[實用新型]井底發動機

有效

• 申請號: 201320018115.4
• 申請日: 2013-01-08
• 公開（公告）號: CN203035438U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 童力峰
• 申請（專利權）人: 深圳市阿特拉能源技術有限公司
• 主分類號: F03B13/02
• 分類號: F03B13/02;F03B11/08;E21B4/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及地質領域，特別涉及一種井底發動機。?

背景技術

人類對化石能源的日益高漲的需求直接給全球石油天然氣的勘探開發提出巨大挑戰，鉆井是石油工業的“龍頭”，鉆井的投資占整個石油工業上游投資的一半左右。鉆井工程技術水平直接關系到石油勘探開發的成敗，決定著石油上游業務的發展潛力和競爭能力。?

國內外鉆井技術的發展趨勢已經由傳統的建立油氣通道發展到采用鉆井手段來實現勘探開發地質目的，提高單井產量和最終采收率。?

進入21世紀以來，人類對能源的需求提出了更高的需求。以中國為例，2004年中國進口石油已經超過1.2x10⁸t以上，對外依存度達40％，專家預測到2020年中國石油缺口至少2x10⁸t以上，對外依存度達60％。?

2004年，中國石油探明石油地質儲量5.2x10⁸t，石油儲量替換率達1.25t；新增探明天然氣地質儲量2009x10⁸m³，天然氣替換率5.39。“十一五”期間，石油勘探的目標是新增探明地質儲量25x10⁸t，控制地質儲量30x10⁸t以上，探明儲量動用率達到90％以上，儲量替換率大于1。?

要實現上述目標，勘探就必須不斷地向更廣闊的區塊，更深的層位、更復雜的區域和構造深入。這就對鉆井工程提出來了更高的要求：一方面是降低鉆井成本，確保鉆達目的層，一方面如如何提高鉆井速度，更直接地說如何提高鉆頭的鉆井速度和時效。?

在目前的鉆井行業，金剛石復合片鉆頭(以下簡稱PDC鉆頭)已逐步在取代老式的牙輪鉆頭，但即使使用先進的金剛石復合片鉆頭PDC也有自身的不足?和缺陷：在井下，PDC鉆頭的鉆井軌跡是極其無序的，它往往會產生有害的橫向、縱向和扭向的振動以及這幾種有害振動的組合。?

井下振動會損壞單個PDC切削齒，導致鉆頭壽命降低，引起扭矩波動干擾定向控制和隨鉆測井(LWD)信號，以及產生不規則井眼降低井身質量。更甚者，用PDC鉆頭鉆進堅硬的巖層時，常常會發生粘滑的故障現象，這些鉆頭通常沒有足夠的扭矩去鉆透巖層。這會導致：(1)鉆頭暫時性停止轉動；(2)鉆具有害擺動，整個鉆柱應力過大而發生扭曲；(3)導致整個鉆柱應力突然釋放造成整個鉆頭提前損壞失效。?

除了PDC鉆頭常規鉆井技術以外，目前石油勘探開采鉆井過程中常用的技術(井底發動機)還有井下馬達也稱為螺桿鉆具(以下簡稱螺桿)。?

螺桿配合PDC鉆頭在軟地層或中硬地層中使用效果理想，但針對于硬地層以及極硬地層，從根本上無法提高鉆井速度，綜合來講有以下不足和缺陷：(1)由于螺桿自身結構和原理的制約，即使在軟底層也只能單一地靠有限的轉速(最高不超過300轉/分鐘)使PDC鉆頭的切削齒在理論上以每分鐘不超過300轉的頻率剪切巖層，從根本上解決不了PDC鉆頭無法吃入地層的問題。(2)在地層復雜，巖型互層比較頻繁的地層中無法解決鉆具扭矩過大，鉆具擺動的問題，使得鉆具事故依然存在。(3)由于螺桿的定子內壁是橡膠件，無法在HTHP高溫高壓井內使用，從而限制了使用范圍，造成鉆井應用上的技術瓶頸。(4)鉆壓參數應用窗口太小，在對鉆壓敏感的地層增加鉆壓幅度有限，一旦加大鉆壓，壓降有一些增加，會加劇縮短螺桿壽命造成螺桿脫膠，掉塊；螺桿落井，增加打撈費用，延誤鉆井周期，加大鉆井風險。(5)螺桿的結構使得其使用壽命過短，特別是在鉆壓參數較為強化地情況下，由于壓降的問題往往被迫起鉆，增加整體的鉆井成本。?

為此，本領域需要一種結構簡單、成本低、效率高的井底發動機。?

實用新型內容

本實用新型提供了一種結構簡單、成本低、效率高的井底發動機。?

為解決上述問題，作為本實用新型的一個方面，提供了一種井底發動機，包括：外殼；芯軸，芯軸可樞轉地安裝在外殼內；動力偏心錘，動力偏心錘安裝在芯軸上；和至少一個渦輪組件，渦輪組件安裝在外殼內，芯軸穿過渦輪組件。?

進一步地，動力偏心錘包括：管體，管體套在芯軸上；偏心塊，偏心塊與管體連接，且偏心塊沿管體的徑向突出地設置在管體的外表面上；和加重塊，加重塊與偏心塊連接。?

進一步地，渦輪組件包括至少一個渦輪，渦輪包括：轉子，轉子包括轉子盤體和與轉子盤體連接的轉子葉片；與轉子配合的定子，定子包括定子盤體和與定子盤體連接的定子葉片；和摩擦單元，摩擦單元設置在轉子盤體和定子盤體上。?

進一步地，轉子盤體和定子盤體上設置有多個摩擦單元，摩擦單元沿轉子盤體和定子盤體的周向均勻設置。?