一種扭沖馬達(dá)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種扭沖馬達(dá)，包括由左至右依次連接的旁通閥總成、馬達(dá)總成、萬向軸總成和傳動(dòng)軸總成，馬達(dá)總成包括螺桿定子和帶中心孔的螺桿轉(zhuǎn)子，旁通閥總成和馬達(dá)總成之間連接有扭矩脈沖發(fā)生器，扭矩脈沖發(fā)生器包括套筒接頭，套筒接頭內(nèi)設(shè)置有定子分流閥和轉(zhuǎn)子分流閥，定子分流閥內(nèi)偏心設(shè)置有上噴嘴，定子分流閥沿圓周設(shè)置有軸向通孔，轉(zhuǎn)子分流閥右端和螺桿轉(zhuǎn)子相連接，轉(zhuǎn)子分流閥的中心孔內(nèi)設(shè)置有下噴嘴，下噴嘴中心孔的軸線和上噴嘴中心孔的軸線相互平行。本發(fā)明利用通過扭矩脈沖發(fā)生器的鉆井液產(chǎn)生流量波動(dòng)，使得傳動(dòng)軸總成中的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速“忽大忽小”，消除鉆井過程中PDC鉆頭?鉆柱粘滑振動(dòng)現(xiàn)象，提高鉆速延長(zhǎng)鉆頭使用壽命。
【專利說明】
一種扭沖馬達(dá)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆井輔助工具，更具體的說，是涉及一種扭沖馬達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在石油與天然氣鉆井過程中，普通螺桿鉆具已得到廣泛的應(yīng)用；普通螺桿鉆具的工作原理為泥漿栗栗出的泥漿流經(jīng)旁通閥進(jìn)入馬達(dá)，在馬達(dá)的進(jìn)、出口形成一定的壓力差，推動(dòng)轉(zhuǎn)子繞定子的軸線旋轉(zhuǎn)，并將轉(zhuǎn)速和扭矩通過萬向軸和傳動(dòng)軸傳遞給鉆頭，從而實(shí)現(xiàn)螺桿鉆具將液體壓力能轉(zhuǎn)為機(jī)械能的鉆井作業(yè);但在鉆井作業(yè)過程中，螺桿鉆具帶動(dòng)鉆頭切削巖層需要一定能量，在這一過程中會(huì)出現(xiàn)鉆頭粘滑振動(dòng)現(xiàn)象;主要表現(xiàn)為在鉆進(jìn)過程中，鉆頭停止轉(zhuǎn)動(dòng)而螺桿鉆具在鉆井液的驅(qū)動(dòng)下繼續(xù)扭轉(zhuǎn)，當(dāng)螺桿鉆具扭轉(zhuǎn)所積蓄的能量足以破碎巖層時(shí)，粘滯的鉆頭便滑脫，在滑脫階段，螺桿鉆具積蓄的能量瞬間釋放，鉆頭在正反方向突然加速或減速，導(dǎo)致鉆頭壽命縮短，所需鉆進(jìn)扭矩增加，鉆頭進(jìn)尺減小，鉆進(jìn)效率降低。
[0003]為了解決普通螺桿鉆具作業(yè)過程中，鉆頭粘滑振動(dòng)現(xiàn)象所帶來的一系列問題，目前主要采取的措施有優(yōu)化鉆井參數(shù)、采用水力加壓器和扭力沖擊器等鉆井工具;實(shí)踐表明優(yōu)化鉆井參數(shù)對(duì)減小粘滑振動(dòng)現(xiàn)象效果并不明顯，并且優(yōu)化鉆井參數(shù)將會(huì)延長(zhǎng)作業(yè)周期和增加作業(yè)成本;水力加壓器和扭力沖擊器等鉆井工具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造成本較高，容易出現(xiàn)零部件失效問題，鉆井液在通過水力加壓器和扭力沖擊器等鉆井工具時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定壓耗，降低了鉆井工作效率;綜合以上分析，在鉆井過程中亟需一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作效果明顯和對(duì)鉆井液壓力損耗$父小的鉆井工具，以解決鉆井過程中鉆頭的粘滑振動(dòng)現(xiàn)象O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種扭沖馬達(dá)，利用通過扭矩脈沖發(fā)生器的鉆井液產(chǎn)生流量波動(dòng)，使得傳動(dòng)軸總成中的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速“忽大忽小”，這樣可以消除鉆井過程中PDC鉆頭-鉆柱粘滑振動(dòng)現(xiàn)象，提高鉆速，降低鉆進(jìn)所需扭矩，改善鉆頭工作狀態(tài)，延長(zhǎng)鉆頭使用壽命，提高鉆頭進(jìn)尺等優(yōu)良性能。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明的一種扭沖馬達(dá)，包括由左至右依次連接的旁通閥總成、馬達(dá)總成、萬向軸總成和傳動(dòng)軸總成，所述馬達(dá)總成包括螺桿定子和帶中心孔的螺桿轉(zhuǎn)子，所述旁通閥總成和馬達(dá)總成之間連接有扭矩脈沖發(fā)生器，所述扭矩脈沖發(fā)生器包括套筒接頭，所述套筒接頭內(nèi)沿軸向由左至右設(shè)置有定子分流閥和轉(zhuǎn)子分流閥，所述定子分流閥內(nèi)偏心設(shè)置有上噴嘴，所述定子分流閥沿圓周設(shè)置有軸向通孔，所述轉(zhuǎn)子分流閥右端和所述螺桿轉(zhuǎn)子相連接，所述轉(zhuǎn)子分流閥的中心孔內(nèi)設(shè)置有下噴嘴，所述下噴嘴中心孔的軸線和上噴嘴中心孔的軸線相互平行。
