專利名稱：葉片自啟動(dòng)式井下動(dòng)力鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于石油鉆探，地質(zhì)勘探的井下動(dòng)力鉆具，尤其是一種 葉片自啟動(dòng)式井下動(dòng)力鉆具。
目前使用的螺桿鉆具，它的螺桿軸是行星輸出，由于徑向力使螺桿磨損嚴(yán) 重，而且必須要有萬(wàn)向軸作為螺桿的定軸輸出，萬(wàn)向軸容易出故障。馬達(dá)的定 子又是不耐高溫的橡膠所構(gòu)成，這在鉆深井和長(zhǎng)時(shí)間使用中受到限制。
專利號(hào)為CN9210(M62. 1的葉片式井下動(dòng)力鉆具，它的動(dòng)力節(jié)釆用了彈簧才 能使葉片彈起。這種彈簧絲直徑約一亳米左右，在井下含有酸堿的泥漿中，尤 其是溫度升高后，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)很容易失效。其次構(gòu)成聯(lián)動(dòng)的定位塊、葉片和葉片 軸是一薄弱環(huán)節(jié)，安全性不高。
本實(shí)用新型的目的是提供一種由泥漿壓力自動(dòng)打開(kāi)葉片的井下動(dòng)力鉆具。 其葉片座、葉片和轉(zhuǎn)動(dòng)銷安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定軸輸出且不需要萬(wàn)向軸。 本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是
本鉆具由旁通閥1、動(dòng)力節(jié)2和支承節(jié)3組成，結(jié)構(gòu)特征是動(dòng)力節(jié)2里有 轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片軸13，葉片軸13兩頭的卡套17和滑動(dòng)軸承內(nèi)套16由圓螺母20、 鎖緊螺母21和聯(lián)接件15固定，葉片軸13的槽37兩端裝有葉片座8，轉(zhuǎn)動(dòng)銷9 分別插入葉片座8的臺(tái)階孔30和葉片10的銷孔43里，頂緊銷42插入葉片軸 13的半孔27和兩葉片座8的半孔27里，葉片軸13的圓孔38里裝有導(dǎo)流器4, 用導(dǎo)流盤41的定位凸臺(tái)40和定子套7的定位凹槽22將導(dǎo)流盤41、定子套7和 上套5、上滑動(dòng)軸承外套6、下滑動(dòng)軸承外套12和出液套14定位并固定在外殼 11里，定子套7的C形通槽23里有定子鍵19。
導(dǎo)流盤41和簡(jiǎn)形的導(dǎo)流器4焊接后為T形，導(dǎo)流盤41圓端面的邊緣設(shè)有定 位凸臺(tái)40，在導(dǎo)流器4管壁上開(kāi)有對(duì)稱的兩豁口 39。
背景技術(shù)：

發(fā)明內(nèi)容葉片軸13為中間粗且有四個(gè)長(zhǎng)槽37、兩頭細(xì)且有螺紋33的臺(tái)階軸，四個(gè) 長(zhǎng)槽37平行并對(duì)稱葉片軸13的軸心線，四個(gè)長(zhǎng)槽37中段設(shè)有多個(gè)凸臺(tái)36和 多個(gè)小孔35，多個(gè)凸臺(tái)36和多個(gè)小孔35各成一排并與葉片軸13的軸心線平行， 四個(gè)長(zhǎng)槽37兩邊的邊緣有與葉片座8同加工的半孔27，其兩邊的內(nèi)側(cè)各設(shè)一對(duì) 稱的凸臺(tái)34，葉片軸13的一端設(shè)有裝導(dǎo)流器4的孔38。
裝在葉片軸13上的擺動(dòng)葉片10為長(zhǎng)柱形，柱形外輪廓由弧面46和平面45 組成，葉片10的兩端設(shè)有偏置的銷孔43,在葉片10的中段有多個(gè)臺(tái)階形的凹 槽44。
