑菇状耳瓣相配合，构成一个下肘节。上、下两个肘节互为90°，构成
图1所示的一个活络节，并形成上、下肘节间隙H、I。
其工作原理是将该万向轴的上接头1上端部的外锥螺纹安装到螺杆钻具马达的转子上，将其下接头8的内螺纹与下方的传动轴总成安装连接好。上方的马达转子为偏心转动，带动该万向轴的活络节也偏心转动，将扭矩传递到下方的传动轴总成，带动钻头定轴转动，完成钻井作业。该万向轴的设计扭矩为马达额定扭矩的2倍，其偏心距也大于马达偏心距，能满足要求。
权利要求1．一种石油井螺杆钻具万向轴，由五部分组成，自上而下依次是上接头、上活络节、中间连杆、下活络节和下接头，其特征是上、下两个活络节结构相同，每个活络节由单面活节、双面活节、密封胶套、密封透盖、外套以及中间连杆的一个端部组成，上活络节的单面活节装在上接头的下端，单面活节的下方、中间连杆的上方形成的空腔中装有双面活节，密封胶套装在上接头下面外套与单面活节间隙处，外套装在密封胶套以下的单、双面活节及中间连杆上段三者的外面，密封透盖装在外套上端部外面，并径向压住密封胶套的下端部，下活络节各零部件的装配位置与上活络节相同，上、下活络节由中间连杆连接成一体，构成该万向轴，内部间隙充满润滑脂。
2．根据权利要求1所述的石油井螺杆钻具万向轴，其特征是单面活节的一端有外螺纹，与上(下)接头的内螺纹相配连接，单面活节的另一端加工成两个均布的蘑菇状耳瓣，两个耳瓣之间是一个梯形沟槽，耳瓣与沟槽互为90°。
3．根据权利要求1所述的石油井螺杆钻具万向轴，其特征是中间连杆中段外表面为光滑圆柱面，靠近中段的上、下段都有与外套相配的外螺纹，上、下端部形状相同，都加工成两个均布的蘑菇状耳瓣，两个耳瓣之间是一个梯形沟槽，耳瓣与沟槽互为90°。
4．根据权利要求1所述的石油井螺杆钻具万向轴，其特征是双面活节上、下端部形状相同，但是互为90°，每端中间是一个梯形台，梯形台两侧根部各有一个蘑菇状耳窝。
5．根据权利要求1或4所述的石油井螺杆钻具万向轴，其特征是双面活节上端部的梯形台、蘑菇状耳窝，分别与单面活节下端部的梯形沟槽、蘑菇状耳瓣相配合，构成上肘节，双面活节下端部的梯形台、蘑菇状耳窝，分别与中间连杆上端部的梯形沟槽、蘑菇状耳瓣相配合，构成下肘节，上、下两个肘节构成一个活络节。
6．根据权利要求1所述的石油井螺杆钻具万向轴，其特征是外套为圆管形状，与中间连杆相连接的一端有内螺纹，另一端部细径处有与密封透盖相连接的外螺纹，外螺纹段与端面之间有一个细径台阶。
7．根据权利要求1所述的石油井螺杆钻具万向轴，其特征是下接头两端部都有内螺纹，下半部有内腔，并有2～4个径向进液孔与内腔相通。
专利摘要本实用新型是一种石油井螺杆钻具万向轴，属于钻杆与钻头之间传递扭矩的专用组件。由上、下接头、中间连杆和上、下活络节组成。上、下活络节结构相同，由单面活节、双面活节、外套、密封胶套和密封透盖组成。双面活节处于单面活节与中间连杆之间，三者外面有外套。外套与单面活节间隙处有密封胶套和密封透盖。其活络节可装可拆，容易加工和表面渗碳，密封润滑好，耐磨，使用寿命120小时以上，可缩短钻井周期，降低钻井成本。
文档编号E21B17/00GK2451719SQ00256879
公开日2001年10月3日 申请日期2000年11月30日 优先权日2000年11月30日
发明者何元君, 杨君, 吴晓鲁 申请人:何元君, 杨君, 吴晓鲁