[發明專利]帶有具有增強扭矩的推力軸承的泥漿馬達

有效

• 申請號: 201780086688.1
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN110300833B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 馬塞爾·布蘭德
• 申請（專利權）人: 通用電氣(GE)貝克休斯有限責任公司
• 主分類號: E21B4/02
• 分類號: E21B4/02;E21B4/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張豐豪

公開了一種用于在井筒中使用的設備，在一個非限制性實施方案中，所述設備包括：可旋轉構件、推力軸承，所述推力軸承聯接到所述可旋轉構件，其中所述推力軸承包括軸承堆，所述軸承堆還包括一體式內座圈構件，所述一體式內座圈構件包括圍繞所述一體式內座圈構件的外表面的多個軸向間隔的內座圈。每個內座圈中放置有一組軸承元件，并且分離的外座圈固定每個內座圈中的每組軸承元件。

相關申請的交叉引用

本申請要求2017年1月5日提交的美國申請號15/399245的權益，所述申請以引用方式整體并入本文。

背景技術

1.技術領域

本公開整體涉及在鉆井總成中用于使鉆頭旋轉以便鉆探井或井筒的泥漿馬達。

2.背景技術

井或井筒被形成用于開采留存在地下地層區域中的烴類(石油和天然氣)。在端部處具有鉆頭的鉆井總成(也稱作井底總成或“BHA”)用于鉆探井筒。某些鉆井總成(諸如用于鉆探偏斜井筒的那些)利用鉆井馬達(通常稱作“泥漿馬達”)來使鉆頭旋轉以形成這類井筒。泥漿馬達包括轉子，所述轉子在諸如鉆井液(通常稱作“泥漿”)的流體在壓力下穿過泥漿馬達時旋轉。轉子連接到撓性軸，所述撓性軸又連接到驅動軸，所述驅動軸通過母扣連接件連接到鉆頭。驅動軸由軸向軸承(通常稱作“推力軸承”)支撐。目前所使用推力軸承包括軸向鄰接或疊堆以形成推力軸承的多個單獨的軸承堆(往往多于10個)。每個這樣的單獨的軸承堆包括放置在兩個座圈內部的一組滾子或滾珠。推力軸承隨驅動軸一起旋轉。鉆井總成并且因此泥漿馬達和推力軸承在非常惡劣的環境(諸如超過10,000磅/平方英寸的壓力和超過200華氏度的溫度)中操作。鉆井總成并且因此推力軸承在鉆探期間經歷非常高的振動和旋轉以及其他機械應力。因為用于目前所使用推力軸承中的每個滾珠組的座圈是分開的，所以通過軸承堆的扭矩傳遞能力由于軸承堆之間的滑移(摩擦接觸)而受到限制。此外，軸承堆之間的滑移還可對推力軸承和與推力軸承相鄰的零件造成磨損和損壞。

本公開提供一種包括推力裝置的泥漿馬達，所述推力裝置解決目前所使用推力裝置的上述不足之處中的一些。

發明內容

在一個方面，公開了一種用于在井筒中使用的設備，在一個非限制性實施方案中，所述設備包括：可旋轉構件、推力軸承，所述推力軸承聯接到所述可旋轉構件，其中所述推力軸承包括軸承堆，所述軸承堆包括：一體式座圈構件，所述一體式座圈構件包括圍繞所述一體式座圈構件的外表面的多個軸向間隔的內座圈；一組軸承元件，所述一組軸承元件放置在所述多個內座圈中的每個內座圈中；以及分離的外座圈，所述分離的外座圈固定每個內座圈中的每組軸承元件。在一個實施方案中，相鄰外座圈之間的每個空間可由支撐構件支撐或包封，所述支撐構件由至少兩個構件制成，以便實現所述軸承堆的組裝和拆卸。

在另一個方面，公開了一種組裝用于在井筒中使用的設備的方法，在一個非限制性實施方案中，所述方法包括：將第一組軸承元件放置在第一內座圈中，所述第一內座圈在一體式座圈構件的外表面上制成，所述一體式座圈構件具有圍繞所述一體式座圈構件的外表面的至少兩個內座圈；用第一外座圈構件封裝其中放置有所述第一組軸承元件的所述第一內座圈；鄰近所述第一外座圈構件放置第一支撐構件；將第二組軸承元件放置在與所述第一內座圈相鄰的第二內座圈中；；以及用第二外座圈構件包封所述第二內座圈

在又一個方面，公開了一種鉆探井筒的方法，在一個非限制性實施方案中，所述方法包括：在所述井筒中運送鉆井總成，所述鉆井總成包括：泥漿馬達，所述泥漿馬達使驅動構件旋轉，所述驅動構件被配置來使所述鉆井總成的端部處的鉆頭旋轉；推力軸承，所述推力軸承聯接到所述驅動構件，其中所述推力軸承堆還包括一體式座圈構件，所述一體式座圈構件包含圍繞所述一體式內座圈構件的外表面的多個軸向間隔的內座圈；一組軸承元件，所述一組軸承元件放置在所述多個內座圈中的每個內座圈中；以及分離的外座圈，所述分離的外座圈固定每個內座圈中的每組所述軸承元件；以及通過由所述泥漿馬達使所述鉆頭旋轉來鉆探所述井筒。