定子套7是內(nèi)圓設(shè)有兩個(gè)C形通槽23、兩端設(shè)有定位凹槽22的圓簡(jiǎn)，兩C 形通槽23對(duì)稱于圓簡(jiǎn)的軸心線，圓簡(jiǎn)一端的外圓設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱于兩C形通槽23 的流道24,在每個(gè)流道24的一側(cè)設(shè)有多個(gè)對(duì)稱的排泥漿的孔25，兩流道24的 中段有多個(gè)凸臺(tái)26。
兩個(gè)鏡像的葉片座8的外形是有直角29的類似直角彎頭，其正面有弧面31、 反面為平面51，正面的一側(cè)有一臺(tái)階孔30、另一側(cè)有螺孔28、其邊緣有半孔 27,平面51與臺(tái)階孔30的軸心線和弧面31的軸心線平行，弧面31的軸心線與 葉片軸13的軸心線重合，弧面31的半徑與葉片軸13中間粗的部分半徑相同，螺 孔28的軸心線和半孔27的軸心線垂直于平面51，葉片座8的半孔27與葉片軸 13的半孔27同加工。
本實(shí)用新型的有益效果
當(dāng)有壓力的泥漿打開(kāi)葉片時(shí)，葉片軸槽內(nèi)多個(gè)凸臺(tái)的平面與葉片多個(gè)臺(tái)階 形凹槽的平面相接觸，葉片軸槽的平面與葉片的平面相接觸，即在圖20箭頭所 指50處和32處相接觸。減輕了作用在轉(zhuǎn)動(dòng)銷上的力，使得葉片自啟動(dòng)式井下動(dòng) 力鉆具在鉆井中更加安全可靠。又由于本專利轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片軸里設(shè)置了固定的導(dǎo) 流器，使得進(jìn)入動(dòng)力節(jié)的泥漿自動(dòng)打開(kāi)葉片，而且定子套是金屬材料,葉片是對(duì) 稱工作，葉片軸是定軸輸出，所以本鉆具的振動(dòng)和磨損很小，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐


圖1是葉片自啟動(dòng)式井下動(dòng)力鉆具總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是動(dòng)力節(jié)的剖視圖，即A' 剖視圖。
圖3是焊接件導(dǎo)流器和導(dǎo)流盤的主視圖。
圖4是圖3的D-D剖視圖。
圖5是圖3的E向視圖。
圖6是定子套的主視圖。
圖7是定子套的F向視圖。
圖8是定子套的G-G剖視圖。
圖9是葉片座的主視圖。
圖IO是葉片座的H-H剖視圖。
圖ll是葉片座的I向視圖。
圖12是葉片軸的主視圖。
圖13是圖12的局部放大圖。
圖14是圖13的K-K剖視圖。
圖15是圖12的J-J剖視圖。
圖16是葉片軸、葉片座、葉片、轉(zhuǎn)動(dòng)銷和頂緊銷的安裝圖。
圖17是圖16的局部放大圖。
圖18是圖17的L-L剖面圖。
圖19是圖2的B-B剖視圖。
圖20是圖2的C-C剖視圖。
圖21是圖19的葉片a旋轉(zhuǎn)到卩角時(shí)的剖視圖。
圖22是圖19的葉片a旋轉(zhuǎn)到y(tǒng)角時(shí)的剖視圖。
圖23是圖19的葉片a旋轉(zhuǎn)到cp角時(shí)的剖視圖。
圖24是圖1的A-A剖視圖。
圖25是圖20的兩個(gè)葉片關(guān)閉時(shí)的剖視圖。
圖26是葉片的主視圖。 圖27是圖26的S-S剖視圖。 圖28是圖26的R-R剖視圖。
具體實(shí)施方式

本鉆具由旁通閥l、動(dòng)力節(jié)2和支承節(jié)3組成。旁通閥1和支承節(jié)3為現(xiàn)有 技術(shù)，基本沒(méi)改變，現(xiàn)主要對(duì)改進(jìn)創(chuàng)新的動(dòng)力節(jié)2進(jìn)行詳細(xì)描述。
① 動(dòng)力節(jié)2的旋轉(zhuǎn)部分由以下零件組成
由圓螺母20、鎖緊螺母21和聯(lián)接件15以螺紋聯(lián)接的形式把兩卡套17、兩 滑動(dòng)軸承內(nèi)套16、固定在葉片軸13上。其中在葉片軸13上裝有葉片座8、轉(zhuǎn) 動(dòng)銷9、頂緊銷42及擺動(dòng)的葉片10。注序號(hào)18和序號(hào)49是密封圈。
② 動(dòng)力節(jié)2的不旋轉(zhuǎn)部分由以下零件組成
