本公開(kāi)大體涉及一種用于電機(jī)軸傳動(dòng)裝置的組合件，且更具體地(雖然不一定是排他性的)涉及用于井下鉆井電機(jī)組合件的驅(qū)動(dòng)軸鎖。

背景技術(shù)：

鉆井電機(jī)利用轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的流體能量來(lái)向鉆柱或鉆頭提供軸旋轉(zhuǎn)。因?yàn)殂@井電機(jī)是鉆井工具的高負(fù)載部分，所以在電機(jī)傳動(dòng)故障期間容易發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。電機(jī)傳動(dòng)裝置的故障可導(dǎo)致電機(jī)傳動(dòng)組合件的嚴(yán)重?fù)p壞，包括組件與傳動(dòng)組合件分離。在這種分離發(fā)生的情況下，這些組件可能會(huì)在井下丟失。掉落井下的丟失組件可阻止鉆井時(shí)的進(jìn)一步行進(jìn)且可造成重大延誤。

通常稱為“打撈”的過(guò)程有時(shí)用于取回丟失組件，但是該過(guò)程昂貴且耗時(shí)，并且在某些情況下可能無(wú)效。在某些情況下，井下組件的損失可導(dǎo)致鉆井項(xiàng)目的放棄。

附圖說(shuō)明

圖1是描繪根據(jù)本公開(kāi)的一方面的包括具有處于井下電機(jī)組合件的下端中的干擾裝置的電機(jī)軸傳動(dòng)組合件的鉆井系統(tǒng)的橫截面示意圖。

圖2是根據(jù)本公開(kāi)的一方面的電機(jī)軸傳動(dòng)組合件的橫截面視圖。

圖3是根據(jù)本公開(kāi)的一方面的電機(jī)軸傳動(dòng)組合件的一部分的橫截面視圖。

圖4是根據(jù)本公開(kāi)的一方面的井下電機(jī)組合件的透視圖。

圖5是描述根據(jù)本公開(kāi)的一方面的用于將干擾裝置安裝在電機(jī)軸傳動(dòng)組合件中的過(guò)程的流程圖。

具體實(shí)施方式

本公開(kāi)的某些方面和實(shí)例涉及具有干擾裝置的井下電機(jī)組合件。干擾裝置可包括容納在中間套筒的槽中并通過(guò)保持裝置耦接至中間套筒的開(kāi)口環(huán)殼體。開(kāi)口環(huán)殼體與軸承箱和電機(jī)軸分離并獨(dú)立于它們。間隔套筒可以位于干擾裝置和軸承箱之間。

干擾裝置的開(kāi)口環(huán)殼體可以是u形殼體，并且可在連接在一起時(shí)形成環(huán)形。開(kāi)口環(huán)殼體的一部分可從中間套筒徑向延伸。如果發(fā)生斷裂，開(kāi)口環(huán)殼體可卡在固定套筒上并防止組件在井下?lián)p失。

如本公開(kāi)中使用的術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”、“外”、“內(nèi)部的”、“外部的”和“之間”可指朝向或遠(yuǎn)離電機(jī)軸傳動(dòng)組合件的中心的徑向定向。如本公開(kāi)中使用的術(shù)語(yǔ)“井口”和“井下”可指朝向或遠(yuǎn)離表面的軸向定向。

本公開(kāi)的各個(gè)方面可在各種鉆井系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。圖1示出這種鉆井系統(tǒng)10的實(shí)例。鉆機(jī)(未示出)的鉆柱11可包括可在諸如井眼13的鉆孔中的表面12下方延伸的分段管。鉆柱11可傳輸鉆井液和操作鉆頭14所需的扭矩。此外，鉆柱11的重量可在鉆頭14上提供軸向力。

鉆柱11可至少包括鉆桿15和井底鉆具組合件16。井底鉆具組合件16可由諸如井下電機(jī)組合件17和鉆頭14的各種組件組成。

雖然本文公開(kāi)的組合件的放置可在不脫離本主題的范圍的情況下改變，但是本公開(kāi)的組合件可包括在井下電機(jī)組合件17的下端中和鉆頭14附近。例如，圖1中描繪的電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18表示根據(jù)一方面的放置。組合件盡可能靠近鉆頭14放置可減少?gòu)亩ㄏ蜚@井引起的力矩臂負(fù)載。減少力矩臂負(fù)載可導(dǎo)致電機(jī)組合件和鉆井設(shè)備的軸承的長(zhǎng)壽命，并可減少電機(jī)故障的可能性。

