專利名稱：井底發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地質(zhì)領(lǐng)域，特別涉及一種井底發(fā)動機。
背景技術(shù)：
人類對化石能源的日益高漲的需求直接給全球石油天然氣的勘探開發(fā)提出巨大 挑戰(zhàn)，鉆井是石油工業(yè)的“龍頭”，鉆井的投資占整個石油工業(yè)上游投資的一半左右。鉆井 工程技術(shù)水平直接關(guān)系到石油勘探開發(fā)的成敗，決定著石油上游業(yè)務(wù)的發(fā)展?jié)摿透偁幠?力。
國內(nèi)外鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢已經(jīng)由傳統(tǒng)的建立油氣通道發(fā)展到采用鉆井手段來 實現(xiàn)勘探開發(fā)地質(zhì)目的，提高單井產(chǎn)量和最終采收率。
進入21世紀(jì)以來，人類對能源的需求提出了更高的需求。以中國為例，2004年中 國進口石油已經(jīng)超過1. 2xl08t以上，對外依存度達40%，專家預(yù)測到2020年中國石油缺口 至少2xl08t以上，對外依存度達60%。
2004年，中國石油探明石油地質(zhì)儲量5. 2xl08t，石油儲量替換率達1. 25t ;新增探 明天然氣地質(zhì)儲量2009xl08m3，天然氣替換率5. 39。“十一五”期間，石油勘探的目標(biāo)是新增 探明地質(zhì)儲量25xl08t，控制地質(zhì)儲量30xl08t以上，探明儲量動用率達到90%以上，儲量替 換率大于I。
要實現(xiàn)上述目標(biāo)，勘探就必須不斷地向更廣闊的區(qū)塊，更深的層位、更復(fù)雜的區(qū)域 和構(gòu)造深入。這就對鉆井工程提出來了更高的要求一方面是降低鉆井成本，確保鉆達目的 層，一方面如如何提高鉆井速度，更直接地說如何提高鉆頭的鉆井速度和時效。
在目前的鉆井行業(yè)，金剛石復(fù)合片鉆頭(以下簡稱PDC鉆頭)已逐步在取代老式 的牙輪鉆頭，但即使使用先進的金剛石復(fù)合片鉆頭PDC也有自身的不足和缺陷在井下， PDC鉆頭的鉆井軌跡是極其無序的，它往往會產(chǎn)生有害的橫向、縱向和扭向的振動以及這幾 種有害振動的組合。
井下振動會損壞單個PDC切削齒，導(dǎo)致鉆頭壽命降低，引起扭矩波動干擾定向控 制和隨鉆測井(LWD)信號，以及產(chǎn)生不規(guī)則井眼降低井身質(zhì)量。更甚者，用PDC鉆頭鉆進堅 硬的巖層時，常常會發(fā)生粘滑的故障現(xiàn)象，這些鉆頭通常沒有足夠的扭矩去鉆透巖層。這會 導(dǎo)致(1)鉆頭暫時性停止轉(zhuǎn)動；(2)鉆具有害擺動，整個鉆柱應(yīng)力過大而發(fā)生扭曲；(3)導(dǎo) 致整個鉆柱應(yīng)力突然釋放造成整個鉆頭提前損壞失效。
除了 PDC鉆頭常規(guī)鉆井技術(shù)以外，目前石油勘探開采鉆井過程中常用的技術(shù)(井 底發(fā)動機)還有井下馬達也稱為螺桿鉆具(以下簡稱螺桿)。
