[實用新型]渦輪定轉子組合件及渦輪鉆具

無效

• 申請號: 201120121280.3
• 申請日: 2011-04-22
• 公開（公告）號: CN202039904U
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 譚春飛;王璽;陳鵬
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京);中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02;F01D9/02;E21B4/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王春光

技術領域

本實用新型涉及一種石油、礦山、煤田、氣田等領域用井下動力鉆具，尤其是一種流體推動的渦輪動力鉆具的定轉子組合件及渦輪鉆具，屬于機械制造技術領域。

背景技術

渦輪鉆具是工業應用最早的一種井下液動馬達，它的作用是將工作液的液體壓力能量轉變為機械能量，驅動鉆頭轉動以破碎井底巖石。渦輪鉆具在前蘇聯一直作為其石油工業主要的鉆井工具，渦輪鉆井進尺占總鉆井進尺80％以上。

目前，渦輪鉆具依然是俄羅斯及西方發達國家石油礦場常用的一種井下動力鉆具。我國20世紀50年代從前蘇聯引進渦輪鉆具生產技術后，發展緩慢，未能在工礦現場得到很好應用，重要原因之一是：渦輪鉆具中的主要元件是由定子和轉子組成的渦輪定轉子組合件，其作用是將液體能轉變為主軸上的旋轉機械能。而渦輪定轉子組合件的外廓尺寸受到井徑的嚴格限制，所能通過的鉆井液流量也不大。

請參考圖1至圖5，分別為現有的渦輪定轉子組合件的結構示意圖；現有的轉子主視結構示意圖；現有的轉子的俯視結構示意圖；現有的定子主視結構示意圖；現有的定子的俯視結構示意圖。

如圖所示，現有的渦輪定轉子組合件100包括相配合的轉子101和定子102，所述轉子101包括圓筒狀的轉子本體103，沿所述轉子本體103的外圓周表面均勻布設有若干個轉子葉片104，在所述轉子葉片104的外端緣設有轉子葉冠105；所述定子102包括圓筒狀的定子本體106，沿所述定子本體106的內圓周表面均勻布設有若干個定子葉片107，在所述定子葉片107的內端緣設有定子葉冠108。由于現有的渦輪定轉子組合件包括葉冠(包括轉子葉冠105和定子葉冠108)，而葉冠具有一定的厚度，占據了一定徑向尺寸，使得能夠產生扭矩的葉片有效徑向長度減小，輸出扭矩小。通常葉片單邊徑向尺寸為12mm～25mm，而葉冠寬度一般為1.5mm～3.0mm，導致工作流體流經葉片時產生的流動阻力大，壓降高。為使渦輪鉆具輸出軸產生較大功率，就必須采用多級渦輪定轉子組合形式，其級數往往多達一二百級以上。而現有的渦輪鉆具，其由有葉冠的渦輪定轉子組成，導致渦輪鉆具馬達壓降高、扭矩小，型號單一等缺陷，并且與我國鉆井裝備與工具發展水平不相適應，限制了渦輪鉆具在我國石油、礦山、煤田、氣田等領域的推廣應用。

有鑒于上述現有技術存在的缺點，本設計人基于從事相關科研及現場經驗和專業知識，積極加以改進和創新，以期實現一種低壓降、高扭矩的渦輪定轉子組合件，使具有渦輪定轉子組合件的渦輪馬達的排量、壓降與功率能夠滿足我國石油、礦山、煤田、氣田等領域泥漿泵額定排量、額定泵壓和額定功率要求。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種低壓降、高扭矩、結構簡單、使用壽命長的渦輪定轉子組合件。

本實用新型的另一目的是提供一種渦輪級數大幅度減少，降低渦輪馬達整機壓降；渦輪馬達總長度相應變短的渦輪鉆具，使得渦輪鉆具不僅能應用于直井鉆進，還能用于定向井作業，大大拓展了渦輪鉆具的應用范圍。

為達到上述目的，本實用新型提出一種渦輪定轉子組合件，包括轉子和定子，所述轉子為由圓筒狀的轉子本體和沿所述轉子本體的外圓周表面均勻布設的若干個轉子葉片構成的無葉冠的渦輪轉子，和/或所述定子為由圓筒狀的定子本體和沿所述定子本體的內圓周表面均勻布設的若干個定子葉片構成的無葉冠的渦輪定子。

如上所述渦輪定轉子組合件，其中，所述無葉冠的渦輪轉子采用的材料為鑄鋼或不銹鋼或合金鋼或碳素結構鋼。

如上所述渦輪定轉子組合件，其中，所述無葉冠的渦輪定子采用的材料為鑄鋼或不銹鋼或合金鋼或碳素結構鋼。

如上所述渦輪定轉子組合件，其中，在所述轉子本體的外圓周表面均勻布設有12～35個所述轉子葉片。

如上所述渦輪定轉子組合件，其中，在所述定子本體的內圓周表面均勻布設有12～35個所述定子葉片。

本實用新型還提出了一種渦輪鉆具，所述渦輪鉆具包括如上所述的渦輪定轉子組合件。

如上所述渦輪鉆具，其中，所述渦輪定轉子組合件沿軸向疊置有多個，形成多級渦輪定轉子組合件。

如上所述渦輪鉆具，其中，所述多級渦輪定轉子組合件為40級～220級渦輪定轉子組合件。

與現有技術相比，本實用新型具有以下特點和優點：