一種井下動(dòng)力鉆具的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種井下動(dòng)力鉆具，上級(jí)定子殼體連接中殼體的一端，殼體的另一端連接下級(jí)定子殼體，上級(jí)轉(zhuǎn)子通過(guò)上級(jí)定子密封條和上級(jí)轉(zhuǎn)子密封條連接在上級(jí)定子殼體的內(nèi)孔中，下級(jí)轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承、下級(jí)定子密封條和下級(jí)轉(zhuǎn)子密封條連接在下級(jí)定子殼體的內(nèi)孔中，定子殼體有第一定子凹槽和第二凹槽，第一定子凹槽和第二凹槽分別徑向?qū)χ迷诙ㄗ託んw內(nèi)孔上，轉(zhuǎn)子有兩個(gè)第三轉(zhuǎn)子凹槽，而且兩個(gè)第三轉(zhuǎn)子凹槽在轉(zhuǎn)子的圓周上徑向?qū)χ?；兩個(gè)在定子殼體內(nèi)的第一壓腔室、第二高壓腔室也是徑向?qū)χ?轉(zhuǎn)子的中心為中間通道，中間通道連接轉(zhuǎn)子徑向開(kāi)孔，轉(zhuǎn)子徑向開(kāi)孔與第一壓腔室、第二高壓腔室相通。本實(shí)用新型適應(yīng)高溫、復(fù)雜介質(zhì)條件，有利于在微小井眼中鉆修井作業(yè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種井下動(dòng)力鉆具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種井下動(dòng)力鉆具，屬于微井眼修井、鉆井作業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]螺桿鉆具作為石油鉆井工程中應(yīng)用最為廣泛的一種井下動(dòng)力鉆具，在鉆井工程中起著非常重要的作用，是目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)鉆井主要應(yīng)用的井下動(dòng)力，盡管其以獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在定向井生產(chǎn)中得到青睞，但在微井眼鉆修井作業(yè)中，螺桿鉆具的外徑尺寸受到限制。因此隨著井眼尺寸越來(lái)越小，現(xiàn)場(chǎng)急需更小外徑尺寸的井下動(dòng)力馬達(dá)。
[0003]金屬等耐高溫材料井下動(dòng)力馬達(dá)采用金屬等耐高溫材料，能夠適應(yīng)更高的井底溫度，馬達(dá)定子的耐磨性能也大大提高，能夠?yàn)槲⒕坫@修井作業(yè)提供安全可靠的鉆井動(dòng)力，適應(yīng)石油鉆井工程技術(shù)發(fā)展的新需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種井下動(dòng)力鉆具。
[0005]一種井下動(dòng)力鉆具，一種井下動(dòng)力鉆具，其特征在于定子殼體包括上級(jí)定子殼體和下級(jí)轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子包括上級(jí)轉(zhuǎn)子和下級(jí)轉(zhuǎn)子；
[0006]上級(jí)定子殼體連接中殼體的一端，殼體的另一端連接下級(jí)定子殼體，上級(jí)轉(zhuǎn)子通過(guò)上級(jí)定子密封條和上級(jí)轉(zhuǎn)子密封條連接在上級(jí)定子殼體的內(nèi)孔中，
[0007]下級(jí)轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承、下級(jí)定子密封條和下級(jí)轉(zhuǎn)子密封條連接在下級(jí)定子殼體的內(nèi)孔中，
[0008]定子殼體有第一定子凹槽和第二凹槽，第一定子凹槽和第二凹槽分別徑向?qū)χ迷诙ㄗ託んw內(nèi)孔上，
[0009]轉(zhuǎn)子有兩個(gè)第三轉(zhuǎn)子凹槽,而且兩個(gè)第三轉(zhuǎn)子凹槽在轉(zhuǎn)子的圓周上徑向?qū)χ茫?br> [0010]兩個(gè)在定子殼體內(nèi)的第一壓腔室、第二高壓腔室也是徑向?qū)χ茫?br> [0011]上級(jí)轉(zhuǎn)子和下級(jí)轉(zhuǎn)子上的徑向開(kāi)孔也是兩個(gè)且呈徑向?qū)χ茫?br> [0012]上級(jí)轉(zhuǎn)子和下級(jí)轉(zhuǎn)子的凹槽尺寸大于上級(jí)轉(zhuǎn)子密封條和下級(jí)轉(zhuǎn)子密封條的尺寸；
[0013]上級(jí)轉(zhuǎn)子與下級(jí)轉(zhuǎn)子相位不同，相差90度；上級(jí)轉(zhuǎn)子和下級(jí)轉(zhuǎn)子與上級(jí)定子殼體、下級(jí)定子殼體間隙配合；
[0014]轉(zhuǎn)子的中心為中間通道，中間通道連接轉(zhuǎn)子徑向開(kāi)孔，轉(zhuǎn)子徑向開(kāi)孔與第一壓腔