螺桿配合PDC鉆頭在軟地層或中硬地層中使用效果理想，但針對于硬地層以及極 硬地層，從根本上無法提高鉆井速度，綜合來講有以下不足和缺陷(I)由于螺桿自身結(jié)構(gòu) 和原理的制約，即使在軟底層也只能單一地靠有限的轉(zhuǎn)速(最高不超過300轉(zhuǎn)/分鐘)使 PDC鉆頭的切削齒在理論上以每分鐘不超過300轉(zhuǎn)的頻率剪切巖層，從根本上解決不了 PDC 鉆頭無法吃入地層的問題。(2)在地層復(fù)雜，巖型互層比較頻繁的地層中無法解決鉆具扭矩過大，鉆具擺動的問題，使得鉆具事故依然存在。(3)由于螺桿的定子內(nèi)壁是橡膠件，無法在 HTHP高溫高壓井內(nèi)使用，從而限制了使用范圍，造成鉆井應(yīng)用上的技術(shù)瓶頸。⑷鉆壓參數(shù) 應(yīng)用窗口太小，在對鉆壓敏感的地層增加鉆壓幅度有限，一旦加大鉆壓，壓降有一些增加， 會加劇縮短螺桿壽命造成螺桿脫膠，掉塊；螺桿落井，增加打撈費用，延誤鉆井周期，加大鉆 井風(fēng)險。(5)螺桿的結(jié)構(gòu)使得其使用壽命過短，特別是在鉆壓參數(shù)較為強化地情況下，由于 壓降的問題往往被迫起鉆，增加整體的鉆井成本。
為此，本領(lǐng)域需要一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效率高的井底發(fā)動機。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效率高的井底發(fā)動機。
為解決上述問題，作為本發(fā)明的一個方面，提供了一種井底發(fā)動機，包括外殼； 芯軸，芯軸可樞轉(zhuǎn)地安裝在外殼內(nèi)；動力偏心錘，動力偏心錘安裝在芯軸上；和至少一個渦 輪組件，渦輪組件安裝在外殼內(nèi)，芯軸穿過渦輪組件。
進一步地，動力偏心錘包括管體，管體套在芯軸上；偏心塊，偏心塊與管體連接， 且偏心塊沿管體的徑向突出地設(shè)置在管體的外表面上；和加重塊，加重塊與偏心塊連接。
進一步地，渦輪組件包括至少一個渦輪，渦輪包括轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子盤體和與 轉(zhuǎn)子盤體連接的轉(zhuǎn)子葉片；與轉(zhuǎn)子配合的定子，定子包括定子盤體和與定子盤體連接的定 子葉片；和摩擦單元，摩擦單元設(shè)置在轉(zhuǎn)子盤體和定子盤體上。
進一步地，轉(zhuǎn)子盤體和定子盤體上設(shè)置有多個摩擦單元，摩擦單元沿轉(zhuǎn)子盤體和 定子盤體的周向均勻設(shè)置。
進一步地，轉(zhuǎn)子盤體的沿其軸向設(shè)置的兩個端面上均設(shè)置有摩擦單元；定子盤體 沿其軸向設(shè)置的兩個端面上均設(shè)置有摩擦單元。
進一步地，井底發(fā)動機還包括設(shè)置在外殼的入口端的防砂過濾裝置，防砂過濾裝 置包括環(huán)狀的過濾側(cè)壁，第一過濾板，第一過濾板與過濾側(cè)壁的一端連接；和第二過濾 板，第二過濾板與過濾側(cè)壁的第二端連接。
進一步地，防砂過濾裝置還包括錨座，錨座與第二過濾板連接，芯軸的一端通過上 軸承與錨座可樞轉(zhuǎn)地連接。
進一步地，錨座包括本體和多個與本體連接的凸塊，多個凸塊圍繞本體均勻地分布。
進一步地，井底發(fā)動機還包括驅(qū)動軸筒；芯軸通過下軸承及軸承座與外殼可樞轉(zhuǎn) 地連接，軸承座與外殼通過第一螺紋副連接；芯軸的下端與驅(qū)動軸筒的上端通過第二螺紋 副連接；和驅(qū)動軸筒的下端與鉆頭通過第三螺紋副連接。
進一步地，第一螺紋副與第二螺紋副的旋向相反，第二螺紋副與第三螺紋副的旋 向相反。
本發(fā)明將鉆井液的流體能量通過渦輪組件和攜液芯軸組件轉(zhuǎn)換為機械能量，第一 次實現(xiàn)了靠井底發(fā)動機給鉆頭輸送以下兩個方向上的動力一個來自于攜液芯軸組件，另 外一個動力來自于渦輪組件。因而，為井底鉆頭提供了強勁的雙向動力，從而提高鉆井速 度，增加鉆井進尺，減少了下部鉆具事故，縮短了建井周期，加快石油天然氣的勘探速度。


