專利名稱：石油井螺桿鉆具萬向軸的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到石油鉆井鉆桿與鉆頭之間的螺桿鉆具中的專用組件，具體而言是一種石油井螺桿鉆具萬向軸。
螺桿鉆具是目前石油鉆井(特別是定向井、水平井、開窗井)必不可少的專用器具之一。螺桿鉆具的結構設計、加工制造工藝，尤其是關鍵零部件的耐磨性能，不但關系到加工制造成本和使用壽命，而且關系到鉆井過程中起鉆次數的多少，因而直接影響到鉆井進尺速度。目前普遍使用的螺桿鉆具中的萬向軸，是一種花瓣狀聯軸節結構，采用線切割加工而成，選材一般為低碳合金鋼，加工成本較高。由于加工成型后的聯軸節成為不可分拆的整體，其活絡瓣接觸面的表面處理很困難，滲碳深度只能達到0.1毫米。在鉆井過程中滲碳層會很快被磨穿，然后是低碳合金鋼機體之間的互相摩擦，磨損速度急劇加快。還由于其花瓣較長，最危險截面處彎矩太大，安全系數較低，常在此處斷裂。密封也不夠好。因此，使用壽命僅為60小時左右，與螺桿鉆具馬達150小時的使用壽命不相匹配。一旦萬向軸被磨壞，就得停鉆起鉆更換新的萬向軸。這種結構形式的萬向軸每套造價4000元，不可修復，一次使用60小時即成為廢鐵。不但因頻繁停鉆起鉆影響鉆井進度，而且會浪費大量器材，使得鉆井成本較高。
鑒于已有技術的上述缺點和不之處，本實用新型的目的就在于提供一種結構特征與眾不同的石油井螺桿鉆具萬向軸，各零部件都可裝可拆，容易加工，特別是能增加其活絡節接觸面滲碳深度、提高耐磨性、延長使用壽命，基本上能與螺桿鉆具馬達的使用壽命相匹配。進一步提高鉆井速度，降低鉆井成本。
上述目的是由下述技術方案實現的該石油井螺桿鉆具萬向軸由五部分組成，自上而下依次是上接頭、上活絡節、中間連桿、下活絡節和下接頭。其特征是上、下活絡節結構相同，每個活絡節由單面活節、雙面活節、密封膠套、密封透蓋、外套，以及中間連桿的一個端部組成。上活絡節的單面活節裝在上接頭的下端。單面活節的下方、中間連桿的上方形成的空腔中裝有雙面活節。密封膠套裝在上接頭下面外套與單面活節間隙處。外套裝在密封膠套以下的單、雙面活節及中間連桿上段三者的外面。密封透蓋裝在外套上端部外面，并徑向壓住密封膠套的下端部。下活絡節各零部件的裝配位置與上活絡節相同，形成上下對稱狀態。上下活絡節由中間連桿連接成一體，構成該萬向軸。內部間隙充滿潤滑脂。
上述石油井螺桿鉆具萬向軸中的單面活節，一端有外螺紋，與上(下)接頭的內螺紋相配連接。單面活節的另一端加工成兩個均布的蘑菇狀耳瓣，兩個耳瓣之間是一個梯形溝槽，耳瓣與溝槽互為90°。
上述石油井螺桿鉆具萬向軸中的中間連桿，中段外表面為光滑圓柱面，靠近中段的上、下段都有與外套相配的外螺紋，上、下端部形狀相同，都加工成兩個均布的蘑菇狀耳瓣，兩個耳瓣之間是一個梯形溝槽，耳瓣與溝槽互為90°。
上述石油井螺桿鉆具萬向軸中的雙面活節，上、下兩端部形狀相同，但是互為90°，每端中間是一個梯形臺，梯形臺兩側根部名有一個蘑菇狀耳窩。
上述石油井螺桿鉆具萬向軸中的雙面活節，上端部的梯形臺、蘑菇狀耳窩，分別與單面活節下端部的梯形溝槽、蘑菇狀耳瓣相配合，構成一個上肘節；雙面活節下端部的梯形臺、蘑菇狀耳窩，分別與中間連桿上端部的梯形溝槽、蘑菇狀耳瓣相配合，構成一個下肘節。上、下兩個肘節構成一個活絡節。