在鉆井系統(tǒng)的操作期間，可通過(guò)鉆頭14的作用和鉆柱11的振動(dòng)將動(dòng)態(tài)負(fù)載放置在鉆機(jī)上。在某些情況下，動(dòng)態(tài)負(fù)載可引起鉆井電機(jī)故障，以及電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的組件分離。電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18可包括用以防止組件損失的干擾裝置。

圖2示出根據(jù)一方面的具有干擾裝置的電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的橫截面視圖。干擾裝置可被設(shè)計(jì)為在分離的情況下防止電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的組件掉落或丟失。在這方面，電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18包括電機(jī)軸21和支撐電機(jī)軸21的軸承箱22，并且耦接至井下鉆桿15。電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18還包括間隔套筒23、中間套筒24、固定套筒25、軸向推力軸承26和干擾裝置。干擾裝置包括開(kāi)口環(huán)殼體27和帶28。

在圖2中，干擾裝置[27、28]安裝至電機(jī)軸21的擴(kuò)大部分的井口處的中間套筒24，其中中間套筒24耦接至電機(jī)軸21。干擾裝置[27、28]徑向定位在中間套筒24和軸承箱22之間，并且由間隔套筒23與軸承箱22分離。干擾裝置[27、28]獨(dú)立于軸承箱22。干擾裝置[27、28]軸向定位在軸向推力軸承26(在井口側(cè))和固定套筒25(在井下側(cè))之間。

在圖2中，開(kāi)口環(huán)殼體27包括兩個(gè)彎曲組件，每個(gè)彎曲組件都被構(gòu)造為半圓形或“u”形，使得當(dāng)連接在一起時(shí)，開(kāi)口環(huán)殼體27形成環(huán)形。雖然示出兩個(gè)組件，但是根據(jù)各種示例的開(kāi)口環(huán)殼體27可包括兩個(gè)以上的殼體。在一些方面，開(kāi)口環(huán)殼體27的橫截面可具有帶有兩個(gè)垂直支腿或邊緣的“l(fā)”形。中間套筒24可形成有槽，槽的尺寸被設(shè)計(jì)為容納開(kāi)口環(huán)殼體27的一個(gè)支腿。當(dāng)?shù)谝恢热菁{在中間套筒24的槽中時(shí)，開(kāi)口環(huán)殼體27的第二支腿可鄰接(例如，平壓抵靠)中間套筒24的外表面，如圖2所示。

開(kāi)口環(huán)殼體27可通過(guò)帶28安裝至中間套筒24。當(dāng)安裝至中間套筒24時(shí)，開(kāi)口環(huán)殼體27可圍繞中間套筒連接在一起，使得開(kāi)口環(huán)殼體27形成環(huán)繞中間套筒24的環(huán)形。開(kāi)口環(huán)殼體27的外徑可大于中間套筒24在開(kāi)口環(huán)殼體27的安裝點(diǎn)附近的外徑，使得當(dāng)開(kāi)口環(huán)殼體27安裝在中間套筒24的槽中時(shí)，開(kāi)口環(huán)殼體27的外徑徑向延伸超過(guò)中間套筒24的外徑和固定套筒25的內(nèi)徑。

干擾裝置的帶28可耦接至開(kāi)口環(huán)殼體27的外表面(沿其外徑)。開(kāi)口環(huán)殼體27可包括外表面上的凹口。該凹口的尺寸可被設(shè)計(jì)為容納帶28。帶28的內(nèi)徑的尺寸可被設(shè)計(jì)為將開(kāi)口環(huán)殼體27固定至中間套筒24。在一些示例中，帶28的外徑可等于開(kāi)口環(huán)殼體27的外徑，使得當(dāng)帶28由開(kāi)口環(huán)殼體27中的凹口容納時(shí)，帶28的外表面與開(kāi)口環(huán)殼體27的外表面形成連續(xù)表面。在其它示例中，帶28可延伸超過(guò)開(kāi)口環(huán)殼體27的直徑。開(kāi)口環(huán)殼體27可包括鋼或類似材料，或以其它方式可以是剛性的。帶28可以是剛性的或柔性的，并且可由足夠堅(jiān)固的材料制成，以將開(kāi)口環(huán)殼體27牢固地安裝至中間套筒24。帶28可通過(guò)滑動(dòng)、卡扣、推動(dòng)或以其它方式將帶插入開(kāi)口環(huán)殼體27中的凹口中而耦接至開(kāi)口環(huán)殼體27，或者它可被焊接、緊固或以其它方式連接在開(kāi)口環(huán)殼體中的凹口周圍。