室、第二高壓腔室相通。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用金屬等耐高溫材料的井下動(dòng)力馬達(dá)，整個(gè)馬達(dá)所有零件采用金屬等耐高溫材料；利用定子殼體內(nèi)流道導(dǎo)流方式，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子、定子同心旋轉(zhuǎn)；該井下動(dòng)力鉆具適應(yīng)高溫、復(fù)雜介質(zhì)條件，有利于在微小井眼中鉆修井作業(yè)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本實(shí)用新型以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0017]圖1為本實(shí)用新型的前端結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型的后端結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2A為本實(shí)用新型的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2B為本實(shí)用新型的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3A為本實(shí)用新型的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3B為本實(shí)用新型的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3C為本實(shí)用新型的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3D為本實(shí)用新型的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0026]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本實(shí)用新型的宗旨所做的許多修改和變化屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0027]實(shí)施例1:如圖1、圖2、圖2A、圖2B、圖3A、圖3B、圖3C、圖3D所示，一種井下動(dòng)力鉆具定子殼體，包括上級(jí)定子殼體I和下級(jí)轉(zhuǎn)子7 ;轉(zhuǎn)子包括上級(jí)轉(zhuǎn)子4和下級(jí)轉(zhuǎn)子7 ；
[0028]上級(jí)定子殼體I連接中殼體100的一端，殼體100的另一端連接下級(jí)定子殼體5，上級(jí)轉(zhuǎn)子4通過(guò)上級(jí)定子密封條2和上級(jí)轉(zhuǎn)子密封條3連接在上級(jí)定子殼體I的內(nèi)孔中，
[0029]下級(jí)轉(zhuǎn)子7通過(guò)軸承9、下級(jí)定子密封條6和下級(jí)轉(zhuǎn)子密封條8連接在下級(jí)定子殼體5的內(nèi)孔中，
[0030]定子殼體有第一定子凹槽30和第二凹槽31，第一定子凹槽30和第二凹槽31分別在定子殼體內(nèi)孔上為徑向?qū)χ茫?br> [0031]轉(zhuǎn)子有兩個(gè)第三轉(zhuǎn)子凹槽36，而且兩個(gè)第三轉(zhuǎn)子凹槽36在轉(zhuǎn)子的圓周上徑向?qū)χ茫?br> [0032]兩個(gè)在定子殼體內(nèi)的第一壓腔室32、第二高壓腔室33也是徑向?qū)χ茫?br> [0033]驅(qū)動(dòng)流體進(jìn)入定子殼體的徑向配流孔是兩個(gè)，而且成徑向?qū)χ茫?br> [0034]上級(jí)轉(zhuǎn)子4和下級(jí)轉(zhuǎn)子7上的徑向開(kāi)孔也是兩個(gè)且呈徑向?qū)χ茫?br> [0035]上級(jí)轉(zhuǎn)子4和下級(jí)轉(zhuǎn)子7的凹槽尺寸大于上級(jí)轉(zhuǎn)子密封條3和下級(jí)轉(zhuǎn)子密封條8的尺寸；
[0036]定子殼體1、上級(jí)轉(zhuǎn)子4、下級(jí)轉(zhuǎn)子7、上級(jí)定子密封條2、下級(jí)定子密封條6與上級(jí)轉(zhuǎn)子密封條3和下級(jí)轉(zhuǎn)子密封條8都是由金屬材料制成；
[0037]馬達(dá)的上級(jí)轉(zhuǎn)子4與馬達(dá)的下級(jí)轉(zhuǎn)子7相位不同，相差90度；上級(jí)轉(zhuǎn)子4和下級(jí)轉(zhuǎn)子7與上級(jí)定子殼體1、下級(jí)定子殼體5間隙配合；定子配流殼體的內(nèi)腔截面是圓形；轉(zhuǎn)子截面大部分都是圓弧，在兩個(gè)凹槽地方是突起的部分；
[0038]轉(zhuǎn)子的中心為中間通道35，中間通道35連接轉(zhuǎn)子徑向開(kāi)孔34，轉(zhuǎn)子徑向開(kāi)孔34與第一壓腔室32、第二高壓腔室33相通。
[0039]一種井下動(dòng)力鉆具，如圖1所示,定轉(zhuǎn)子部分的截面圖如圖1中A-A，B-B截面分別見(jiàn)圖2A和圖2B。驅(qū)動(dòng)過(guò)程如下:驅(qū)動(dòng)流體從定子殼體I的第二凹槽31進(jìn)入第一壓腔室32，在定子密封條6與轉(zhuǎn)子密封條8的密封作用下，第一壓腔室32形成高壓腔，第二高壓腔室33成為低壓腔，由于流體的流動(dòng)以及在高壓的第一壓腔室32與低壓的第二高壓腔室33的壓力差作用下轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，流體通過(guò)轉(zhuǎn)子徑向開(kāi)孔34進(jìn)入中間通道35流出，見(jiàn)圖3A。