[發明專利]一種橡膠夾層金屬定子螺桿

無效

• 申請號: 201110262001.X
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102386693A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 祝效華;石昌帥;李佳南
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: H02K1/12
• 分類號: H02K1/12;E21B4/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種石油、天然氣鉆井領域中應用的螺桿鉆具，特別是一種橡膠夾層金屬定子螺桿。

背景技術

螺桿鉆具是石油、天然氣鉆井工程中常用的井下動力鉆具，它包括旁通閥總成、馬達總成、萬向軸總成和傳動軸總成，其中馬達總成是為螺桿鉆具提供動力的核心部件，由轉子和定子兩個基本部分組成。常規馬達定子由定子殼體和橡膠襯套構成，定子殼體內腔為光滑圓柱面，橡膠通過硫化工藝粘結在定子殼體內壁，橡膠襯套的內孔為連續螺旋曲面。工作過程中，在轉子周期性的擠壓和定轉子密封腔壓差作用下，由于橡膠襯套壁厚不等，橡膠襯套將發生不均勻變形，從而導致橡膠襯套機械密封性能減弱，影響馬達工作效率，同時由于橡膠襯套的散熱不均，熱滯后現象嚴重，使橡膠極易老化和撕裂，降低其使用壽命。

近年來，國內外提出了等壁厚螺桿鉆具馬達定子，由于定子橡膠襯套的壁厚基本相同，受力后變形均勻，抵抗變形能力強，且散熱性能和密封性能得到改善，提高了螺桿鉆具的工作效率和使用壽命，但等壁厚定子殼體內表面為連續螺旋曲面，加工難度大且成本較高。因此，研究加工工藝簡單、加工成本較低、工作效率高及使用壽命長的螺桿鉆具具有重要的實際應用價值。

發明內容

本發明的目的是為了解決常規螺桿鉆具定子工作效率低、使用壽命短，以及等壁厚螺桿鉆具定子加工難度大且成本高的難題，特別提供一種橡膠夾層金屬定子螺桿。

為達到上述目的，本發明解決此技術問題所采用的技術方案是：一種橡膠夾層金屬定子螺桿，是由定子殼體、橡膠層、金屬定子層和轉子等組成，其結構特征是：定子殼體為內壁光滑的直管，金屬定子層為壁厚相等、內外表面均為螺旋曲面的管件或者外表面為光滑圓柱面、內表面為螺旋曲面的管件；定子殼體與金屬定子層之間靠硫化的橡膠層粘結在一起；轉子與金屬定子層嚙合形成密封腔；當螺桿工作時，橡膠層還起到減振作用；每個螺旋管兩個端面分別有3～5個花鍵和花鍵槽，將加工好的半個導程或者一個導程的螺旋管通過花鍵和花鍵槽配合，組裝成金屬定子層。

本發明具有的有益效果是：（1）該螺桿內部為金屬定子層，加快了定子的散熱速度，提高了定子強度、密封腔的承壓能力，以及馬達的工作效率和使用壽命；（2）金屬定子層由多個半個導程或者一個導程的螺旋管組裝成，具有普通等壁厚螺桿鉆具定子的優點，同時由于螺旋管的長度較短，因此降低了等壁厚定子內螺旋曲面的加工難度和加工成本；（3）橡膠層粘結在定子殼體和金屬定子層之間，避免了因與鉆井介質的直接接觸造成的熱脹、溶脹，減緩了橡膠磨損及疲勞老化的速度。

附圖說明

圖1是本發明一種橡膠夾層金屬定子螺桿第一實施例橫截面示意圖。

圖2是本發明一種橡膠夾層金屬定子螺桿第二實施例橫截面示意圖。

圖3是本發明第一實施例螺桿剖面示意圖。

圖4是本發明第二實施例螺桿剖面示意圖。

圖5是本發明第一實施例螺旋管剖面示意圖。

圖6是本發明第一實施例螺旋管剖面示意圖。

圖中：1.定子殼體，2.橡膠層，3.金屬定子層，4.轉子，5.螺旋管，6.花鍵，7.花鍵槽。

具體實施方式

如圖1、圖3和圖5所示，本發明一種橡膠夾層金屬定子螺桿第一實施例，是由定子殼體1、橡膠層2、金屬定子層3和轉子4等組成，其結構特征是：定子殼體1為內壁光滑的直管，金屬定子層3為壁厚相等、內外表面均為螺旋曲面的管件；定子殼體1與金屬定子層3之間靠硫化的橡膠層2粘結在一起；轉子4與金屬定子層3嚙合形成密封腔；橡膠層2與金屬定子層3的外部螺旋曲面粘結，增加了粘結強度，橡膠層2粘結在定子殼體1和金屬定子層3之間，避免了因與鉆井介質的直接接觸造成的熱脹、溶脹，減緩了橡膠磨損及疲勞老化的速度，當螺桿工作時，橡膠層2還起到減振作用；螺旋管5內外表面均為螺旋曲面，每個螺旋管5兩個端面分別有3～5個花鍵6和花鍵槽7，將加工好的半個導程或者一個導程的螺旋管5通過花鍵6和花鍵槽7配合，組裝成金屬定子層3。

如圖2、圖4和圖6所示，本發明一種橡膠夾層金屬定子螺桿第二實施例，也是由定子殼體1、橡膠層2、金屬定子層3和轉子4等組成，其結構特征是：金屬定子層3為外表面為光滑圓柱面、內表面為螺旋曲面的管件，由外表面為光滑圓柱面、內表面為螺旋曲面的螺旋管5通過花鍵6和花鍵槽7配合形成。

第一實施例和第二實施例的金屬定子層3均具有普通等壁厚螺桿鉆具定子的優點，可以加快定子的散熱速度，提高定子強度、密封腔的承壓能力，以及馬達的工作效率和使用壽命，同時由于金屬定子層3由長度較短的螺旋管5組成，因此降低了等壁厚定子內螺旋曲面的加工難度和加工成本。