電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的中間套筒24可定位在電機(jī)軸21和干擾裝置之間，并且可耦接至電機(jī)軸21的擴(kuò)大部分，如圖2所示。中間套筒24可以是旋轉(zhuǎn)軸承，并且可不固定至軸承箱22。在一些方面，電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18還可包括定位在中間套筒24和軸承箱22之間的固定套筒25。固定套筒25可耦接至軸承箱22，并且可被構(gòu)造為在徑向方向上支撐電機(jī)軸21。

在一些方面，電機(jī)軸傳動(dòng)組合件還可包括間隔套筒23和軸向推力軸承26。軸向推力軸承26可在軸向方向上包含電機(jī)軸21。間隔套筒23可將軸向預(yù)負(fù)載放置在軸向推力軸承26上。如圖2所示，間隔套筒23可定位在干擾裝置和軸承箱22之間。軸向推力軸承26可定位在電機(jī)軸21和軸承箱22之間。

在電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的干擾裝置的鉆井電機(jī)發(fā)生故障之后，干擾裝置可防止電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的某些組件在分離的情況下掉落或丟失。例如，當(dāng)發(fā)生分離時(shí)，開(kāi)口環(huán)殼體27的外表面可與固定套筒25的井口軸向端產(chǎn)生干擾，從而防止干擾裝置在井下方向上移動(dòng)超過(guò)固定套筒25的井口軸向端。當(dāng)開(kāi)口環(huán)殼體27接觸固定套筒25時(shí)，可能會(huì)具有放置在開(kāi)口環(huán)殼體27上的力矩。開(kāi)口環(huán)殼體27的橫截面的l形可支撐力矩加載并且可幫助防止開(kāi)口環(huán)殼體從中間套筒24滾出。因?yàn)殚_(kāi)口環(huán)殼體27可安裝至中間套筒24，所以開(kāi)口環(huán)殼體27與固定套筒25的干擾可防止中間套筒24在井下掉落。類似地，因?yàn)橹虚g套筒24耦接至電機(jī)軸21，所以可防止電機(jī)軸21和耦接至其上的任何其它組件(例如，鉆頭14)在井下掉落。

除了帶之外，各種類型的保持裝置可用于固定開(kāi)口環(huán)殼體。圖3和圖4示出具有帶有不同保持裝置的根據(jù)另一方面的干擾裝置的電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18。圖3描繪具有干擾裝置的電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的放大(相對(duì)于圖2)橫截面圖，該干擾裝置包括安裝在電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18中的開(kāi)口環(huán)殼體27、圓柱形殼體31和環(huán)32。圖4示出具有干擾裝置的分解的部分拆解視圖的電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的透視圖，該干擾裝置包括開(kāi)口環(huán)殼體27、圓柱形殼體31和環(huán)32。

開(kāi)口環(huán)殼體27的外表面可具有外徑不同的兩個(gè)部分(或端部)。開(kāi)口環(huán)殼體27的外表面的井下端的外徑可大于開(kāi)口環(huán)殼體27的井口端的外徑。開(kāi)口環(huán)殼體27可通過(guò)耦接至開(kāi)口環(huán)殼體27的井口端的外表面的圓柱形殼體31安裝至中間套筒24。圓柱形殼體31可通過(guò)滑動(dòng)、推動(dòng)或以其它方式將圓柱形殼體31放置在井口端的外表面上而耦接至開(kāi)口環(huán)殼體27，使得其接觸開(kāi)口環(huán)殼體27的井下端的軸向邊緣。圓柱形殼體31的尺寸可被設(shè)計(jì)為使得其將開(kāi)口環(huán)殼體27固定至中間套筒24。環(huán)32可耦接至開(kāi)口環(huán)殼體27，使得其防止圓柱形殼體31從開(kāi)口環(huán)殼體27脫落。環(huán)32可通過(guò)滑動(dòng)、卡扣、推動(dòng)或以其它方式將環(huán)32放置到中間套筒并接觸圓柱形殼體31的軸向邊緣而耦接至開(kāi)口環(huán)殼體27。在一些方面，開(kāi)口環(huán)殼體27可包括用于容納環(huán)32的凹口。在這些方面，環(huán)32可具有外徑，使得當(dāng)環(huán)32容納在開(kāi)口環(huán)殼體27的凹口中時(shí)，環(huán)32的外表面徑向延伸超過(guò)開(kāi)口環(huán)殼體27的井口端的外表面。

圓柱形殼體31可由鋼或類似材料制成，或者以其它方式可以是剛性的。環(huán)32可以是剛性的或柔性的，并且可由足夠堅(jiān)固的材料制成，以將圓柱形殼體31固定至開(kāi)口環(huán)殼體。