由旁通閥1以螺紋聯(lián)接的形式將導(dǎo)流器4、導(dǎo)流盤41、上套5、上滑動(dòng)軸承 外套6、定子套7、下滑動(dòng)軸承外套12和出液套14固定在外殼11里，其中在定 子套7的鍵槽23里有分隔高壓泥漿和低壓泥漿的定子鍵19。注導(dǎo)流器4和導(dǎo) 流盤41是焊在一起的焊接件。
③ 動(dòng)力節(jié)2的主要零件結(jié)構(gòu)
導(dǎo)流器4和導(dǎo)流盤41外形類似T形，導(dǎo)流器4是由圓管所構(gòu)成，并設(shè)有對(duì)稱 的兩豁口 39，在導(dǎo)流盤41圓端面的邊緣有定位凸臺(tái)40。見(jiàn)圖3、圖4和圖5。
葉片軸13是一個(gè)兩頭細(xì)且有螺紋33，中間粗且有四個(gè)長(zhǎng)槽37的臺(tái)階軸，四 個(gè)長(zhǎng)槽37平行且對(duì)稱于葉片軸13的軸心線，每個(gè)長(zhǎng)槽37兩邊的邊緣有與葉片 座8同加工的半孔27，其兩邊的內(nèi)惻各設(shè)一對(duì)稱的凸臺(tái)34，每個(gè)長(zhǎng)槽37內(nèi)的中 段有多個(gè)凸臺(tái)36和多個(gè)小孔35,多個(gè)凸臺(tái)36和多個(gè)小孔35各成一排并與葉片 軸13的軸心線平行，葉片軸13的一端設(shè)有圓孔38。見(jiàn)圖12、圖13、圖14和圖 15。
按圖6、圖7和圖8所示，圓簡(jiǎn)形的定子套7兩端有定位凹槽22，內(nèi)圓有兩 個(gè)對(duì)稱的C形通槽23,定子套7 —端的外圓有對(duì)稱于C形通槽23的兩流道24，
為防止定子套7在泥漿壓力下產(chǎn)生變形，在每個(gè)流道24的中段設(shè)有多個(gè)凸臺(tái)26， 在每個(gè)流道24的一側(cè)設(shè)有多個(gè)對(duì)稱的排泥漿的孔25。
柱形的葉片IO具有圖26、圖27和圖28的結(jié)構(gòu)，葉片10中段設(shè)有如圖27 所示的多個(gè)臺(tái)階形的凹槽44，葉片10的兩端設(shè)有偏置的銷孔43，柱形葉片10 的外輪廓有如圖27和圖28所示的平面45和弧面46。
兩個(gè)鏡像的葉片座8的外形是有直角29的類似直角彎頭，其正面為弧面31， 反面為平面51,如圖9、圖10和圖11所示，葉片座8臺(tái)階孔30的軸心線和弧面 31的軸心線與平面51平行，為了方便拆卸葉片座8設(shè)置了螺孔28,為了將葉片 座8在軸向固定，設(shè)置了如圖9所示的直角29和與葉片軸13同加工的半孔27, 螺孔28的軸心線和半孔27的軸心線與平面51垂直，弧面31的軸心線與葉片 軸13的軸心線重合，弧面31的半徑與葉片軸13中間粗的部分半徑相同。
首先將兩轉(zhuǎn)動(dòng)銷9按圖17插入兩葉片座8的銷孔30和葉片10的銷孔43 里，按圖16將插入轉(zhuǎn)動(dòng)銷9的葉片IO和兩葉片座8放入葉片軸13的槽37內(nèi)， 按圖17和圖18,當(dāng)把頂緊銷42插入葉片軸13的半孔27和葉片座8的半孔27 后，葉片軸13的平面54與葉片座8的平面56緊密接觸，如圖16、圖17和圖 18的箭頭57所指。
為了保證圖20中導(dǎo)流器4的豁口 39、定子鍵19和定子套7的多個(gè)孔25相 互位置準(zhǔn)確定位和動(dòng)力節(jié)2排出泥漿的暢通，用導(dǎo)流盤41的定位凸臺(tái)40和定子 套7的定位凹槽22將導(dǎo)流盤41、定子套7這兩個(gè)零件和上套5、上滑動(dòng)軸承外 套6、下滑動(dòng)軸承外套12、出液套14它們各自的定位凸臺(tái)和定位凹槽定位，并 由旁通閥1將它們固定在外殼11里。
為敘述方便和不引起誤解，下述葉片IO略去。由葉片a、 b、 c和d代替。 泥紫從鉆桿經(jīng)旁通閥1進(jìn)入導(dǎo)流器4的豁口 39并流入到葉片軸13的多個(gè)小孔 35里，由于泥漿壓力的作用，打開(kāi)了葉片a與葉片c。泥漿由此進(jìn)入到圖19的封 閉腔47里。而低壓泥漿由定子套7的多個(gè)孔25通過(guò)定子套7的流道24，經(jīng)下 滑動(dòng)軸承外套12和出液套14的流道排出動(dòng)力節(jié)2。圖19、圖21、圖22及圖23
