一種全金屬螺桿鉆具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于石油、天然氣鉆井領域的螺桿鉆具馬達。
【背景技術】
[0002]螺桿鉆具是目前最廣泛使用的一種井下動力鉆具，主要用于定向井、水平井的造斜及扭方位施工，一部分也用于直井反扣或側鉆作業(yè)中。美國50年代中期開始研制螺桿鉆具，1962年用于生產(chǎn)，不同廠家生產(chǎn)的有迪納鉆具(Smith公司)、納維鉆具(Christensen公司)和波斯鉆具，其基本原理都是基于容積式馬達。傳統(tǒng)的螺桿鉆具馬達的定子內(nèi)部有大量的橡膠，而橡膠在轉子的連續(xù)擠壓及井底高溫的連續(xù)作用下，容易造成熱在橡膠內(nèi)聚集，導致橡膠的高溫老化，從而降低螺桿鉆具的性能，減小螺桿鉆具的使用壽命。而且隨著現(xiàn)代鉆井工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在的井越來越深，也就伴隨著井底溫度越來越高，傳統(tǒng)的螺桿鉆具越來越難以適應這樣的高溫使用環(huán)境。另外，傳統(tǒng)的螺桿鉆具不論是直螺桿鉆具或者彎螺桿鉆具，其萬向軸是有兩個萬向節(jié)的；傳動效率有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術存在的不足提供一種不受井溫限制、傳動效率高的全金屬螺桿鉆具。
[0004]本發(fā)明所采用的技術方案為:一種全金屬螺桿鉆具，它包括依次相連的旁通閥總成、鉆具馬達、萬向軸、傳動軸總成，所述鉆具馬達包括定子和轉子，所述轉子安設在定子的內(nèi)孔中，其特征在于:所述定子的內(nèi)螺旋面為全金屬螺旋面，所述轉子的上端與防掉桿總成連接，所述轉子的下端通過內(nèi)嚙合齒輪總成與導流套總成相連，從而將轉子的偏心運動轉化為導流套的定軸運動。、
按上述技術方案，內(nèi)嚙合齒輪總成包括安設在轉子下端的外齒輪、固設在導流套內(nèi)并與外齒輪相嚙合的內(nèi)齒輪。
[0005]按上述技術方案，所述導流套總成包括與定子下端相連的中間殼體、設置在中間殼體內(nèi)孔內(nèi)的導流套、設置在導流套與中間殼體之間的襯套，安設在中間殼體下端的下殼體，所述導流套通過下徑向軸承在襯套內(nèi)，在導流套內(nèi)設置有鉆井液流經(jīng)的內(nèi)孔，所述下殼體用于將襯套壓裝在中間殼體內(nèi)。
[0006]按上述技術方案，所述下殼體為直殼體或彎殼體。
[0007]按上述技術方案，當下殼體為直殼體時，鉆井液直接從導流套內(nèi)孔中進入傳動軸總成；當下殼體為彎殼體時，在導流套的側壁上設置有泄流孔，鉆井液通過導流套的內(nèi)孔經(jīng)泄流孔道后流入傳動軸總成。
[0008]按上述技術方案，在定子內(nèi)設置有限位機構與防掉桿相配設。
[0009]按上述技術方案，所述限位機構包括固定設置在定子上端的上徑向軸承，上徑向軸承包括靜圈和動圈，靜圈固定在定子內(nèi)，動圈可以轉動，所述防掉桿上設有外齒輪與動圈內(nèi)設置的內(nèi)齒輪相嗤合。
[0010]按上述技術方案，所述萬向軸只有一個萬向節(jié)。
[0011]本發(fā)明所取得的有益效果為:
1、全金屬螺桿鉆具馬達的定子內(nèi)部沒有橡膠元件，因而全金屬螺桿鉆具馬達不受轉子對定子的連續(xù)擠壓及井底高溫的影響，不會產(chǎn)生熱在馬達內(nèi)聚集，從而保證螺桿鉆具的性能，提尚螺桿鉆具的使用壽命。
