[發明專利]井下馬達或泵部件及其制造方法以及具有該部件的井下馬達

在審

• 申請號: 201110396766.2
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102587827A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: H·亞克巴里
• 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
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟;朱利曉

背景技術

井下馬達(俗稱“泥漿馬達”)是用來在鉆井操作中回轉鉆頭的大功率發生器。井下馬達通常通過諸如泥漿的鉆井液來供能，鉆井液也用來潤滑鉆柱并將碎塊和顆粒物質運輸離開井眼。

井下馬達可用作正排量馬達(PDM)，其中被泵送經過內部的鉆井液將液壓能轉換成機械能以使鉆頭回轉，其應用在鉆井中。正排量馬達通過馬達內部的一組腔的前進來推進鉆井液。正排量馬達通常包括布置在定子內的螺旋轉子，轉子在轉動時相對于定子緊密地密封以在兩者之間形成一組腔。隨著轉子在定子內轉動，腔運動且腔內的鉆井液被泵送經過組件。

發明內容

示例性實施方式提供了井下馬達或泵部件、結合示例性井下馬達或泵部件的井下馬達以及制造示例性井下馬達或泵部件的方法。

根據一種示例性實施方式，提供一種制造螺桿馬達轉子的方法。該方法包括提供限定腔的模具，該腔的腔表面形狀具有與金屬轉子主體的外表面形狀互補的構型，模具的腔的直徑大于轉子主體的最外直徑。該方法包括將轉子主體的第一部分定位在模具的腔內，在模具的腔表面和轉子主體的第一部分的外表面之間形成的空間中提供彈性材料，以及在將彈性材料結合到轉子主體的第一部分的過程中限制模具的膨脹。

所述方法還包括增加模具的腔中的溫度和壓力使得彈性材料采取轉子主體的第一部分的外表面的形狀。所述方法可包括向轉子主體的第一部分的外表面應用粘合劑材料以增強彈性材料到轉子主體的第一部分的外表面的結合和/或使用等離子結合增強彈性材料到轉子主體的第一部分的結合。

所述方法還包括使用附加于模具至少一端的端帽將轉子主體對中在模具的腔內。所述方法可包括使用液壓機圍繞轉子主體的第一部分夾緊模具。所述方法可以包括使用低熱膨脹夾緊機構圍繞轉子主體的第一部分夾緊模具以將模具固定就位。使用熱源提高模具的腔內的溫度以引起轉子主體和彈性材料膨脹，同時保持對模具膨脹的限制，轉子主體和彈性材料相對于夾緊機構的膨脹引起模具中的壓力增加。使用模具中增加的溫度加上增加的壓力，彈性材料層可固化到轉子主體的第一部分上。熱源可發射紅外輻射和/或紫外輻射的任何波長。

可通過將彈性材料注射到模具的腔表面和轉子主體的第一部分的外表面之間的空間中來設置彈性材料。可通過利用彈性材料層覆蓋轉子主體的第一部分來設置彈性材料。彈性材料層可以是管或者片的形式。

所述方法可包括在所述彈性材料結合到轉子主體的第一部分的過程中或者之后，經過轉子主體向彈性材料施加真空。

在一種示例性實施方式中，轉子主體的第一部分構成轉子主體的整個長度。在另一種示例性實施方式中，轉子的第一部分的長度比轉子主體的整個長度短。模具的長度可比轉子主體的整個長度短。

所述方法還可以包括將轉子主體的第二部分定位在模具的腔內，在模具的腔表面與轉子主體的所述第二部分的外表面之間形成的空間中提供彈性材料，并在將彈性材料結合到轉子主體的第二部分的過程中限制模具的膨脹。在將轉子主體的第二部分定位在模具的腔內之前，可沿著轉子主體的長度將模具從第一部分重新定位到第二部分。在將轉子主體的第二部分定位在模具的腔內之前，模具可重新定位在模具的腔內使得轉子主體的第二部分與腔的腔表面形狀的表面對準。

在一種示例性實施方式中，模具可與轉子主體的第一部分和第二部分重疊。在另一種示例性實施方式中，模具不與轉子主體的第一部分和第二部分重疊。

根據另一示例性實施方式，提供一種螺桿驅動部件。該螺桿驅動部件包括能夠可轉動地定位在第二螺桿驅動部件的縱向孔內的第一螺桿驅動部件。第一螺桿驅動部件包括：金屬軸，其具有形成在金屬軸的外表面上的與第二螺桿驅動部件的螺旋表面構型互補的第一螺旋構型，和結合到所述金屬軸的彈性材料形成的彈性外層，該彈性材料至少在其玻璃轉變溫度和大約250℃之間的溫度范圍上保持彈性。彈性材料的玻璃轉變溫度的范圍可在大約30℃和大約150℃之間。在一種示例性實施方式中，彈性材料可在其玻璃轉變溫度以下保持彈性。

彈性外層能夠在第一螺桿驅動部件在第二螺桿驅動部件的縱向孔內轉動時將第一螺桿驅動部件的第一螺旋構型可密封地連接到第二螺桿驅動部件的第二螺旋構型。

第一螺桿驅動部件可包括設置在金屬軸和所述彈性外層之間以增強彈性外層到金屬軸的結合的粘合劑層。使用等離子結合可增強彈性外層到金屬軸的結合。

在一種示例性實施方式中，彈性外層鄰近金屬軸的外表面均勻地設置。在另一種示例性實施方式中，彈性外層鄰近金屬軸的外表面不均勻地設置。