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，高壓腔室和低壓腔室大小會(huì)發(fā)生變化，壓力差相應(yīng)也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，因此對(duì)于單個(gè)的定轉(zhuǎn)子而言，旋轉(zhuǎn)動(dòng)力是不穩(wěn)定的，為了保持動(dòng)力的恒定，小尺寸全金屬馬達(dá)系統(tǒng)必須由兩組定轉(zhuǎn)子組成，而且兩者的相位差必須為90度，如圖2A、2B所示。當(dāng)動(dòng)力流體進(jìn)入上級(jí)馬達(dá)時(shí)一部分流體通過(guò)上級(jí)定子殼體I的配流通道的第二凹槽31進(jìn)入上級(jí)馬達(dá)，一部分沿著間隙流入下級(jí)馬達(dá)，進(jìn)入下級(jí)定子殼體5的通道，從而驅(qū)動(dòng)下級(jí)轉(zhuǎn)子7的轉(zhuǎn)動(dòng)，最終所有流體通過(guò)轉(zhuǎn)子中心通道35全部流出。
[0040]在馬達(dá)的運(yùn)行過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)流體作用在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)力偶形成扭矩從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，單個(gè)馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩應(yīng)該是兩倍的定子殼體內(nèi)腔半徑R2與轉(zhuǎn)子圓弧半徑Rl之差乘以驅(qū)動(dòng)腔室的軸向長(zhǎng)度L乘以高壓腔與低壓腔室的壓差P再乘以Rl與R2的平均半徑R3，即得到產(chǎn)生的動(dòng)力偶即扭矩，上下兩級(jí)馬達(dá)共同產(chǎn)生的扭矩大小則為:
[0041 ] T= (2* (R1-R2) *L*P*R3 ) *2 ；
[0042]R3= (Rl+R2)/2。R1，R2;見(jiàn)圖 3C 所示。
[0043]馬達(dá)上級(jí)轉(zhuǎn)子4與馬達(dá)下級(jí)轉(zhuǎn)子7相位不同，相差90度。轉(zhuǎn)子相位差如圖2A、2B所示。
[0044]轉(zhuǎn)子與定子殼體不能接觸，是間隙配合。配合間隙能夠滿(mǎn)足轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的要求。
[0045]定子配流殼體的內(nèi)腔截面是圓形；轉(zhuǎn)子截面大部分都是圓弧，但是在兩個(gè)凹槽地方是突起的部分。
[0046]如上所述，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒(méi)有脫離本實(shí)用新型的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，這樣的變形例也全部包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種井下動(dòng)力鉆具，其特征在于定子殼體包括上級(jí)定子殼體和下級(jí)轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子包括上級(jí)轉(zhuǎn)子和下級(jí)轉(zhuǎn)子； 上級(jí)定子殼體連接中殼體的一端，殼體的另一端連接下級(jí)定子殼體，上級(jí)轉(zhuǎn)子通過(guò)上級(jí)定子密封條和上級(jí)轉(zhuǎn)子密封條連接在上級(jí)定子殼體的內(nèi)孔中， 下級(jí)轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承、下級(jí)定子密封條和下級(jí)轉(zhuǎn)子密封條連接在下級(jí)定子殼體的內(nèi)孔中， 定子殼體有第一定子凹槽和第二凹槽，第一定子凹槽和第二凹槽分別徑向?qū)χ迷诙ㄗ託んw內(nèi)孔上， 轉(zhuǎn)子有兩個(gè)第三轉(zhuǎn)子凹槽，而且兩個(gè)第三轉(zhuǎn)子凹槽在轉(zhuǎn)子的圓周上徑向?qū)χ茫? 兩個(gè)在定子殼體內(nèi)的第一壓腔室、第二高壓腔室也是徑向?qū)χ茫? 上級(jí)轉(zhuǎn)子和下級(jí)轉(zhuǎn)子上的徑向開(kāi)孔也是兩個(gè)且呈徑向?qū)χ茫? 上級(jí)轉(zhuǎn)子和下級(jí)轉(zhuǎn)子的凹槽尺寸大于上級(jí)轉(zhuǎn)子密封條和下級(jí)轉(zhuǎn)子密封條的尺寸； 上級(jí)轉(zhuǎn)子與下級(jí)轉(zhuǎn)子相位不同，相差90度；上級(jí)轉(zhuǎn)子和下級(jí)轉(zhuǎn)子與上級(jí)定子殼體、下級(jí)定子殼體間隙配合； 轉(zhuǎn)子的中心為中間通道，中間通道連接轉(zhuǎn)子徑向開(kāi)孔，轉(zhuǎn)子徑向開(kāi)孔與第一壓腔室、第二高壓腔室相通。
【文檔編號(hào)】E21B4/02GK203394346SQ201320320182
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】于興勝, 黃衍福, 段馬利, 李萌, 聶海濱, 劉新立, 范育昭, 陶詩(shī)凱, 李顯義, 李如學(xué), 王宇鵬, 李曉芳, 李世全, 羅西超, 岳聯(lián), 聶潔凈, 見(jiàn)立銀 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院, 北京石油機(jī)械廠