圖1示意性地示出了本發(fā)明的總裝圖；圖2示意性地示出了本發(fā)明中的渦輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示意性地示出了動力偏心錘的一個角度的立體圖4示意性地示出了動力偏心錘的另一個角度的立體圖；圖5示意性地示出了轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示意性地示出了定子的結(jié)構(gòu)示意圖7示意性地示出了渦輪組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8示意性地示出了防砂過濾裝置的立體圖；圖9示意性地示出了圖8的爆炸圖10示意性地示出了驅(qū)動軸筒的剖視圖
圖11示意性地示出了驅(qū)動軸筒的立體圖
圖 12示意性地示出了外殼的結(jié)構(gòu)示意圖
圖13示意性地示出了軸承座的立體圖；圖14示意性地示出了軸承座主視圖的；
圖以及 15示意性地示出了圖14的A-A剖視圖。
圖中附圖標(biāo)記100、外殼；110、管體；111、等離子堆焊硬面處理區(qū)域；112、螺紋； 113、超音速熱火焰噴涂層；120、接頭；200、芯軸；300、動力偏心錘；310、管體；320、偏心塊；330、加重塊；400、渦輪組件;410、轉(zhuǎn)子;411、轉(zhuǎn)子盤體；412、轉(zhuǎn)子葉片;420、定子;421、 定子盤體；422、定子葉片；430、摩擦單元；440、渦輪；500、防砂過濾裝置；510、過濾側(cè)壁； 520、第一過濾板；530、第二過濾板；540、進口接頭；541、管體；542、連接凸緣；550、錨座； 551、本體；552、凸塊；600、驅(qū)動軸筒；610、筒體；611、第一腔體；612、第二腔體；613、第一螺紋；614、第二螺紋；615、凸緣；616、凹陷部；700、軸承座；710、座體；711、軸承安裝孔； 720、螺紋連接部；730、安裝操作件；740、流體通道；800、軸承；810、軸承。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
如圖1所示，本發(fā)明中的井底發(fā)動機，包括外殼100 ;芯軸200，芯軸200可樞轉(zhuǎn)地安裝在外殼100內(nèi)；動力偏心錘300，動力偏心錘300安裝在芯軸200上；和至少一個渦輪組件400，渦輪組件400安裝在外殼100內(nèi)，芯軸200穿過渦輪組件400。優(yōu)選地，渦輪組件 400的個數(shù)為兩個，這兩個渦輪組件400分別設(shè)置有動力偏心錘300的上下兩側(cè)。
泥漿由外殼100上部的進口進入后，流經(jīng)上部的渦輪組件400、動力偏心錘300和下部的渦輪組件400后，由鉆頭(未示出)流出。流經(jīng)上部的渦輪組件400的泥漿推動動力偏心錘300運動。
本發(fā)明將鉆井液的流體能量通過渦輪組件400和攜液芯軸組件(即芯軸200及動力偏心錘300)轉(zhuǎn)換為機械能量，第一次實現(xiàn)了靠井底發(fā)動機給鉆頭輸送以下兩個方向上的動力一個來自于本發(fā)明中的攜液芯軸組件，另外一個動力來自于渦輪組件400。因而， 為井底鉆頭提供了強勁的雙向動力，從而提聞鉆井速度，增加鉆井進尺，減少了下部鉆具事故，縮短了建井周期，加快石油天然氣的勘探速度。
