徐 芊，赵 宁，朱雅妮，袁 烨

(中国石油大学(北京)，北京 102249)

螺杆钻具轴承组优化设计

徐 芊，赵 宁，朱雅妮，袁 烨

(中国石油大学(北京)，北京 102249)

针对螺杆钻具轴承组容易出现磨损、断裂和卡死等现象，进行轴承组优化设计。分析推力轴承受力状况和轴向力计算，在轴向轴承的表面焊接PDC复合片，以取代滚珠，提高耐磨性；在轴承之间均匀布置碟形弹簧，以缓冲轴承受到的冲击力。采取这两个技术方案，可以进一步延长螺杆钻具的使用寿命。

螺杆钻具 轴承组 PDC复合片 碟形弹簧 设计

螺杆钻具将钻井液的水力能转化为机械能，驱动钻头进行作业。由于能量转化效率较高，可靠性较强，成为应用最广泛的一种井下动力钻具[1]。然而，螺杆钻具的轴承组因结构等方面存在一定缺陷，螺杆钻具工作时，轴承组的滚珠与内、外圈滚道发生快速摩擦，难以承载巨大冲击力和钻压，容易出现磨损、断裂、卡死等现象，失去承载能力，影响螺杆钻具的整机使用寿命[2]。因此，考虑在轴向轴承的表面焊接PDC复合片，用来取代滚珠，提高耐磨性；在轴承之间均匀布置碟形弹簧，缓冲轴承受到的冲击力，增强轴承组的抗冲击性能，进而提高轴承组的抗机械疲劳强度。

1 设计思路和方案

目前，广泛应用的螺杆钻具通常依据受力情况，由5～12副内外圈组成一个轴承组，滚珠在2个圆弧滚道里滚动。

轴承组一般采用四点滚珠轴承，其结构简单，成本低，但“点接触”滚动的应力过分集中，在高速中极易损坏[3]。……