[0012]2、傳統(tǒng)的螺桿鉆具不論是直螺桿鉆具或者彎螺桿鉆具，其萬向軸是有兩個萬向節(jié)的；而本發(fā)明中的轉子下端通過內(nèi)嚙合齒輪總成與導流套總成相連，從而將轉子的偏心運動轉化為導流套的定軸運動，使萬向軸只有一個萬向節(jié)，能增大螺桿鉆具馬達的扭矩，提高其傳動效率。
[0013]3、轉子的上端和下端分別通過設置限位機構和下軸承，能有效的控制轉子和定子的過盈量或間隙，從而保證螺桿鉆具的性能，提高螺桿鉆具的使用壽命。
【附圖說明】
[0014]圖1是全金屬螺桿鉆具馬達的上部分裝配示意圖。
[0015]圖2是全金屬直螺桿鉆具馬達的下部分裝配示意圖。
[0016]圖3是全金屬彎螺桿鉆具馬達的下部分裝配示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0018]實施例1:
如圖1、2所示，本實施例提供了一種全金屬螺桿鉆具，它包括依次相連的旁通閥總成、鉆具馬達、萬向軸、傳動軸總成，所述鉆具馬達包括定子6和轉子5，轉子5安設在定子6的內(nèi)孔中，述定子的內(nèi)螺旋面為全金屬螺旋面，轉子5的上端與防掉桿總成連接，下端通過內(nèi)嚙合齒輪總成與導流套總成相連。
[0019]所述防掉桿總成包括與定子6上端螺紋相連的防掉殼體1、與轉子5上端連接的防掉桿2、設置在防掉桿2上端的鎖緊螺母13和防掉螺母14，在定子6內(nèi)設有限位機構與防掉桿相配合。其中，限位機構包括上徑向軸承4，防掉殼體將隔套3和上徑向軸承4固定在定子6的上端，上徑向軸承4包括靜圈和動圈，靜圈固定在定子6內(nèi)，動圈可以轉動，在防掉桿2上設有外齒輪與動圈內(nèi)設置的內(nèi)齒輪相嚙合(實施例可以選擇傳動比為I1=L 24)以限制轉子5和定子6之間的間隙。本實施例中，定子和轉子嚙合間隙可以控制在0~5_。
[0020]所述導流套總成包括與定子6下端相連的中間殼體21、設置在中間殼體內(nèi)孔內(nèi)的導流套11、設置在導流套11與中間殼體21之間的襯套10，安設在中間殼體21下端的下殼體12，所述導流套11通過下徑向軸承9在襯套10內(nèi)，其上端設有墊圈9，所述下殼體12用于襯套10壓裝在中間殼體21內(nèi)。在導流套11上設有鉆井液的流經(jīng)通道，在導流套11的外壁的一端或兩端設置有耐磨層，在襯套的內(nèi)壁的一端或兩端對應設有耐磨層。
[0021]本實施例中，轉子5的下端通過下軸承7支承在中間殼體21上，下軸承7安設在襯套的上方，通過中間殼體21上的臺肩定位，下軸承7為轉子5提供軸向支承，其中，內(nèi)嚙合齒輪總成包括安設在轉子5下端的外齒輪、固設在導流套內(nèi)并與外齒輪相嚙合的內(nèi)齒輪(本實施例可以選擇傳動比為i2=l.23，其中，i2 < i^o
[0022]本發(fā)明通過轉子5下端的外齒輪和導流套11上端的內(nèi)齒輪的嚙合，在下徑向軸承9的配合下，可以將轉子5的偏心運動轉換成導流套11的定軸運動，輸出扭矩和轉速，再結合螺桿鉆具的傳動軸總成，將馬達的功率輸出。
[0023]本發(fā)明中的螺桿鉆具可以使直螺桿鉆具，也可以用于彎螺桿鉆具。其中，導流套裝配在直螺桿鉆具和彎螺桿鉆具中的時，導流套分流鉆井液的方式是不同的:在直螺桿鉆具中(如圖2所示)時，下殼體12為直殼體，鉆井液直接從導流套11內(nèi)孔中進入傳動軸總成，并有部分鉆井液冷卻全金屬螺桿鉆具馬達中的各軸承；在彎螺桿鉆具中(如圖3所示)時，下殼體12為彎殼體，在導流套11的側壁上設置有泄流孔，鉆井液從導流套上的泄流孔中流出，經(jīng)過萬向節(jié)15，再流入傳動軸總成的水帽，并有部分鉆井液冷卻全金屬螺桿鉆具馬達中的各軸承。
【主權項】