優(yōu)選地，請參考圖2和圖3，動力偏心錘300包括管體310，管體310套在芯軸200 上；偏心塊320，偏心塊320與管體310連接，且偏心塊320沿管體310的徑向突出地設(shè)置 在管體310的外表面上；和加重塊330，加重塊330與偏心塊320連接。優(yōu)選地，加重塊330 由鎢鋼制成。當(dāng)然，加重塊330也可以由其它材料制成。
優(yōu)選地，加重塊330為圓柱形，當(dāng)然，加重塊330也可以是其它形狀的。優(yōu)選地，管 體310與偏心塊320 —體成型。
由于設(shè)置了加重塊330，因此，可以在不增加體積的情況下，增加偏心質(zhì)量。同時， 還降低了工加的難度和成本。此外，本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單的特點。
使用時，動力偏心錘安裝在井底發(fā)動機的芯軸200上，鉆井液(泥漿)以20MPa、每 秒鐘30升至50升(根據(jù)井眼尺寸的不同而不同)的排量沖進來，使其以每分鐘750次至 1800次的頻率繞著芯軸往復(fù)偏心地甩動，從而將泥漿的流體能量充分轉(zhuǎn)換成機械能并傳送 到驅(qū)動軸筒，然后再由驅(qū)動軸筒帶動鉆頭切削地層(巖石)。
優(yōu)選地，偏心塊320上開設(shè)有沿管體310的軸向設(shè)置有安裝孔，加重塊330安裝在 安裝孔內(nèi)。優(yōu)選地，加重塊330的端部分突出地設(shè)置在安裝孔的外部。當(dāng)然，偏心塊320上 也可以設(shè)置用于安裝的凹槽等，加重塊330可以通過焊接、螺接等方式與偏心塊320連接。
優(yōu)選地，安裝孔的個數(shù)為多個，多個安裝孔沿管體310的徑向依次排列，每個安裝 孔內(nèi)設(shè)置有一個加重塊330。可以通過加重塊330的個數(shù)，調(diào)整偏心質(zhì)量的大小。
動力偏心錘除了給鉆頭提供用于切削地層的剪切動力外，還有一個很重要的作用 就是防斜、降斜。目前，鉆井領(lǐng)域中所使用的各種鉆井工具要么提供動力起到鉆井提速的作 用，要么就是單一的防斜糾斜工具，但通常也只是靠鉆具本身的重力來產(chǎn)生降斜力，在井斜 角很小時，降斜力一般很小，在某些區(qū)塊鉆井時不能滿足防斜要求。
本發(fā)明由于采用了加重塊330，當(dāng)井眼發(fā)生偏斜并且偏斜達到一定程度時，加重塊 330能產(chǎn)生一個很大的降斜力，這樣，可以在常規(guī)鉆壓下使井斜得到有效的控制，既能預(yù)防 井斜又能快速鉆井。
優(yōu)選地,請參考圖4至圖7,潤輪組件400包括至少一個潤輪440,潤輪440包括 轉(zhuǎn)子410，轉(zhuǎn)子410包括轉(zhuǎn)子盤體411和與轉(zhuǎn)子盤體411連接的轉(zhuǎn)子葉片412 ;與轉(zhuǎn)子410 配合的定子420，定子420包括定子盤體421和與定子盤體421連接的定子葉片422 ;和摩 擦單元430，摩擦單元430設(shè)置在轉(zhuǎn)子盤體411和定子盤體421上。優(yōu)選地，摩擦單元430 為金剛石材料制成，當(dāng)然也可以是由其它耐磨材料制成的，如硬質(zhì)合金等。優(yōu)選地，摩擦單 元430為圓柱狀，當(dāng)然，也可以是其它形狀的，例如橢圓形等。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子盤體411或定 子盤體421上安裝在摩擦單元430，因此，相鄰兩個渦輪在轉(zhuǎn)動的過程中，二者通過摩擦單 元430接觸，從而避免了對轉(zhuǎn)子410和定子420的本體的磨損，延長了渦輪的使用壽命，具 有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便的特點。