[0007]所述套筒接頭左端設(shè)置有與旁通閥總成相連接的內(nèi)螺紋，所述套筒接頭右端設(shè)置有與馬達(dá)總成相連接的外螺紋。
[0008]所述套筒接頭內(nèi)部沿圓周設(shè)置有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)位于轉(zhuǎn)子分流閥的右端。
[0009]所述定子分流閥和套筒接頭通過花鍵定位連接。
[0010]所述上噴嘴和下噴嘴均由硬質(zhì)合金材料制成。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來的有益效果是:
[0012](I)本發(fā)明中，旁通閥總成和馬達(dá)總成之間連接扭矩脈沖發(fā)生器，扭矩脈沖發(fā)生器包括套筒接頭、偏心設(shè)置有上噴嘴的定子分流閥、中心孔內(nèi)設(shè)置有下噴嘴的轉(zhuǎn)子分流閥，由于上噴嘴的中心孔和下噴嘴的中心孔不同軸，轉(zhuǎn)子分流閥隨螺桿轉(zhuǎn)子共同進(jìn)行行星運(yùn)動(dòng)，致使上噴嘴中心孔與下噴嘴中心孔出現(xiàn)閉合和開啟現(xiàn)象，使得驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆井液流量發(fā)生變化，螺桿輸出的扭矩將產(chǎn)生溫和沖擊，利用通過扭矩脈沖發(fā)生器的鉆井液產(chǎn)生流量波動(dòng)，使得傳動(dòng)軸總成中的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速“忽大忽小”，這樣可以消除鉆井過程中PDC鉆頭-鉆柱粘滑振動(dòng)現(xiàn)象，提高鉆速，降低鉆進(jìn)所需扭矩，改善鉆頭工作狀態(tài)，延長(zhǎng)鉆頭使用壽命，提尚鉆頭進(jìn)尺等優(yōu)良性能；
[0013](2)本發(fā)明中，套筒接頭內(nèi)部沿圓周設(shè)置有凸臺(tái)，且凸臺(tái)位于轉(zhuǎn)自分流閥的右端，當(dāng)馬達(dá)總成部分由于異常原因，出現(xiàn)殼體斷裂或者脫扣時(shí)，轉(zhuǎn)子分流閥會(huì)往下掉，并會(huì)卡在接頭內(nèi)，實(shí)現(xiàn)防掉功能；
[0014](3)本發(fā)明中，上噴嘴與下噴嘴的材質(zhì)選用硬質(zhì)合金，能夠解決兩者長(zhǎng)時(shí)間的相互磨損；
[0015](4)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造成本較低，對(duì)鉆井液壓力損耗較小。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1中I部分的局部放大示意圖；
[0018]圖3是圖2中A-A剖視圖；
[0019]圖4是圖2中B-B剖視圖；
[0020]圖5是本發(fā)明中上噴嘴中心孔與下噴嘴中心孔閉合、開啟示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記:I旁通閥總成；2扭矩脈沖發(fā)生器;3馬達(dá)總成;4萬向軸總成；5傳動(dòng)軸總成;21套筒接頭;22上噴嘴;23定子分流閥；24轉(zhuǎn)子分流閥；25下噴嘴;31螺桿定子;32螺桿轉(zhuǎn)子;51下接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0023]如圖1至圖4所示，本發(fā)明的一種扭沖馬達(dá)，包括由左至右依次連接的旁通閥總成
1、馬達(dá)總成3、萬向軸總成4和傳動(dòng)軸總成5，所述旁通閥總成1、馬達(dá)總成3、萬向軸總成4和傳動(dòng)軸總成5與普通螺桿鉆具結(jié)構(gòu)原理類似，所述馬達(dá)總成3包括螺桿定子31，所述螺桿定子31內(nèi)設(shè)置有帶軸向中心孔的螺桿轉(zhuǎn)子32。所述傳動(dòng)軸總成5包括下接頭51，用于連接鉆頭。
[0024]所述旁通閥總成I和馬達(dá)總成3之間連接有扭矩脈沖發(fā)生器2，所述扭矩脈沖發(fā)生器2包括套筒接頭21，所述套筒接頭21左端設(shè)置有與旁通閥總成I相連接的內(nèi)螺紋，所述套筒接頭21右端設(shè)置有與馬達(dá)總成3相連接的外螺紋。所述套筒接頭21內(nèi)沿軸向由左至右設(shè)置有定子分流閥23和轉(zhuǎn)子分流閥24，所述定子分流閥23和套筒接頭21通過花鍵方式定位連接，所述花鍵沿圓周可設(shè)置為三個(gè)或四個(gè)，所述定子分流閥23內(nèi)沿軸向偏心設(shè)置有上噴嘴22，所述上噴嘴22可以通過熱裝方式固定于定子分流閥23的偏心孔內(nèi)，也就是上噴嘴22的中心軸和定子分流閥23的中心軸相互平行但不重疊，另外，所述定子分流閥23沿圓周設(shè)置有軸向通孔，所述軸向通孔可設(shè)置為四個(gè)，每個(gè)軸向通孔的截面的徑向?qū)挾瓤刹煌Ｋ鲛D(zhuǎn)子分流閥24右端和所述螺桿轉(zhuǎn)子32可通過螺紋相連接，所述轉(zhuǎn)子分流閥24的中心孔內(nèi)設(shè)置有下噴嘴25，所述下噴嘴25可通過熱裝方式固定于轉(zhuǎn)子分流閥24的中心孔內(nèi)。