專利名稱：一種長(zhǎng)壽命大扭矩新型渦輪鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鉆探技術(shù)領(lǐng)域，特別是石油鉆井用的一種長(zhǎng)壽命大扭矩新型渦輪鉆具。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，渦輪鉆具已經(jīng)發(fā)展成為石油鉆探技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的一種井下工具，在鉆探施工中起著越來(lái)越大的作用。但由于渦輪鉆具在井下工作條件惡劣，還存在著扭矩小、軸承壽命尤其是止推軸承工作壽命較短等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了其迅速發(fā)展。渦輪鉆具的主要部件是渦輪，每一級(jí)渦輪由一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子組成。定子和轉(zhuǎn)子的形狀基本一樣，只是葉片的彎曲方向相反。渦輪利用渦流在葉片兩面產(chǎn)生的壓差來(lái)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的速度及扭矩由葉片的形狀和葉片的角度決定。止推軸承是渦輪鉆具的重要組成部分之一，在其上作用著很大的軸向負(fù)荷。目前，止推軸承在工作時(shí)采用鉆井液進(jìn)行潤(rùn)滑，而鉆井液含有研磨性顆粒這一問(wèn)題是不可能解決的，因此其壽命較短成為渦輪鉆具中最為薄弱的環(huán)節(jié)。在鉆井過(guò)程中，渦輪鉆具本身的扶正效果不夠理想，在鉆井時(shí)易于出現(xiàn)井眼軌跡偏移的問(wèn)題，尤其不利于直井的鉆井。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型提供一種長(zhǎng)壽命大扭矩新型渦輪鉆具。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該渦輪鉆具主要由渦輪節(jié)和支承節(jié)兩大獨(dú)立單元組成。其特征在于處于渦輪節(jié)下部及支承節(jié)中部的止推軸承組采用的是一種用密閉式油浸方式潤(rùn)滑的推力球軸承，用潤(rùn)滑油來(lái)取代含有研磨性顆粒的鉆井液潤(rùn)滑，可極大地提高止推軸承的工作壽命。該種軸承不用鉆井液來(lái)冷卻和潤(rùn)滑，保證了不受研磨材料的作用，從而具有更長(zhǎng)的壽命。為了使軸承組頂部鉆井液所作用的壓力得到釋放，在第一止推軸承組與第二止推軸承組的軸承組外圈與(渦輪節(jié)、支承節(jié))殼體間加工出可通過(guò)鉆井液的通道槽，在(渦輪節(jié)、支承節(jié))殼體與軸承組外圈間形成鉆井液的通道；該通道槽可以是方形、半橢圓形、半圓形或其它的形狀，最好為半圓形；為了方便，通道槽可以在外殼內(nèi)部加工，也可以加工在軸承外圈上。當(dāng)通道槽加工在軸承外圈上時(shí)，為了防止軸承外圈相互錯(cuò)動(dòng)，在軸承上下組接觸面上鉆上止動(dòng)銷(xiāo)孔，安裝上止動(dòng)銷(xiāo)防止其錯(cuò)開(kāi)而影響其通道的暢通；為了防止在軸承外圈上開(kāi)平行于支承節(jié)軸中心線的直槽而影響軸承的壽命，所開(kāi)的通道槽可以是以支承節(jié)軸中心線為軸線的螺旋線型。處于渦輪節(jié)中部的渦輪組，每一級(jí)渦輪都是相同的。為了得到合理的大扭矩，定子和轉(zhuǎn)子的葉片角度與其它的渦輪鉆具不同。根據(jù)優(yōu)選及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定，葉片入口端與出口端兩個(gè)高點(diǎn)連線與水平線的夾角一般取53° -67°，最好是65°。為了增加渦輪鉆具鉆進(jìn)時(shí)的防斜效果，在上接頭的上部加工出三個(gè)或四個(gè)穩(wěn)定器的短棱，在短棱上加工出安放變徑穩(wěn)定器活塞套29的圓孔，把加工好的變徑穩(wěn)定器的活塞30及第一 O型圈(31)、第二 O型圈(33)及Y型密封圈與擋圈32安裝好后一同放入活塞套里，再安裝在上接頭上。在安放活塞套29的圓孔處加工出母扣、而在活塞套上加工出對(duì)應(yīng)的公扣的方式來(lái)固定活塞套?；钊撞捎寐菁y的方式固定時(shí)，可在適當(dāng)位置安裝上防松螺釘34;也可以采用滾珠鎖緊的方式來(lái)固定活塞套29，也可以采取卡簧、卡緊鋼絲、壓緊螺栓等方式。在渦輪節(jié)上接頭I或支承節(jié)上接頭17上增加了變徑穩(wěn)定器的功能，使渦輪鉆具的扶正效果更好?；钊?0的工作面為球形面，上面鑲嵌硬質(zhì)合金與金剛石的復(fù)合體或其它的耐磨材料。本實(shí)用新型的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該實(shí)用新型提高了渦輪節(jié)、支承節(jié)中止推軸承的壽命，從而保證了渦輪鉆具整體的使用壽命；改變了渦輪葉片的角度，從而獲得較大的扭矩；增加了變徑穩(wěn)定器的功能，使渦輪鉆具的扶正效果更好，更能滿足鉆探生產(chǎn)的需要。