可实现不同传动比的井下调速装置，本发明专利技术公开了一种用于石油钻井等领域中的利用行星齿轮改变钻具转速的井下工具，其技术方案是：上接头、行星架短节、中心轴依次通过螺纹连接；上端盖、上壳体、太阳齿轮壳体和下端盖依次通过螺纹连接；开关活塞位于上壳体和上接头之间，并通过花键周向定位；上端盖、上壳体、太阳齿轮壳体和下端盖依次通过螺纹连接；滚动轴承c与行星齿轮轴之间、滚动轴承a与上接头之间和滚动轴b承与中心齿轮轴之间都采用过盈配合；串轴承通过中心轴的轴肩和承载接头实现轴向定位。本发明专利技术可以在两个传动比之间灵活切换，能实现不同井段不同转速的目的，可以减小水平井或斜井弯曲部分井壁与钻柱的摩擦，增强排屑，提高钻具寿命，提高钻井效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于石油钻井、矿山开采、地质钻探等领域中具有变速功能的井下工具。
技术介绍
近年来，随着我国工业的不断发展，石油、天然气的需求和开采量也日益增多。然而，为了缓解我国石油资源的短缺问题，人们开始向深井、超深井等环境条件严峻的领域进行石油开采。钻井作业时，钻具既要进行竖直方向作业，还需要水平或其他方向作业。当钻具处于竖直方向作业时，钻头与上部钻柱位于同一轴线，钻头连接在钻柱下端向下钻进，钻头能够接收足够的钻压进行钻井作业；而当钻具需要水平方向作业或偏离竖直方向的其它方向作业时，上部钻柱底端需要弯曲相应的角度。钻柱通常是通过地面输出的扭矩和旋转运动来实现自身的旋转，从而使整个钻柱以同样的速度旋转，然而相对较高的转速常常对钻柱中的某些部分是有益的(例如：临近钻头的部分，激动的泥浆能促进其更有效的排屑)。而高转速会加速井底钻柱的磨损(特别是斜井和水平井井段弯曲部分的钻柱)，大大降低其工作寿命；根据钻柱的结构特点，为了能使其安全有效的运行，常常会要给不同的井段以不同的转速。基于此，本文提出可实现不同传动比的井下调速装置，利用行星齿轮系的基本原理，调节钻具转速，以达到为不同井段提供不同转速的目的，从而延长钻具寿命，提高钻井效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是：为了解决在钻斜井以及水平井过程中出现的井段弯曲部分钻具磨损严重的问题，提高破岩效率，降低钻井成本，特提供一种可实现不同传动比的井下调速装置。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：所述的井下工具由上接头、上端盖、开关活塞、上壳体、定位楔、滚动轴承a、行星架短节、太阳齿轮壳体、行星齿轮、中心齿轮轴、TC轴承a、串轴承、中心轴、承载接头、下接头、下端盖、滚动轴承b、TC轴承b、滚动轴承c、轴承外挡圈、轴承内挡圈、顶杆、O型密封圈、限位键槽组成，其特征在于上接头、行星架短节、中心轴和承载接头依次通过螺纹连接；上端盖、上壳体、太阳齿轮壳体和下端盖依次通过螺纹连接；开关活塞位于上接头与上壳体之间，并通过上接头的花键周向定位，开关活塞周向开有梯形键槽，顶杆下端与开关活塞上的梯形键槽配合，顶杆上端与定位楔连接，上壳体径向设有4个均布的通孔，顶杆从通孔中穿过；滚动轴承a位于上接头和上壳体之间，并通过上接头和上壳体进行轴向定位；限位键槽位于上壳体和开关活塞之间，4个限位键槽沿上壳体的周向均匀分布；行星架短节位于上接头和中心齿轮轴之间，上端通过螺纹与上接头连接，下端通过螺纹与中心轴连接，行星架短节中间设有通孔，轴向设有6个均匀分布的通孔；行星齿轮位于中心齿轮轴和太阳齿轮壳体之间，行星齿轮轴端从行星架短节的通孔中穿过，并与通孔两端的滚动轴承c配合；滚动轴承b位于中心齿轮轴和太阳齿轮壳体之间，并通过中心齿轮轴和太阳齿轮壳体进行轴向定位；TC轴承a位于中心轴和中心齿轮轴之间；串轴承位于中心轴和中心齿轮轴之间，并通过承载接头进行轴向定位。