優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子盤體411和定子盤體421上設(shè)置有多個摩擦單元430，摩擦單元430 沿轉(zhuǎn)子盤體411和定子盤體421的周向均勻設(shè)置。
優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子盤體411的沿其軸向設(shè)置的兩個端面上均設(shè)置有摩擦單元430 ;定子 盤體421沿其軸向設(shè)置的兩個端面上均設(shè)置有摩擦單元430。例如當(dāng)組成渦輪組件上時， 轉(zhuǎn)子盤體411上的摩擦單元430與相鄰的另一個渦輪的轉(zhuǎn)子盤體411上的摩擦單元430相接觸，從而可以避免相鄰兩個渦輪的轉(zhuǎn)子之間的磨損。當(dāng)組成渦輪組件上時，定子盤體421 上的摩擦單元430與相鄰的另一個渦輪的定子盤體421上的摩擦單元430相接觸，從而可 以避免相鄰兩個渦輪的定子之間的磨損。
優(yōu)選地，請參考圖8和圖9，井底發(fā)動機還包括設(shè)置在外殼100的入口端的防砂過 濾裝置500,防砂過濾裝置500包括環(huán)狀的過濾側(cè)壁510,第一過濾板520,第一過濾板520 與過濾側(cè)壁510的一端連接；和第二過濾板530，第二過濾板530與過濾側(cè)壁510的第二端 連接。泥漿從第一過濾板520的一側(cè)流入過濾側(cè)壁510的內(nèi)部，并從過濾側(cè)壁510的內(nèi)部 沿過濾側(cè)壁510的徑向流出，同時，還可以從第二過濾板530向外流出。因此，可有效過濾 掉泥漿中的砂子等有害固相，防止其進入井底發(fā)動機的內(nèi)部避免整個井底發(fā)動機內(nèi)的構(gòu)件 沖蝕，延長了其使用壽命，也避免了其機械結(jié)構(gòu)卡死和堵轉(zhuǎn)，不會造成泥漿泵泵壓過大而危 害鉆機設(shè)備的問題，有效提高了鉆井速度。
優(yōu)選地，防砂過濾裝置還包括進口接頭540，進口接頭540與第一過濾板520連接。 優(yōu)選地，進口接頭540包括管體541和連接凸緣542，連接凸緣542與管體541的一端連接， 進口接頭540通過連接凸緣542與第一過濾板520連接。泥漿由管體541的另一端流向第 一過濾板520。
優(yōu)選地，防砂過濾裝置500還包括錨座550，錨座550與第二過濾板530連接，芯軸 200的一端通過上軸承800與錨座550可樞轉(zhuǎn)地連接。
優(yōu)選地，錨座550包括本體551和多個與本體551連接的凸塊552，多個凸塊552 圍繞本體551均勻地分布。相鄰的兩個凸塊552之間形成凹槽，以供流體通過。
優(yōu)選地，第一過濾板520為80目，第二過濾板530為120目，過濾側(cè)壁510為100 目，實現(xiàn)了采用“漸沖漸濾，緩過釋壓”。當(dāng)然，第一過濾板520、第二過濾板530和過濾側(cè)壁 510也可以選擇其它目數(shù)。