展示了葉片10的運(yùn)行規(guī)律。設(shè)圖19的0X線段與OZ線段的夾角為a。從圖19 可以看出進(jìn)入導(dǎo)流器4的泥漿，由葉片軸13的多個(gè)小孔35進(jìn)入到葉片a和葉片 c的封閉腔47里，泥漿壓力作用在葉片a和葉片c上，使得葉片軸13轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。 但葉片b和葉片d的封閉腔48不進(jìn)泥漿，這是由于葉片軸13的多個(gè)小孔35被 導(dǎo)流器4圓管的管壁所阻擋。當(dāng)葉片軸13上的葉片a由圖19的a角度旋轉(zhuǎn)到圖 21的p角度時(shí)，葉片b和葉片d處于即將關(guān)閉位置。當(dāng)葉片軸13上的葉片a由 圖21的卩角度旋轉(zhuǎn)到圖22的7角度時(shí)，葉片b和葉片d處于關(guān)閉位置。圖25也 是葉片b和葉片d關(guān)閉時(shí)的情況，它反映了葉片b和葉片d的凹槽44關(guān)閉到葉 片軸13凸臺(tái)36上的工作狀況。當(dāng)葉片軸13上的葉片a由圖22的7角度旋轉(zhuǎn)到 圖23的cp角度時(shí)，圖23所示的四個(gè)葉片a、 b、 c和d處于開(kāi)啟位置。作用在四 個(gè)葉片上的泥漿壓力，使葉片軸13繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
從圖20可以看出當(dāng)葉片軸13槽37內(nèi)的葉片IO在泥漿壓力作用下打開(kāi) 時(shí)，葉片軸13槽37的平面52與葉片10的平面45相接觸，葉片10的多個(gè)平 面55與葉片軸13的多個(gè)平面53相接觸，即在圖20箭頭所指50處和32處相 接觸。使轉(zhuǎn)動(dòng)銷9更安全可靠。
權(quán)利要求1、一種葉片自啟動(dòng)式井下動(dòng)力鉆具，由旁通閥(1)、動(dòng)力節(jié)(2)和支承節(jié)(3)組成，其特征是動(dòng)力節(jié)(2)里有轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片軸(13)，葉片軸(13)兩頭的卡套(17)和滑動(dòng)軸承內(nèi)套(16)由圓螺母(20)、鎖緊螺母(21)和聯(lián)接件(15)固定，葉片軸(13)的槽(37)兩端裝有葉片座(8)，轉(zhuǎn)動(dòng)銷(9)分別插入葉片座(8)的臺(tái)階孔(30)和葉片(10)的銷孔(43)里，頂緊銷(42)插入葉片軸(13)的半孔(27)和兩葉片座(8)的半孔(27)里，葉片軸(13)的圓孔(38)里裝有導(dǎo)流器(4)，用導(dǎo)流盤(41)的定位凸臺(tái)(40)和定子套(7)的定位凹槽(22)將導(dǎo)流盤(41)、定子套(7)和上套(5)、上滑動(dòng)軸承外套(6)、下滑動(dòng)軸承外套(12)和出液套(14)定位并固定在外殼(11)里，定子套(7)的C形通槽(23)里有定子鍵(19)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的葉片自啟動(dòng)式井下動(dòng)力鉆具，其特征是導(dǎo)流盤 (41)和簡(jiǎn)形的導(dǎo)流器(4)焊接后為T形，導(dǎo)流盤(41)圓端面的邊緣設(shè)有定位凸臺(tái)(40)，在導(dǎo)流器(4)管壁上開(kāi)有對(duì)稱的兩豁口 (39)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的葉片自啟動(dòng)式井下動(dòng)力鉆具，其特征是葉片軸 (13)為中間粗且有四個(gè)長(zhǎng)槽(37)、兩頭細(xì)且有螺紋(33)的臺(tái)階軸，四個(gè)長(zhǎng)槽(37) 