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型渦輪鉆具第一部分渦輪節(jié)的半剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型渦輪鉆具第二部分支承節(jié)的半剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型渦輪鉆具第一部分渦輪節(jié)的一種結(jié)構(gòu)的半剖面示意圖。圖4是本實(shí)用新型渦輪鉆具第二部分支承節(jié)的一種結(jié)構(gòu)的半剖面示意圖。圖5是本實(shí)用新型渦輪鉆具止推軸承組外圈開(kāi)有螺旋形通道槽及安裝有止動(dòng)銷(xiāo)的局部剖視圖。圖6是本實(shí)用新型渦輪鉆具渦輪定子葉片沿直徑方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實(shí)用新型渦輪鉆具渦輪轉(zhuǎn)子葉片沿直徑方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本實(shí)用新型渦輪鉆具渦輪節(jié)上接頭I或支承節(jié)上接頭17增加變徑穩(wěn)定器功能的變化示意圖。圖9是過(guò)變徑穩(wěn)定器活塞中心線橫截面的剖面示意圖。圖中1.渦輪節(jié)上接頭，2.上花鍵，3.調(diào)整套，4.徑向軸承，5.墊套I，6.定子，7.轉(zhuǎn)子，8.墊套II，9.導(dǎo)向外套，10.導(dǎo)向套，11.軸承組，12.渦輪節(jié)外殼，13.渦輪軸，14.渦輪節(jié)下接頭，15.花鍵套，16.鉆井液通道；17.支承節(jié)上接頭，18.花鍵頭，19.導(dǎo)向套，20.調(diào)整套，21.調(diào)整套，22.支承節(jié)軸承組，23.支承節(jié)外殼，24.墊套，25.支承節(jié)軸，26.支承節(jié)下接頭，27.止動(dòng)銷(xiāo)，28.墊圈，B為定子、轉(zhuǎn)子葉片入口端與出口端兩個(gè)高點(diǎn)連線與水平線的夾角，29.變徑穩(wěn)定器活塞套，30.變徑穩(wěn)定器活塞，31.第一 O型圈，32. Y型密封圈及擋圈，33.第二 O型圈，34.防松螺釘。
具體實(shí)施方式
在
圖1、圖3中，渦輪節(jié)上接頭I的上部母扣與鉆鋌或鉆桿相連接，下部公扣與渦輪節(jié)外殼12的上端母扣連接，渦輪節(jié)外殼12的下端母扣與渦輪節(jié)下接頭14的上部公扣連接，潤(rùn)輪節(jié)下接頭14的下部公扣與另一個(gè)潤(rùn)輪節(jié)或支承節(jié)相連接。在潤(rùn)輪節(jié)內(nèi)部由上到下依次有上花鍵I的下母扣與渦輪軸13的上公扣連接，渦輪軸13的下公扣與花鍵套15的母扣連接。在渦輪軸與外殼間依次安裝有調(diào)整套3、徑向軸承4、墊套1、第一級(jí)定子6、第一級(jí)轉(zhuǎn)子7、第η級(jí)定子6、第η級(jí)轉(zhuǎn)子7，墊套118、徑向軸承4、導(dǎo)向外套9、導(dǎo)向套10、軸承組11。用調(diào)整套3及墊套I調(diào)整安裝間隙。圖3中在軸承組外圈上加工有鉆井液通道16，在導(dǎo)向外套9上加工出與鉆井液通道16相配的孔，增加了有與鉆井液通道16相配的墊圈28。在圖3、圖4中，支承節(jié)上接頭17的母扣可與渦輪節(jié)下接頭14的下端公扣連接，支承節(jié)上接頭17的下公扣與支承節(jié)外殼23的上母扣連接，支承節(jié)外殼23的下母扣與支承節(jié)下接頭26的公扣連接。在支承節(jié)內(nèi)部由上到下依次有花鍵頭18的上花鍵可與渦輪節(jié)花鍵套15的內(nèi)花鍵相連接，其下端母扣與支承節(jié)軸25的上端公扣連接，支承節(jié)軸25的下端母扣可與鉆頭相連接。在支承節(jié)軸25與外殼23間依次安裝有調(diào)整套20、21、徑向軸承4、軸承組22、徑向軸承4、墊套24，在花鍵頭18導(dǎo)流孔處安裝有導(dǎo)向套19。在圖5中，在軸承組外圈上加工有鉆井液通道16，在兩套徑向軸承4上相應(yīng)接觸位置加工出相應(yīng)的通道孔。在圖5中，在軸承組外圈外表面上所開(kāi)的通道槽16是以支承節(jié)軸中心線為軸線的螺旋線型，在各級(jí)軸承外圈之間接觸面的相應(yīng)位置鉆有止動(dòng)銷(xiāo)孔，安裝有止動(dòng)銷(xiāo)27。在圖6、圖7中，葉片入口端與出口端兩個(gè)高點(diǎn)連線與水平線的夾角B為65°。在圖8、圖9中，渦輪節(jié)上接頭I或支承節(jié)上接頭17增加了變徑穩(wěn)定器的功能，其長(zhǎng)度根據(jù)情況進(jìn)行了加長(zhǎng)，與之相配的花鍵2、花鍵頭18也要進(jìn)行相應(yīng)的加長(zhǎng)。在上接頭的上部加工出三個(gè)穩(wěn)定器的短棱，在短棱上加工出安放活塞套29的三個(gè)圓孔及母扣，把加工好的活塞30及O型圈31、33及Y型密封圈與擋圈32安裝好后一同放入加工有與母扣相配公扣的活塞套后安裝在上接頭上，并在短棱的側(cè)面適當(dāng)位置安裝上防松螺釘34?；钊?0的工作面為球形面，上面鑲嵌硬質(zhì)合金與金 剛石的復(fù)合體或其它的耐磨材料。