優(yōu)選地,第一過濾板520、第二過濾板530和過濾側(cè)壁510可采用工業(yè)用高端304 不銹鋼，錨座550采用42CrNiMoa材料以保證強度。
優(yōu)選地，請參考圖10和圖11，井底發(fā)動機還包括驅(qū)動軸筒600 ;芯軸200通過下軸 承810及軸承座700與外殼100可樞轉(zhuǎn)地連接，軸承座700與外殼100通過第一螺紋副連 接；芯軸200的下端與驅(qū)動軸筒600的上端通過第二螺紋副連接；和驅(qū)動軸筒600的下端與 鉆頭通過第三螺紋副連接。工作時，軸承座700與外殼100之間、芯軸200與驅(qū)動軸筒600 之間、以及驅(qū)動軸筒600與鉆頭之間的螺紋連接隨著芯軸200的轉(zhuǎn)動，越擰越緊，從而起到 了自鎖緊的作用，可有效防止脫落事故的發(fā)生。此外，本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的特
優(yōu)選地，第一螺紋副與第二螺紋副的旋向相反，第二螺紋副與第三螺紋副的旋向 相反。
優(yōu)選地,該驅(qū)動軸筒600包括筒體610,筒體610的第一端設(shè)置有第一腔體611, 筒體610的第二端設(shè)置有第二腔體612，第一腔體611與第二腔體612連通；第一腔體611 的內(nèi)壁上設(shè)置有用于連接井底發(fā)動機的芯軸200的第一螺紋613，第二腔體612的內(nèi)壁上 設(shè)置有用于連接鉆頭的第二螺紋614。工作時，鉆頭通過第一螺紋613安裝在驅(qū)動軸筒600 的第一端，芯軸200通過第二螺紋614安裝在驅(qū)動軸筒600的第二端。隨著芯軸200的轉(zhuǎn) 動，驅(qū)動軸筒600與鉆頭之間的螺紋越擰越緊，從而可以防止鉆頭的脫落。本發(fā)明通過第一螺紋和第二螺紋，可防止鉆頭與驅(qū)動軸筒之間的連接失效，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本 低的特點。
優(yōu)選地，第一腔體611呈錐臺形。這樣，第一螺紋613呈錐形分布在第一腔體611 內(nèi)，可以增強鉆頭與驅(qū)動軸筒的連接可靠性。
優(yōu)選地，第二腔體612呈圓柱形。芯軸200的端部插入第二腔體612內(nèi)，且通過第 二螺紋614與驅(qū)動軸筒連接。
優(yōu)選地，筒體610的第一端還設(shè)置有凸緣615。優(yōu)選地，筒體610的第二端的端面 上設(shè)置有凹陷部616。
優(yōu)選地，請參考圖12，外殼100包括管體110，管體110的內(nèi)表面包括至少一個等 離子堆焊硬面處理區(qū)域111 ;接頭120，與管體110的第一端連接，接頭120上設(shè)置有螺紋。 優(yōu)選地，等離子堆焊硬面處理區(qū)域111為環(huán)狀。優(yōu)選地，管體110的內(nèi)壁上設(shè)置有用于與軸 承座700連接的螺紋112。
其中，等離子堆焊硬面處理區(qū)域111是用等離子堆焊硬面處理(Plasma Transferred Arc, PTA)進行表面處理后的區(qū)域,經(jīng)過PTA處理后,在內(nèi)表面處形成等離子 堆焊硬面處理層，提高了該區(qū)域的耐磨性和抗沖蝕性。
本發(fā)明由于在管體110的內(nèi)表面上設(shè)置了至少一個等離子堆焊硬面處理區(qū)域 111，因此，提高了井底發(fā)動機的外殼的抗沖蝕和摩擦性，延長了外殼的使用壽命。
