[實用新型]瞬態低壓空蝕脈沖射流鉆井馬達

有效

• 申請號: 201520067780.1
• 申請日: 2015-01-31
• 公開（公告）號: CN204457418U
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 張金龍;楊玉精;顧洪成;胥洪彪;耿應春;梁明月;李玄燁;李文飛;董鵬
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司海洋鉆井公司
• 主分類號: E21B4/02
• 分類號: E21B4/02
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯玉山

技術領域

本實用新型涉及鉆井設備領域，具體來說是一種用于石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探等行業的瞬態低壓空蝕脈沖射流鉆井馬達。

背景技術

井下動力馬達仍是目前國內外主要應用的鉆井工具，在石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探等行業領域內，完成了95%以上的鉆井施工任務。但在鉆井過程中，現有井下動力馬達除提供鉆頭破巖的轉速和扭矩外，不具備其他高效破巖的功能。研究結果與現場實踐表明，井底瞬態脈動低壓狀態能夠有效降低巖石的抗破碎能力，降低壓持效應，促進巖石快速脫離母體，有助于提高鉆井速度；脈沖射流，有助于提高井底巖屑清理效果，防止重復切削；空蝕效應，有助于提高射流輔助破碎巖石的能力。國內外針對上述三種輔助破巖方式均開展了相關研究，現場應用效果良好，但關于三種高效破巖技術配合井下動力馬達的應用情況，國內外均未見報道，根據井下動力馬達的結構特點，不能夠簡單的將三種高效鉆井破巖裝置與井下動力馬達組合連接，不僅達不到提高鉆井速度的目的，還可能影響馬達的使用效果或引發井下安全事故的發生。因此急需設計研發一種結構簡單，性能可靠，控制精度高，操作方便的瞬態低壓空蝕脈沖射流鉆井馬達，這對于發揮井下動力馬達技術優勢，進一步提高鉆井破巖的效率，提升我國動力馬達鉆井的工藝技術水平，增強國際競爭力，形成具有自主知識產權的瞬態低壓空蝕脈沖射流鉆井馬達技術具有重要的經濟價值和社會價值。

實用新型內容

為了進一步提高井下動力馬達在復雜結構井中的鉆井速度，充分發揮瞬態脈動低壓、脈沖射流、空蝕效應三種破巖技術的優勢，達到利用復雜結構井高效開發難動用油氣資源的要求，本實用新型的目的是為石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探等的現場提供瞬態低壓空蝕脈沖射流鉆井馬達

本實用新型的技術方案是：包括外殼體以及其內部自上而下依次安裝傳動連接的容積式動力總成和傳動軸，所述傳動軸的下端設有用于與鉆頭連接的接頭；所述的容積式動力總成由定子和轉子組成，其中轉子下端與傳動軸傳動連接；所述的傳動軸為中空管狀，所述傳動軸上部加工有與容積式動力總成連通的旁通孔，所述傳動軸內部自上而下依次安裝上盤閥、下盤閥以及壓力調制腔，且所述的上盤閥、下盤閥分別設有流道，其中下盤閥上的流道與壓力調制腔連通；所述的下盤閥固定在傳動軸的內壁上，所述的上盤閥通過中心軸安裝在下盤閥上；所述的上盤閥受到鉆井液的沖擊能夠繞中心軸旋轉，并聯動控制上盤閥、下盤閥上的流道能夠連續交替連通和關閉。

上述方案進一步優選為：

所述的壓力調制腔為連續安裝的兩個。

所述的上盤閥為盤狀，其上由中心向周邊輻射分布多個凹槽，且所述上盤閥的上表面設有用于接受鉆井液沖擊而帶動上盤閥旋轉的斜面；所述的下盤閥也為盤狀，其上由中心向周邊也輻射分布多個凹槽；所述上盤閥坐于下盤閥之上，且當上盤閥繞中心軸旋轉時，所述上盤閥與下盤閥的凹槽發生重疊時即聯通流道、完全錯開時即關閉流道。

所述的轉子和傳動軸通過聯軸器連接，連接簡單方便且便于拆卸。

所述的第一旁通孔為斜向下設計的通孔，減少液流的壓力損失。

本實用新型在鉆頭旋轉破巖的基礎上，同時增加了瞬態低壓、空蝕效應、脈沖射流三種高效破巖石方式，達到了進一步提高井下動力馬達鉆井的速度。瞬態低壓空蝕脈沖射流鉆井馬達對于大位移井、長水平段水平井、多級分支井等復雜結構井的高效快速鉆進、井眼軌跡的精確控制、延長鉆頭和鉆具的使用壽命、降低能耗和綜合成本、提高經濟效益具有重要意義。同時，瞬態低壓空蝕脈沖射流鉆井馬達還具有結構設計簡單、性能可靠、操作方便等特點。

附圖說明

圖1是依據本實用新型所提出的一種實施例的結構示意圖。

圖2是圖1中上盤閥結構示意圖。

圖3是圖2中下盤閥結構示意圖。

圖4是上盤閥與下盤閥組合示意圖。

圖中1-外殼體、2-容積式動力總成、3-聯軸器、4-旁通孔、5-傳動軸、6-中心軸、7-上盤閥、8-下盤閥、9-一級壓力調制腔、10-二級壓力調制腔、11-下接頭、12-凹槽、13-斜面。

具體實施方式

下面結合附圖來詳細描述本發明。