[發明專利]一種高速渦輪鉆具渦輪節

有效

• 申請號: 201110444438.5
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102434110A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 田紅平;馮進;周思柱;葉道輝;章靖;張小俊
• 申請（專利權）人: 江漢石油鉆頭股份有限公司
• 主分類號: E21B12/00
• 分類號: E21B12/00;E21B4/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

技術領域

本發明涉及一種石油勘探領域、特別適于深井、定向井的高速渦輪鉆具渦輪節，屬于石油機械設備技術領域。

背景技術

在石油勘探開采等領域應用的渦輪鉆具是利用鉆井液的動能轉換成機械能，帶動鉆頭旋轉破巖的。由于早期鉆井設備水平不高，渦輪鉆具的壓降一般要求較小。隨著PDC鉆頭技術的發展，高速渦輪匹配鉆頭成為可能。為了提高渦輪的輸出性能，有必要提高渦輪的排量，從而提高鉆井液的機械能。而隨著鉆井泵提供的泵壓越來越高，以及高速渦輪鉆具的應用，渦輪大排量導致了高壓降，渦輪壓降高不僅導致鉆井泵的負載過大，也會影響渦輪鉆具的機械效率。提高渦輪鉆具整機效率的關鍵在于降低鉆井液在渦輪鉆具中的壓力損失，即降低渦輪壓降。渦輪壓降主要包括鉆井液經過渦輪定、轉子造成的壓力損失和經過流道其他部分的壓力損失。渦輪定、轉子的壓力損失和葉片的水力性能相關，而其他部分的壓力損失則與流道結構有關。現有渦輪節的流道結構，由于過流面積變化劇烈，造成壓力損失較大，降低了渦輪鉆具的效率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服上述現有技術存在的不足而提供一種不同流道結構的高速渦輪鉆具渦輪節，使鉆井液過流面積變化平緩，降低壓耗，提高渦輪鉆具的整機效率。

本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：

包括有殼體，殼體內穿裝有渦輪軸，渦輪軸上下分別連接花鍵軸和花鍵套，在渦輪軸和殼體內腔之間的環形流道中沿軸向安設有渦輪組件和扶正軸承，在渦輪軸的下方安設軸承組，其特征在于在渦輪軸的下方軸承組的上部安設有液力平衡組件，渦輪軸開設上下貫通的中心通孔，在渦輪軸的上方開設與中心通孔連通的上徑向通孔，使中心通孔與殼體內腔上方相連通，在渦輪軸的下方對應于液力平衡組件開設有與中心通孔相導通的下徑向通孔。

按上述方案，所述的所述的渦輪組件沿軸向設置70～130級，每級渦輪組件由一對渦輪定子和渦輪轉子組成。

按上述方案，所述的液力平衡組件包括殼體內腔設置的靜環座，靜環座通過彈簧安設靜環盤，靜環盤的上端面與套裝在渦輪軸上的動環盤相配置，靜環盤的內孔與套裝在渦輪軸上的動環隔套相配置，所述的動環盤下端面設置環槽，環槽通過連接通孔和下徑向通孔與渦輪軸的中心通孔相連通。

按上述方案，所述的液力平衡組件沿軸向安設有1～4個。

按上述方案，所述的上徑向通孔開設在在最上4級渦輪組件的下部。

按上述方案，在花鍵套的內腔上方與渦輪軸的連接處設置滑套閥，滑套閥開設徑向閥孔與花鍵套上開設的泄壓通孔相對應，當滑閥套處于開啟位時通過滑閥套使渦輪軸的中心通孔與環形流道的下方相導通。

本發明的有益效果在于：1、在高轉速、重載荷的工況下，通過在渦輪軸下方設置液力平衡組件和渦輪節流道的改變，使得占總流量5％左右的一小部分鉆進液通過渦輪軸中心通孔經液力平衡組件到達渦輪節下方，由此改善了渦輪節流道，使鉆井液過流面積變化平緩，降低渦輪鉆具的壓耗，提高渦輪鉆具的整機效率；2、由于前后壓差的降低，使得渦輪軸的軸向推力相應減小，作用于球軸承組上的軸向推力也相應變小，從而改善渦輪軸和球軸承組的止推受力狀況，提高了渦輪鉆具的使用壽命。3、渦輪節停止工作時，閥式花鍵套中的滑套閥處于開啟位，鉆井液從泄壓通孔流出，可起沖刷、清潔渦輪軸內腔的作用。

附圖說明

圖1為本發明一個實施例的上半部分正剖視結構圖。

圖2為本發明一個實施例的下半部分正剖視結構圖。

圖3為本發明一個實施例中液力平衡組件的正剖視結構圖。

圖4為圖3中的A-A剖面圖。

圖5為本發明一個實施例中液力平衡組件中靜環座的軸向視圖。

圖6本發明中一個實施例中軸承座端面的軸向視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步地詳細說明。