優(yōu)選地，等離子堆焊硬面處理區(qū)域111的個數(shù)為三個。優(yōu)選地，三個等離子堆焊硬 面處理區(qū)域111間隔地設(shè)置。特別地，這三個等離子堆焊硬面處理區(qū)域111分別對應(yīng)著兩 個渦輪組件及驅(qū)動軸筒的位置。
優(yōu)選地，管體110的內(nèi)壁還包括超音速熱火焰噴涂層113。其中，超音速熱火焰噴 涂層是用超音速熱火焰噴涂(High Velocity Oxy/Air Fuel, HVOF/HVAF)方式形成的加強 層。優(yōu)選地，相鄰兩個等離子堆焊硬面處理區(qū)域111之間為超音速熱火焰噴涂層113。
優(yōu)選地，請參考圖13至圖15，軸承座700包括座體710，座體710上開設(shè)有軸承 安裝孔711 ;多個螺紋連接部720，多個螺紋連接部720沿座體710的周向突出地設(shè)置，螺紋 連接部720的周向側(cè)壁上設(shè)置有外螺紋，多個螺紋連接部720間隔地設(shè)置，相鄰兩個螺紋連 接部720之間形成流體通道740。鉆進過程中的泥漿等流體可由流體通道740流過。
由于在螺紋連接部720上設(shè)置了外螺紋，因此，可以利用該外螺紋與井底發(fā)動機 的外殼的內(nèi)壁上的內(nèi)螺紋相配合。井底發(fā)動機的芯軸200通過軸承810安裝在該軸承座 700上。在鉆進的過程中，隨著芯軸200的轉(zhuǎn)動，軸承座700與外殼100之間的螺紋越擰越 緊，從而可以防止軸承座700及安裝在其上的芯軸200等部件的脫落。
優(yōu)選地，多個螺紋連接部720沿座體710的周向均勻分布。優(yōu)選地，螺紋連接部 720的個數(shù)為兩個。
優(yōu)選地，軸承座700還包括安裝操作件730，安裝操作件730突出地設(shè)置在座體 710的端面上，且具有與軸承安裝孔711貫通的通孔。優(yōu)選地，安裝操作件730呈多邊形。 優(yōu)選地，安裝操作件730呈六邊形。
安裝時，將軸承座700放入外殼100內(nèi)，然后使用工具卡住該安裝操作件730，從而 將螺紋連接部720上的外螺紋擰入外殼100內(nèi)壁上的內(nèi)螺紋中，完成安裝。由于設(shè)置有安 裝操作件730，方便了安裝，提高了安裝的效率和精度。
優(yōu)選地，軸承安裝孔711包括依次設(shè)置的第一部分和第二部分，第一部分的直徑 大于第二部分的直徑，通孔的直徑等于第二部分的直徑。這樣，使得軸承安裝孔711形成一 個臺階狀的部，以承載軸承810，防止軸承810向安裝操作件730的方向運動，同時，還可使 芯軸200的端部穿過軸承座700，以使與井底發(fā)動機的驅(qū)動軸筒600等部件連接。特別地， 驅(qū)動軸筒600的一端與芯軸200的該端部連接，另一端與鉆頭連接。
本發(fā)明相對于PDC鉆頭以及螺桿鉆具等常規(guī)鉆井來說，具有有以下優(yōu)點
(I)鉆井速度和實效至少是PDC鉆頭的2倍，至少是現(xiàn)有螺桿鉆具的I倍。
(2)幾乎適合使用所有的鉆井液。
(3)具有非常寬的工作溫度和工作壓力范圍(最高可耐溫350攝氏度，最高可耐壓 25，000PS1)，適應(yīng)深井和地?zé)徙@井的需要。
(4)能使用多個鉆頭,使用壽命長。
(5)使用安全，工具無脫落，根本上避免了惡性事故。
(6)工具壽命結(jié)束后或萬一失效之后不會造成額外影響，鉆進可依然進行
(7)亦可以在油層中提速，在油層中使用可以更好的保護油層.