權(quán)利要求1.一種長(zhǎng)壽命大扭矩新型渦輪鉆具，該渦輪鉆具主要由渦輪節(jié)和支承節(jié)兩大獨(dú)立單元組成，其特征在于處于渦輪節(jié)下部及支承節(jié)中部的止推軸承組采用的是一種用密閉式油浸方式潤(rùn)滑的推力球軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是渦輪節(jié)中的定子和轉(zhuǎn)子的葉片角度，葉片入口端與出口端兩個(gè)高點(diǎn)連線與水平線的夾角一般取53。-67。，最好是 65°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是渦輪節(jié)上接頭(I)與支承節(jié)上接頭(17)進(jìn)行了加長(zhǎng)，在上接頭的上部加工出三個(gè)或四個(gè)穩(wěn)定器的短棱，在短棱上加工出安放變徑穩(wěn)定器活塞套(29)的圓孔，把加工好的變徑穩(wěn)定器的活塞(30)及第一 O型圈(31)、第二 O型圈(33)及Y型密封圈與擋圈(32)安裝好后一同放入活塞套后安裝在渦輪節(jié)上接頭(I)或支承節(jié)上接頭(17)上，形成一個(gè)小的變徑穩(wěn)定器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種長(zhǎng)壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是在渦輪節(jié)上接頭(I)或支承節(jié)上接頭(17)安放活塞套(29)的圓孔處加工出母扣、而在活塞套上加工出對(duì)應(yīng)的公扣的方式來(lái)固定活塞套，在短棱側(cè)面適當(dāng)位置安裝上防松螺釘(34)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的所述的一種長(zhǎng)壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是渦輪節(jié)上接頭(I)或支承節(jié)上接頭(17)的活塞套(29)采用滾珠鎖緊的方式來(lái)固定，也可以采取卡簧、卡緊鋼絲、壓緊螺栓來(lái)固定活塞套(29)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是在第一止推軸承組(11)、第二止推軸承組(22)的軸承組外圈上加工出可通過(guò)鉆井液的通道槽(16)，該通道槽可以是方形、半橢圓形、半圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是在第一止推軸承組(11)、第二止推軸承組(22)的軸承外圈上下組接觸面上鉆上止動(dòng)銷(xiāo)孔，安裝上止動(dòng)銷(xiāo)(26)防止其錯(cuò)開(kāi)而影響其通道的暢通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種長(zhǎng)壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是止推軸承組通道槽(16)是以支承節(jié)軸中心線為軸線的螺旋線型。
專利摘要一種長(zhǎng)壽命大扭矩新型渦輪鉆具，主要由渦輪節(jié)和支承節(jié)兩大獨(dú)立單元組成。處于渦輪節(jié)下部及支承節(jié)中部的止推軸承組采用的是一種用密閉式油浸方式潤(rùn)滑的推力球軸承；為了使軸承組頂部鉆井液所作用的壓力得到釋放，在軸承組外圈上加工出可通過(guò)鉆井液的通道槽；為了得到合理的大扭矩，根據(jù)優(yōu)選及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定，葉片入口端與出口端兩個(gè)高點(diǎn)連線與水平線的夾角一般取53°-67°，最好是65°；為了增加渦輪鉆具鉆進(jìn)時(shí)的防斜效果，在渦輪節(jié)上接頭或支承節(jié)上接頭的上部加工出三個(gè)或四個(gè)穩(wěn)定器的短棱，在短棱上安裝上活塞使之具有變徑穩(wěn)定器的功能。該實(shí)用新型提高了渦輪節(jié)、支承節(jié)中止推軸承的壽命，能獲得較大的扭矩，提高了渦輪鉆具的扶正能力。
文檔編號(hào)E21B4/00GK202866643SQ20122003694
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月30日
發(fā)明者袁淑英, 陳廣嶺 申請(qǐng)人:袁淑英, 陳廣嶺