与现有技术相比较，本专利技术的有益效果是：(1)可实现不同传动比的井下调速装置能够提供两个不同的传动比，能实现不同传动比调速，以此来提高或者降低钻柱的转速；(2)可实现不同传动比的井下调速装置能够满足不同井段的转速要求，进而能够有效延长钻具寿命、提高钻井效率。附图说明图1为本专利技术所述的可实现不同传动比的井下调速装置的结构示意图。图中：1-上接头、2-上端盖、3-开关活塞、4-上壳体、5-定位楔、6-滚动轴承a、7-行星架短节、8-太阳齿轮壳体、9-行星齿轮、10-中心齿轮轴、11-TC轴承a、12-串轴承、13-中心轴、14-承载接头、15-下接头、16-下端盖、17-滚动轴承b、18-TC轴承b、19-滚动轴承c、20-轴承外挡圈、21-轴承内挡圈、22-顶杆、23-O型密封圈。图2为本专利技术钻具转速调节装工作状态的结构示意图。图3为本专利技术图1中A-A面的截面图。图4为本专利技术图1中B-B面的截面图。图中：3-开关活塞、5-定位楔、22-顶杆、24-限位键槽。图5为本专利技术图1中C-C面的截面图。图6为本专利技术图4中D-D面的截面图。图中：1-上接头、3-开关活塞、4-上壳体、24-限位键槽。具体实施方式根据附图所示，所述可实现不同传动比的井下调速装置，主要是由上接头、上端盖、开关活塞、上壳体、定位楔、滚动轴承a、行星架短节、太阳齿轮壳体、行星齿轮、中心齿轮轴、TC轴承a、串轴承、中心轴、承载接头、下接头、下端盖、滚动轴承b、TC轴承b、滚动轴承c、轴承外挡圈、轴承内挡圈、顶杆、O型密封圈、滑移键槽等组成，其特征在于组成，其特征在于上接头1、行星架短节7、中心轴13和承载接头14依次通过螺纹连接；上端盖2、上壳体4、太阳齿轮壳体8和下端盖16依次通过螺纹连接；开关活塞3位于上接头1与上壳体4之间，并通过上接头1的花键周向定位，开关活塞3周向开有梯形键槽，顶杆22下端与开关活塞3上的梯形键槽配合，顶杆22上端与定位楔5连接，上壳体4径向设有4个均布的通孔，顶杆22从通孔中穿过；滚动轴承a6位于上接头1和上壳体4之间，并通过上接头1和上壳体4进行轴向定位；限位键槽24位于上壳体4和开关活塞3之间，4个限位键槽24沿上壳体4的周向均匀分布；行星架短节7位于上接头1和中心齿轮轴10之间，上端通过螺纹与上接头1连接，下端通过螺纹与中心轴13连接，行星架短节7中间设有通孔，轴向设有6个均匀分布的通孔；行星齿轮9位于中心齿轮轴10和太阳齿轮壳体8之间，行星齿轮轴端从行星架短节7的通孔中穿过，并与通孔两端的滚动轴承c19配合；滚动轴承b17位于中心齿轮轴10和太阳齿轮壳体8之间，并通过中心齿轮轴10和太阳齿轮壳体8进行轴向定位；TC轴承a11位于中心轴13和中心齿轮轴10之间；串轴承12位于中心轴13和中心齿轮轴10之间，并通过承载接头14进行轴向定位。工作过程中，当开关活塞3处于上位时，该工具处于第一种工作状态；此时，顶杆22的下端处于开关活塞3上梯形键槽的低位，顶杆22带动定位楔5处于收缩状态，其内表面与上壳体4贴合；上接头1与开关活塞3通过花键连接，工具上端的旋转运动和扭矩通过上接头1、开关活塞3、限位键槽24、上壳体4、太阳齿轮壳体8、行星齿轮9、中心齿轮轴10和下接头15传递给下端钻具；当可实现不同传动比的井下调速装置处于第二种工作状态时，开关活塞3处于下位，顶杆22的下端处于开关活塞3上梯形键槽的高位，顶杆22带动定位楔5处于伸开状态并与井壁卡紧；上接头1上的花键与开关活塞3上的花键配合脱离，工具上端的旋转运动和扭矩通过上接头1、行星架短节7、行星齿轮9、中心齿轮轴10和下接头15传递给下端钻具，此时可实现不同传动比的井下调速装置以第二种传动比工作；上接头1以转速n1转动，并带动行星架短节7以转速n1转动，行星架短节7带动中心轴13以转速n1转动，行星架短节7通过行星齿轮9带动中心齿轮轴10以转速n2转动，中心齿轮轴10带动下接头15以转速n2转动，从而实现变速。本文档来自技高网...