圖5示出將干擾裝置安裝在電機(jī)軸傳動(dòng)組合件中的過(guò)程。參考圖3和圖4來(lái)描述圖5所示的過(guò)程，但該過(guò)程也可應(yīng)用于其它實(shí)例。在框51中，可供開(kāi)口環(huán)殼體27和保持裝置。開(kāi)口環(huán)殼體27可包括當(dāng)連接在一起時(shí)形成環(huán)形的兩個(gè)或更多個(gè)組件(例如，上文圖4中所示的開(kāi)口環(huán)殼體27)。開(kāi)口環(huán)殼體27可由與電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的其它組件相同的材料(例如鋼)制成，并且可以是剛性的且足夠堅(jiān)固以在分離后與固定套筒25接觸的情況下承受開(kāi)口環(huán)殼體27上的任何負(fù)載。在一些方面，保持裝置可以是帶。帶可以是保持環(huán)、螺旋環(huán)、帶條、夾具或其它緊固件，并且可以是柔性的或剛性的。帶28可由足夠堅(jiān)固的材料制成，以防止在鉆井系統(tǒng)10的操作期間且在電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的組件分離之后開(kāi)口環(huán)殼體從中間套筒24卸落。

在其它方面，保持裝置可包括圓柱形殼體31和環(huán)32。圓柱形殼體31可由與電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的其它組件相同的材料(例如鋼)制成，并且可以是剛性的且足夠堅(jiān)固以防止在鉆井系統(tǒng)10的操作期間且在電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的組件分離之后開(kāi)口環(huán)殼體27從中間套筒24卸落。環(huán)32可以是保持環(huán)、螺旋環(huán)、帶條、夾具或本領(lǐng)域已知的其它緊固件，并且可以是柔性的或剛性的。環(huán)32可由足夠堅(jiān)固的材料制成，以防止在鉆井系統(tǒng)10的操作期間且在電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的組件分離之后，圓柱形殼體從開(kāi)口環(huán)殼體脫落。

在框52中，開(kāi)口環(huán)殼體27可安裝至電機(jī)軸傳動(dòng)組合件18的中間套筒24。在一些方面，開(kāi)口環(huán)殼體27可通過(guò)將開(kāi)口環(huán)殼體的一個(gè)支腿插入形成于中間套筒24中的槽(其尺寸被設(shè)計(jì)為容納開(kāi)口環(huán)殼體27的該支腿)中而安裝至中間套筒24。開(kāi)口環(huán)殼體27可圍繞中間套筒24連接在一起，使得開(kāi)口環(huán)殼體27形成環(huán)繞中間套筒24的環(huán)形。

在框53中，保持裝置耦接至開(kāi)口環(huán)殼體。在一些方面，開(kāi)口環(huán)殼體27可包括開(kāi)口環(huán)殼體的外表面上的凹口(其尺寸被設(shè)計(jì)為容納帶28)。帶28可滑動(dòng)、卡扣、推動(dòng)或以其它方式插入開(kāi)口環(huán)殼體27的凹口中，以防止開(kāi)口環(huán)殼體27從中間套筒24卸落。在其它方面，開(kāi)口環(huán)殼體27可包括具有不同外徑的兩端的外表面。開(kāi)口環(huán)殼體27的井下端的外徑可大于開(kāi)口環(huán)殼體27的井口端的外徑。圓柱形殼體31可滑動(dòng)至開(kāi)口環(huán)殼體27的井口端，直到圓柱形殼體31到達(dá)開(kāi)口環(huán)殼體27的井下端的軸向邊緣或與其接觸。環(huán)可滑動(dòng)至開(kāi)口環(huán)殼體27的井口端，使得環(huán)32防止圓柱形殼體31從開(kāi)口環(huán)殼體27的井口端滑出。在一些方面，開(kāi)口環(huán)殼體27的井口端的外表面可包括尺寸被設(shè)計(jì)為容納環(huán)32的凹口。環(huán)32可具有外徑，使得當(dāng)環(huán)32容納在開(kāi)口環(huán)殼體27的凹口中時(shí)，環(huán)32的外表面徑向延伸超過(guò)開(kāi)口環(huán)殼體27的井口端的外表面。

僅為了說(shuō)明和描述的目的，提供包括所示示例的多個(gè)示例的前述描述，并且不旨在窮舉或?qū)⒅黝}限于所公開(kāi)的精確形式。在不脫離本公開(kāi)的范圍的情況下，許多修改、改編、使用和其安裝對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。給出上述說(shuō)明性示例以向讀者介紹本文討論的大體主題，且不旨在限制所公開(kāi)概念的范圍。