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種井底發(fā)動機，其特征在于，包括外殼(100)；芯軸(200)，所述芯軸(200)可樞轉(zhuǎn)地安裝在所述外殼(100)內(nèi)；動力偏心錘(300)，所述動力偏心錘(300)安裝在所述芯軸(200)上；和至少一個渦輪組件(400)，所述渦輪組件(400)安裝在所述外殼(100)內(nèi)，所述芯軸 (200)穿過所述渦輪組件(400)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井底發(fā)動機，其特征在于，所述動力偏心錘(300)包括管體(310)，所述管體(310)套在所述芯軸(200)上；偏心塊(320)，所述偏心塊(320)與所述管體(310)連接，且所述偏心塊(320)沿所述管體(310)的徑向突出地設(shè)置在所述管體(310)的外表面上；和加重塊(330)，所述加重塊(330)與所述偏心塊(320)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的井底發(fā)動機，其特征在于，所述渦輪組件(400)包括至少一個渦輪(440)，所述渦輪(440)包括轉(zhuǎn)子(410)，所述轉(zhuǎn)子(410)包括轉(zhuǎn)子盤體(411)和與所述轉(zhuǎn)子盤體(411)連接的轉(zhuǎn)子葉片(412);與所述轉(zhuǎn)子(410)配合的定子(420)，所述定子(420)包括定子盤體(421)和與所述定子盤體(421)連接的定子葉片(422);和摩擦單元(430)，所述摩擦單元(430)設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子盤體(411)和所述定子盤體 (421)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井底發(fā)動機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子盤體(411)和所述定子盤體(421)上設(shè)置有多個所述摩擦單元(430)，所述摩擦單元(430)沿所述轉(zhuǎn)子盤體(411) 和所述定子盤體(421)的周向均勻設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井底發(fā)動機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子盤體(411)的沿其軸向設(shè)置的兩個端面上均設(shè)置有所述摩擦單元(430);所述定子盤體(421)沿其軸向設(shè)置的兩個端面上均設(shè)置有所述摩擦單元(430)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的井底發(fā)動機，其特征在于，所述井底發(fā)動機還包括設(shè)置在所述外殼(100)的入口端的防砂過濾裝置(500)，所述防砂過濾裝置(500)包括環(huán)狀的過濾側(cè)壁(510)，第一過濾板(520)，所述第過濾板(520)與所述過濾側(cè)壁(510)的一端連接；和第二過濾板(530)，所述第二過濾板(530)與所述過濾側(cè)壁(510)的第二端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井底發(fā)動機，其特征在于，所述防砂過濾裝置(500)還包括錨座(550)，所述錨座(550)與所述第二過濾板(530)連接，所述芯軸(200)的一端通過上軸承(800)與所述錨座(550)可樞轉(zhuǎn)地連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的井底發(fā)動機，其特征在于，所述錨座(550)包括本體(551)和多個與所述本體(551)連接的凸塊(552)，所述多個凸塊(552)圍繞所述本體(551)均勻地分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井底發(fā)動機，其特征在于，所述井底發(fā)動機還包括驅(qū)動軸筒 (600)；所述芯軸(200)通過下軸承(810)及軸承座(700)與所述外殼(100)可樞轉(zhuǎn)地連接，所述軸承座(700)與所述外殼(100)通過第一螺紋副連接；所述芯軸(200)的下端與所述驅(qū)動軸筒￠00)的上端通過第二螺紋副連接；和所述驅(qū)動軸筒￠00)的下端與鉆頭通過第三螺紋副連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的井底發(fā)動機，其特征在于，所述第一螺紋副與所述第二螺紋副的旋向相反，所述第二螺紋副與所述第三螺紋副的旋向相反。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種井底發(fā)動機，包括外殼；芯軸，芯軸可樞轉(zhuǎn)地安裝在外殼內(nèi)；動力偏心錘，動力偏心錘安裝在芯軸上；和至少一個渦輪組件，渦輪組件安裝在外殼內(nèi)，芯軸穿過渦輪組件。本發(fā)明將鉆井液的流體能量通過渦輪組件和攜液芯軸組件轉(zhuǎn)換為機械能量，第一次實現(xiàn)了靠井底發(fā)動機給鉆頭輸送以下兩個方向上的動力一個來自于攜液芯軸組件，另外一個動力來自于渦輪組件。因而，為井底鉆頭提供了強勁的雙向動力，從而提高鉆井速度，增加鉆井進尺，減少了下部鉆具事故，縮短了建井周期，加快石油天然氣的勘探速度。
文檔編號F03B13/02GK103061957SQ20131001233
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者童力峰 申請人:深圳市阿特拉能源技術(shù)有限公司