【技术保护点】
可实现不同传动比的井下调速装置，由上接头、上端盖、开关活塞、上壳体、定位楔、滚动轴承a、行星架短节、太阳齿轮壳体、行星齿轮、中心齿轮轴、TC轴承a、串轴承、中心轴、承载接头、下接头、下端盖、滚动轴承b、TC轴承b、滚动轴承c、轴承外挡圈、轴承内挡圈、顶杆、O型密封圈、限位键槽等组成，其特征在于上接头（1）、行星架短节（7）、中心轴（13）和承载接头（14）依次通过螺纹连接；上端盖（2）、上壳体（4）、太阳齿轮壳体（8）和下端盖（16）依次通过螺纹连接；开关活塞（3）位于上接头（1）与上壳体（4）之间，并通过上接头（1）的花键周向定位，开关活塞（3）周向开有梯形键槽，顶杆（22）下端与开关活塞（3）上的梯形键槽配合，顶杆（22）上端与定位楔（5）连接，上壳体（4）径向设有4个均布的通孔，顶杆（22）从通孔中穿过；滚动轴承a（6）位于上接头（1）和上壳体（4）之间，并通过上接头（1）和上壳体（4）进行轴向定位；限位键槽（24）位于上壳体（4）和开关活塞（3）之间，4个限位键槽（24）沿上壳体（4）的周向均匀分布；行星架短节（7）位于上接头（1）和中心齿轮轴（10）之间，上端通过螺纹与上接头（1）连接，下端通过螺纹与中心轴（13）连接，行星架短节（7）中间设有通孔，轴向设有6个均匀分布的通孔；行星齿轮（9）位于中心齿轮轴（10）和太阳齿轮壳体（8）之间，行星齿轮轴端从行星架短节（7）的通孔中穿过，并与通孔两端的滚动轴承c配合；滚动轴承b（17）位于中心齿轮轴（10）和太阳齿轮壳体（8）之间，并通过中心齿轮轴（10）和太阳齿轮壳体（8）进行轴向定位；TC轴承a（11）位于中心轴（13）和中心齿轮轴（10）之间；串轴承（12）位于中心轴（13）和中心齿轮轴（10）之间，并通过承载接头（14）进行轴向定位。...
【技术特征摘要】
1.可实现不同传动比的井下调速装置，由上接头、上端盖、开关活塞、上壳体、定位楔、滚动轴承a、行星架短节、太阳齿轮壳体、行星齿轮、中心齿轮轴、TC轴承a、串轴承、中心轴、承载接头、下接头、下端盖、滚动轴承b、TC轴承b、滚动轴承c、轴承外挡圈、轴承内挡圈、顶杆、O型密封圈、限位键槽等组成，其特征在于上接头（1）、行星架短节（7）、中心轴（13）和承载接头（14）依次通过螺纹连接；上端盖（2）、上壳体（4）、太阳齿轮壳体（8）和下端盖（16）依次通过螺纹连接；开关活塞（3）位于上接头（1）与上壳体（4）之间，并通过上接头（1）的花键周向定位，开关活塞（3）周向开有梯形键槽，顶杆（22）下端与开关活塞（3）上的梯形键槽配合，顶杆（22）上端与定位楔（5）连接，上壳体（4）径向设有4个均布的通孔，顶杆（22）从通孔中穿过；滚动轴承a（6）位于上接头（1）和上壳体（4）之间，并通过上接头（1）和上壳体（4）进行轴向定位；限位键槽（24）位于上壳体（4）和开关活塞（3）之间，4个限位键槽（24）沿上壳体（4）的周向均匀分布；行星架短节（7）位于上接头（1）和中心齿轮轴（10）之间，上端通过螺纹与上接头（1）连接，下端通过螺纹与中心轴（13）连接，行星架短节（7）中间设有通孔，轴向设有6个均匀分布的通孔；行星齿轮（9）位于中心齿轮轴（10）和太阳齿轮壳体（8）之间，行星齿轮轴端从行星架短节（7）的通孔中穿过，...
【专利技术属性】
技术研发人员：田家林，杨毅，杨琳，朱志，李居瑞，林晓月，张堂佳，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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