[發明專利]用于井下動力鉆具的定子、其制造方法及包括該定子的井下動力鉆具

有效

• 申請號: 201080060818.2
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN102713126A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: H·阿克巴里;J·拉邁爾;T·卡繆爾
• 申請（專利權）人: 普拉德研究及開發股份有限公司
• 主分類號: E21B4/02
• 分類號: E21B4/02;F04C2/107
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳文平;徐志明

發明背景

井下動力鉆具(downhole?motor)(通俗地稱作“泥漿馬達(mud?motor)”)是用于鉆孔操作中以轉動鉆頭、產生電力等等的強力發電機。如術語“泥漿馬達”所暗示的，泥漿馬達通常由鉆井液(drilling?fluid)(例如泥漿)提供動力。這種鉆井液也用于潤滑鉆柱和帶走鉆屑，并因此通常包含顆粒狀物質如鉆孔切屑，這可縮短井下動力鉆具的使用壽命。因此，存在著對經濟地制備井下動力鉆具和井下動力鉆具部件的新途徑的需求，其為經濟的且有利于在現場的快速更換。

發明內容

本發明描述了一種制造用于井下動力鉆具的定子的方法，該方法包括提供具有與所述定子的所需內幾何特征互補的外幾何特征的心軸和施加柔性套管到所述心軸上的步驟。進一步提供了定子管，其中所述定子管具有內表面。將粘結劑施加到定子管的內表面上且柔性套管和心軸置于定子管中。

本發明進一步描述了將加強材料引入定子管中以填充柔性套管與定子管之間的空間并固化加強材料以將加強材料結合到柔性套管和定子管上從而制造定子。

按照本發明的方面，心軸從定子移除。另外，定子管可以具有基本圓形的內輪廓。按照本發明的其它方面，定子管具有基本圓形的外輪廓。

按照本發明的方面，本發明進一步描述了制備定子管的內表面以用于結合，其中制備定子管的內表面以用于結合的步驟包括選自以下的一個或多個步驟：清潔定子管的內表面、對定子管的內表面去脂、對定子管的內表面噴砂和對定子管的內表面噴丸。

根據所要求保護的發明，本發明可以進一步包括從定子管移除磨損的模制定子插入物的步驟。另外，可以在心軸和柔性套管之間施加真空以使柔性套管順應心軸的外幾何特征。

按照本發明的方面，該方法可以進一步包括將粘結劑施加到柔性套管上以利于柔性套管與加強材料之間的結合。另外，本發明的套管可以是彈性體。該彈性體可以包含選自橡膠、天然橡膠(NR)、合成聚異戊二烯(IR)、丁基橡膠、鹵化的丁基橡膠、聚丁二烯(BR)、腈橡膠、丁腈橡膠(NBR)、氫化的丁腈橡膠(HNBR)、羧化的氫化丁腈橡膠(XHNBR)、氟橡膠(FKM)、全氟彈性體(FFKM)和氯丁橡膠(CR)的一種或多種化合物。

另外，本發明的加強材料可以是復合材料、聚合物或它們的一些組合。在本發明的一個方面中，加強材料包含選自環氧樹脂、聚酰亞胺、聚酮、聚醚醚酮(PEEK)、酚醛樹脂、聚苯硫醚(PPS)、水泥和陶瓷的一種或多種化合物。

此外，加強材料可以是選自液體、糊狀物、漿料、粉末和顆粒組合物的形式。

按照本發明的方面，定子管可以包含選自鐵、鋼、高速鋼、碳鋼、鎢鋼、黃銅和銅的材料。另外，心軸可以包含選自鐵、鋼、高速鋼、碳鋼、鎢鋼、黃銅和銅的材料。

在本發明的一些實施方式中，心軸可以涂覆有脫模劑。

按照本發明的可選實施方式，描述了用于井下動力鉆具的定子，其中該定子包括：包括內表面和外表面的柔性套管，該內表面限定包括多個內葉的內螺旋腔；包括內表面的定子管；和結合到柔性套管的外表面和定子管的內表面的加強材料。

按照本發明的可選實施方式，描述了一種井下動力鉆具，其中所述井下動力鉆具包括定子和容納在定子中的轉子，該定子包括定子管、包括內表面和外表面的柔性套管及環繞該外表面的加強材料，該內表面限定包括多個內葉的內螺旋腔，該加強材料結合到柔性套管的外表面和定子管的內表面上。

附圖簡述

為更充分地理解本發明的特征和所需的目的，結合附圖來進行以下詳細說明，其中相似的附圖標記在幾幅附圖中始終代表對應的部件，且其中：

圖1顯示了本發明可以用于其中的井場(wellsite)系統。

圖2A-2C顯示了根據本發明的一個實施方式的具有1∶2葉分布(lobe?profile)的Moineau型容積式(positive?displacement)井下動力鉆具。

圖3A-3F顯示了根據本發明的一個實施方式的具有3∶4葉分布的Moineau型容積式井下動力鉆具。

圖4和5A-5D顯示了根據本發明的一個實施方式的制備定子的方法。

圖6和7A-7D顯示了根據本發明的一個實施方式的制備定子插入物的方法。

圖8顯示了根據本發明的一個實施方式的具有花鍵幾何特征的定子管和定子插入物。

圖9顯示了根據本發明的一個實施方式的制備定子的替代方法。

發明詳細說明