上述石油井螺桿鉆具萬向軸中的外套為圓管形狀，與中間連桿相連接的一端有內螺紋，另一端部細徑處有與密封透蓋相連接的外螺紋，外螺紋段與端面之間有一個細徑臺階。
上述石油井螺桿鉆具萬向軸中的下接頭，兩端部都有內螺紋，下半部有內腔，并有2～4個徑向進液孔與內腔相通。
按照上述技術方案加工制造的石油井螺桿鉆具萬向軸，由于組成其上、下兩個活絡節的零部件都是可裝可拆的，用普通機床即可加工，并且很容易進行表面處理，滲碳深度可達2毫米以上。由于肘節內部預先充滿潤滑脂，保持良好潤滑，外部泥漿又進不去，所以耐磨性能大大提高。由于活絡節的耳瓣很短，不易形成大的彎矩，并且有梯形臺與耳瓣一同承受扭矩，安全系數提高一倍，其使用壽命能達到120小時以上，基本上能與螺桿鉆具馬達的使用壽命相匹配。這種萬向軸用于鉆井作業，停鉆起鉆次數可減少一半，可進一步縮短鉆井周期。還由于其制造成本不到原來的一半，所以鉆井成本進一步降低，經濟效益非常顯著。
附
圖1是本實用新型的整體結構半剖示意圖。
附圖2是
圖1中零部件2(單面活節)的主視圖。
附圖3是圖2的A向視圖。
附圖4是圖2的B向視圖。
附圖5是
圖1中零部件7(中間連桿)的主視圖。
附圖6是圖5的C向視圖。
附圖7是圖5的D向視圖。
附圖8是
圖1中零部件6(雙面活節)的主視圖。
附圖9是圖8的E向視圖。
附
圖10是圖8的F向視圖。
結合附圖對本實用新型的實施例闡述如下附
圖1中，1是上接頭，2是單面活節，3是密封膠套，4是密封透蓋，5是外套，6是雙面活節，7是中間連桿，8是下接頭。G是潤滑間隙，H和I是肘節間隙，J是鉆井泥漿進液孔。
由
圖1可見，該萬向軸由五部分組成，自上而下依次是上接頭、上活絡節中間連桿、下活絡節和下接頭。上、下兩個活絡節結構相同。每個活絡節由單面活節2、密封膠套3、密封透蓋4、外套5、雙面活節6和中間連桿7的一個端部組成。以上一個活絡節為例，其單面活節2裝在上接頭1的下端。單面活節2的下方、中間連桿7的上方形成的空腔中裝有雙面活節6。密封膠套3裝在上接頭1下面外套與單面活節2的間隙G處。外套5裝在密封膠套3以下的單、雙面活節2、6及中間連桿7三者的外面。密封透蓋4裝在外套5上端部外面，并徑向壓住密封膠套3的下端部。下活絡節各零部件的裝配位置與上活絡節相同，形成上下對稱狀態。上、下活絡節由中間連桿7連成一體，構成該萬向軸。潤滑間隙G、肘節間隙H、I都在裝配時充滿潤滑脂。
由圖2、3、4可見，該萬向軸的單面活節2的一端有外螺紋，另一端加工成兩個均布的蘑菇狀耳瓣，兩個耳瓣之間是一個梯形溝槽，耳瓣與溝槽互為90°。
由圖5、6、7可見，該萬向軸的中間連桿7中段外表面為光滑圓柱面，靠近中段處有與外套5相配的外螺紋，端部加工成兩個均布的蘑菇狀耳瓣，兩個耳瓣之間是一個梯形溝槽，耳瓣與溝槽互為90°。
由圖8、9、10可見，該萬向軸的雙面活節6，上、下形狀相同，但是互為90°，每端中間是一個梯形臺，梯形臺兩側根部各有一個蘑菇狀耳窩。上端部的梯形臺、蘑菇狀耳窩，分別與圖2、3、4所示的單面活節2下端部的梯形溝槽、蘑菇狀耳瓣相配合，構成一個上肘節；下端部的梯形臺、蘑菇狀耳窩，分別與圖5、6、7所示的中間連桿7上端部的梯形溝槽、蘑菇狀耳瓣相配合，構成一個下肘節。上、下兩個肘節互為90°，構成