所述上噴嘴22和下噴嘴25均由硬質(zhì)合金材料制成，能夠解決兩者長(zhǎng)時(shí)間的相互磨損。所述上噴嘴22中心孔的軸線和下噴嘴25中心孔的軸線相互平行但不重疊，轉(zhuǎn)子分流閥24隨螺桿轉(zhuǎn)子32共同進(jìn)行行星運(yùn)動(dòng)，致使上噴嘴22中心孔與下噴嘴25中心孔出現(xiàn)閉合和開啟現(xiàn)象。所述轉(zhuǎn)子分流閥24替代普通螺桿鉆具中的防掉螺母，所述套筒接頭21內(nèi)部沿圓周設(shè)置有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)位于轉(zhuǎn)子分流閥24的右端，當(dāng)馬達(dá)總成3部分由于異常原因，出現(xiàn)殼體斷裂或者脫扣時(shí)，轉(zhuǎn)子分流閥24會(huì)往下掉，并會(huì)卡在套管接頭21內(nèi)，實(shí)現(xiàn)防掉功能。
[0025]鉆井作業(yè)過程中，所述轉(zhuǎn)子分流閥24隨螺桿轉(zhuǎn)子32在螺桿定子31中共同進(jìn)行行星運(yùn)動(dòng)，致使上噴嘴22中心孔與下噴嘴25中心孔出現(xiàn)閉合和開啟現(xiàn)象，如圖5所示。當(dāng)上噴嘴22中心孔與下噴嘴25中心孔閉合時(shí)，鉆井液全部流經(jīng)螺桿馬達(dá)動(dòng)力腔，驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)子32轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)上噴嘴22中心孔與下噴嘴25中心孔開啟時(shí)，有一部分鉆井液流入螺桿轉(zhuǎn)子32中心孔，并在螺桿轉(zhuǎn)子32末端流出，從而造成驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)子32轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆井液流量發(fā)生變化，螺桿輸出的扭矩將產(chǎn)生溫和沖擊，再由萬向軸總成4和傳動(dòng)軸總成5將扭矩傳遞給鉆頭，實(shí)現(xiàn)消除PDC鉆頭-鉆柱粘滑振動(dòng)現(xiàn)象。
[0026]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的功能及工作過程進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體功能和工作過程，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種扭沖馬達(dá)，包括由左至右依次連接的旁通閥總成、馬達(dá)總成、萬向軸總成和傳動(dòng)軸總成，所述馬達(dá)總成包括螺桿定子和帶中心孔的螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述旁通閥總成和馬達(dá)總成之間連接有扭矩脈沖發(fā)生器，所述扭矩脈沖發(fā)生器包括套筒接頭，所述套筒接頭內(nèi)沿軸向由左至右設(shè)置有定子分流閥和轉(zhuǎn)子分流閥，所述定子分流閥內(nèi)偏心設(shè)置有上噴嘴，所述定子分流閥沿圓周設(shè)置有軸向通孔，所述轉(zhuǎn)子分流閥右端和所述螺桿轉(zhuǎn)子相連接，所述轉(zhuǎn)子分流閥的中心孔內(nèi)設(shè)置有下噴嘴，所述下噴嘴中心孔的軸線和上噴嘴中心孔的軸線相互平行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種扭沖馬達(dá)，其特征在于，所述套筒接頭左端設(shè)置有與旁通閥總成相連接的內(nèi)螺紋，所述套筒接頭右端設(shè)置有與馬達(dá)總成相連接的外螺紋。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種扭沖馬達(dá)，其特征在于，所述套筒接頭內(nèi)部沿圓周設(shè)置有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)位于轉(zhuǎn)子分流閥的右端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種扭沖馬達(dá)，其特征在于，所述定子分流閥和套筒接頭通過花鍵定位連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種扭沖馬達(dá)，其特征在于，所述上噴嘴和下噴嘴均由硬質(zhì)合金材料制成。
【文檔編號(hào)】E21B4/02GK106089024SQ201610440437
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日
【發(fā)明人】朱益輝, 劉禹銘, 李波, 趙金成, 馮躍凱, 呂克華, 孟凡華, 王昆劍
【申請(qǐng)人】中國海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司