平行并對(duì)稱葉片軸(13)的軸心線,四個(gè)長(zhǎng)槽(37)中段設(shè)有多個(gè)凸臺(tái)(36) 和多個(gè)小孔(35 ),多個(gè)凸臺(tái)(36)和多個(gè)小孔(35)各成一排并與葉片軸(13)的 軸心線平行，四個(gè)長(zhǎng)槽(37)兩邊的邊緣有與葉片座(8)同加工的半孔(27),其 兩邊的內(nèi)側(cè)各設(shè)一對(duì)稱的凸臺(tái)(34),葉片軸(13)的一端設(shè)有裝導(dǎo)流器(4)的孔(38) 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的葉片自啟動(dòng)式井下動(dòng)力鉆具，其特征是裝在葉 片軸(13)上的擺動(dòng)葉片(10)為長(zhǎng)柱形，柱形外輪廓由弧面(46)和平面(45) 組成，葉片(10)的兩端設(shè)有偏置的銷孔(43),在葉片(10)的中段有多個(gè)臺(tái)階 形的凹槽(44)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片自啟動(dòng)式井下動(dòng)力鉆具，其特征是定子套 (7)是內(nèi)圓設(shè)有兩個(gè)C形通槽(23)、兩端設(shè)有定位凹槽(22)的圓簡(jiǎn)，兩C形通槽(23)對(duì)稱于圓簡(jiǎn)的軸心線，圓簡(jiǎn)一端的外圓設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱于兩C形通槽(23)的 流道(24),在每個(gè)流道(24)的一側(cè)設(shè)有多個(gè)對(duì)稱的排泥漿的孔(25),兩流道(24)的中段有多個(gè)凸臺(tái)(26)。
6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的葉片自啟動(dòng)式井下動(dòng)力鉆具，其特征是兩個(gè)鏡 像的葉片座(8)的外形是有直角(29)的類似直角彎頭，其正面有弧面(31)、反 面為平面(51)，正面的一側(cè)有一臺(tái)階孔(30)、另一側(cè)有螺孔(28)、其邊緣有半 孔(27)，平面(51)與臺(tái)階孔(30)的軸心線和弧面(31)的軸心線平行，弧面(31 ) 的軸心線與葉片軸(13)的軸心線重合，弧面(31)的半徑與葉片軸(13)中間粗的 部分半徑相同，螺孔(28)的軸心線和半孔(27)的軸心線垂直于平面(51)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種葉片自啟動(dòng)式井下動(dòng)力鉆具，由旁通閥、動(dòng)力節(jié)和支承節(jié)組成，結(jié)構(gòu)特征是動(dòng)力節(jié)里有轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片軸、葉片軸兩頭的卡套和滑動(dòng)軸承內(nèi)套由圓螺母、鎖緊螺母和聯(lián)接件固定，葉片軸的槽兩端裝有葉片座、轉(zhuǎn)動(dòng)銷分別插入葉片座的臺(tái)階孔和葉片的銷孔里，頂緊銷插入葉片軸的半孔和兩葉片座的半孔里、葉片軸的圓孔里裝有導(dǎo)流器。當(dāng)有壓力的泥漿打開(kāi)葉片時(shí)，進(jìn)入動(dòng)力節(jié)的泥漿自動(dòng)打開(kāi)葉片，其葉片座、葉片和轉(zhuǎn)動(dòng)銷安全可靠，葉片是對(duì)稱工作，葉片軸是定軸輸出，不需要萬(wàn)向軸。本鉆具的振動(dòng)和磨損很小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐溫高，適用井深范圍廣。
文檔編號(hào)E21B4/00GK201184128SQ20082010407
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月3日
發(fā)明者琨 顏 申請(qǐng)人:琨 顏