圖1所示的一個活絡節，并形成上、下肘節間隙H、I。
其工作原理是將該萬向軸的上接頭1上端部的外錐螺紋安裝到螺桿鉆具馬達的轉子上，將其下接頭8的內螺紋與下方的傳動軸總成安裝連接好。上方的馬達轉子為偏心轉動，帶動該萬向軸的活絡節也偏心轉動，將扭矩傳遞到下方的傳動軸總成，帶動鉆頭定軸轉動，完成鉆井作業。該萬向軸的設計扭矩為馬達額定扭矩的2倍，其偏心距也大于馬達偏心距，能滿足要求。
權利要求1．一種石油井螺桿鉆具萬向軸，由五部分組成，自上而下依次是上接頭、上活絡節、中間連桿、下活絡節和下接頭，其特征是上、下兩個活絡節結構相同，每個活絡節由單面活節、雙面活節、密封膠套、密封透蓋、外套以及中間連桿的一個端部組成，上活絡節的單面活節裝在上接頭的下端，單面活節的下方、中間連桿的上方形成的空腔中裝有雙面活節，密封膠套裝在上接頭下面外套與單面活節間隙處，外套裝在密封膠套以下的單、雙面活節及中間連桿上段三者的外面，密封透蓋裝在外套上端部外面，并徑向壓住密封膠套的下端部，下活絡節各零部件的裝配位置與上活絡節相同，上、下活絡節由中間連桿連接成一體，構成該萬向軸，內部間隙充滿潤滑脂。
2．根據權利要求1所述的石油井螺桿鉆具萬向軸，其特征是單面活節的一端有外螺紋，與上(下)接頭的內螺紋相配連接，單面活節的另一端加工成兩個均布的蘑菇狀耳瓣，兩個耳瓣之間是一個梯形溝槽，耳瓣與溝槽互為90°。
3．根據權利要求1所述的石油井螺桿鉆具萬向軸，其特征是中間連桿中段外表面為光滑圓柱面，靠近中段的上、下段都有與外套相配的外螺紋，上、下端部形狀相同，都加工成兩個均布的蘑菇狀耳瓣，兩個耳瓣之間是一個梯形溝槽，耳瓣與溝槽互為90°。
4．根據權利要求1所述的石油井螺桿鉆具萬向軸，其特征是雙面活節上、下端部形狀相同，但是互為90°，每端中間是一個梯形臺，梯形臺兩側根部各有一個蘑菇狀耳窩。
5．根據權利要求1或4所述的石油井螺桿鉆具萬向軸，其特征是雙面活節上端部的梯形臺、蘑菇狀耳窩，分別與單面活節下端部的梯形溝槽、蘑菇狀耳瓣相配合，構成上肘節，雙面活節下端部的梯形臺、蘑菇狀耳窩，分別與中間連桿上端部的梯形溝槽、蘑菇狀耳瓣相配合，構成下肘節，上、下兩個肘節構成一個活絡節。
6．根據權利要求1所述的石油井螺桿鉆具萬向軸，其特征是外套為圓管形狀，與中間連桿相連接的一端有內螺紋，另一端部細徑處有與密封透蓋相連接的外螺紋，外螺紋段與端面之間有一個細徑臺階。
7．根據權利要求1所述的石油井螺桿鉆具萬向軸，其特征是下接頭兩端部都有內螺紋，下半部有內腔，并有2～4個徑向進液孔與內腔相通。
專利摘要本實用新型是一種石油井螺桿鉆具萬向軸，屬于鉆桿與鉆頭之間傳遞扭矩的專用組件。由上、下接頭、中間連桿和上、下活絡節組成。上、下活絡節結構相同，由單面活節、雙面活節、外套、密封膠套和密封透蓋組成。雙面活節處于單面活節與中間連桿之間，三者外面有外套。外套與單面活節間隙處有密封膠套和密封透蓋。其活絡節可裝可拆，容易加工和表面滲碳，密封潤滑好，耐磨，使用壽命120小時以上，可縮短鉆井周期，降低鉆井成本。
文檔編號E21B17/00GK2451719SQ00256879
公開日2001年10月3日 申請日期2000年11月30日 優先權日2000年11月30日
發明者何元君, 楊君, 吳曉魯 申請人:何元君, 楊君, 吳曉魯