1.一種全金屬螺桿鉆具，它包括依次相連的旁通閥總成、鉆具馬達、萬向軸、傳動軸總成，所述鉆具馬達包括定子和轉子，所述轉子安設在定子的內(nèi)孔中，其特征在于:所述定子的內(nèi)螺旋面為全金屬螺旋面，所述轉子的上端與防掉桿總成連接，所述轉子的下端通過內(nèi)嚙合齒輪總成與導流套總成相連，從而將轉子的偏心運動轉化為導流套的定軸運動。
2.根據(jù)權利要求1或2所述的一種全金屬螺桿鉆具，其特征在于，內(nèi)嚙合齒輪總成包括安設在轉子下端的外齒輪、固設在導流套內(nèi)并與外齒輪相嚙合的內(nèi)齒輪。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種全金屬螺桿鉆具，其特征在于，所述導流套總成包括與定子下端相連的中間殼體、設置在中間殼體內(nèi)孔內(nèi)的導流套、設置在導流套與中間殼體之間的襯套，安設在中間殼體下端的下殼體，所述導流套通過下徑向軸承在襯套內(nèi)，在導流套內(nèi)設置有鉆井液流經(jīng)的內(nèi)孔，所述下殼體用于將襯套壓裝在中間殼體內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種全金屬螺桿鉆具，其特征在于，所述下殼體為直殼體或彎殼體。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種全金屬螺桿鉆具，其特征在于，當下殼體為直殼體時，鉆井液直接從導流套內(nèi)孔中進入傳動軸總成；當下殼體為彎殼體時，在導流套的側壁上設置有泄流孔，鉆井液通過導流套的內(nèi)孔經(jīng)泄流孔道后流入傳動軸總成。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的一種全金屬螺桿鉆具，其特征在于，在定子內(nèi)設置有限位機構與防掉桿相配設，轉子的下端通過下軸承支承在導流套總成的中間殼體上，并通過下軸承限制轉子的徑向位置。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種全金屬螺桿鉆具，其特征在于，所述限位機構包括固定設置在定子上端的上徑向軸承，上徑向軸承包括靜圈和動圈，靜圈固定在定子內(nèi)，動圈可以轉動，所述防掉桿上設有外齒輪與動圈內(nèi)設置的內(nèi)齒輪相嚙合。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的一種全金屬螺桿鉆具，其特征在于，所述萬向軸只有一個萬向節(jié)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全金屬螺桿鉆具，它包括依次相連的旁通閥總成、鉆具馬達、萬向軸、傳動軸總成，所述鉆具馬達包括定子和轉子，所述轉子安設在定子的內(nèi)孔中，所述定子的內(nèi)螺旋面為全金屬螺旋面，所述轉子的上端與防掉桿總成連接，所述轉子的下端通過內(nèi)嚙合齒輪總成與導流套總成相連，從而將轉子的偏心運動轉化為導流套的定軸運動。全金屬螺桿鉆具馬達的定子內(nèi)部沒有橡膠元件，因而全金屬螺桿鉆具馬達不受轉子對定子的連續(xù)擠壓及井底高溫的影響，不會產(chǎn)生熱在馬達內(nèi)聚集，從而保證螺桿鉆具的性能，提高螺桿鉆具的使用壽命。
【IPC分類】E21B4-02
【公開號】CN104847258
【申請?zhí)枴緾N201510186402
【發(fā)明人】張小俊, 程永, 關勤勤
【申請人】江漢石油鉆頭股份有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月20日