[發(fā)明專利]反沖式無(wú)葉片井下動(dòng)力單元和反沖式無(wú)葉片井下動(dòng)力鉆具

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810010851.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108104712A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾衛(wèi)林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 曾衛(wèi)林
• 主分類號(hào): E21B4/02
• 分類號(hào): E21B4/02
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標(biāo)事務(wù)所 65105
• 代理人: 王樂(lè)樂(lè);湯建武

本發(fā)明涉及油氣能源開(kāi)采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，是一種反沖式無(wú)葉片井下動(dòng)力單元和反沖式無(wú)葉片井下動(dòng)力鉆具，前者包括外筒組件和動(dòng)力組件，動(dòng)力組件包括芯軸和自轉(zhuǎn)體，芯軸懸掛安裝在外筒組件內(nèi)且兩者之間能相對(duì)旋轉(zhuǎn)，芯軸的中部設(shè)有開(kāi)口向上的進(jìn)液盲道，芯軸的下部外側(cè)設(shè)有能與其同步轉(zhuǎn)動(dòng)的自轉(zhuǎn)體；后者包括連接筒、聯(lián)軸器、連接管和至少兩個(gè)依次排列的反沖式無(wú)葉片井下動(dòng)力單元，每?jī)上噜彿礇_式無(wú)葉片井下動(dòng)力單元的外筒組件之間均安裝有連接筒，自轉(zhuǎn)體與芯軸之間沿圓周分布有能與進(jìn)液盲道相通的自轉(zhuǎn)流道。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，裝配精度要求低，且不會(huì)受到環(huán)境的限制，其還能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，從而可降低生產(chǎn)成本，使其易于推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣能源開(kāi)采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，是一種反沖式無(wú)葉片井下動(dòng)力單元和反沖式無(wú)葉片井下動(dòng)力鉆具。

背景技術(shù)

目前油氣鉆井行業(yè)應(yīng)用的井下動(dòng)力鉆具主要有容積式螺桿鉆具和渦輪鉆具。其中容積式螺桿鉆具是一種以鉆井液為動(dòng)力，把液體壓力能轉(zhuǎn)為機(jī)械能的容積式井下動(dòng)力鉆具；而渦輪鉆具則是將鉆井液的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種動(dòng)力鉆具。其中渦輪鉆具的基本結(jié)構(gòu)與原理是：渦輪鉆具由多級(jí)渦輪串聯(lián)，每一級(jí)渦輪由一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子組成。定子和轉(zhuǎn)子上設(shè)計(jì)有很多彎曲的葉片。鉆井液流經(jīng)渦輪轉(zhuǎn)子后，受葉片形狀作用，將一部分動(dòng)能傳遞給轉(zhuǎn)子葉片，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)將液體動(dòng)能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)子的機(jī)械能輸出。

現(xiàn)有的渦輪鉆具存在的問(wèn)題是：

1.主要部件設(shè)計(jì)、加工、裝配難度高。渦輪葉片結(jié)構(gòu)影響工具性能，葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為三維曲面，一般設(shè)計(jì)難度較大；外筒長(zhǎng)度較長(zhǎng)，加工都需專業(yè)設(shè)備；運(yùn)動(dòng)、靜止部件配合精度高，裝配困難。

軸承工況惡劣。起扶正主軸的徑向軸承工作在鉆井液中，極易磨損；一般常規(guī)軸承難以勝任；止推軸承需要承受渦輪節(jié)上巨大的軸向力，一般也需單獨(dú)設(shè)計(jì)。

以上原因，導(dǎo)致渦輪鉆具設(shè)計(jì)加工門等技術(shù)門檻高，零部件標(biāo)準(zhǔn)化程度低，加工及使用成本高，應(yīng)用推廣困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種反沖式無(wú)葉片井下動(dòng)力單元和反沖式無(wú)葉片井下動(dòng)力鉆具，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有渦輪鉆具存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，裝配精度高，易受環(huán)境的制約，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，生產(chǎn)成本高，不易于推廣的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種反沖式無(wú)葉片井下動(dòng)力單元，包括外筒組件和動(dòng)力組件，動(dòng)力組件包括芯軸和自轉(zhuǎn)體，芯軸懸掛安裝在外筒組件內(nèi)且兩者之間能相對(duì)旋轉(zhuǎn)，芯軸的中部設(shè)有開(kāi)口向上的進(jìn)液盲道，芯軸的下部外側(cè)設(shè)有能與其同步轉(zhuǎn)動(dòng)的自轉(zhuǎn)體，自轉(zhuǎn)體與芯軸之間沿圓周分布有能與進(jìn)液盲道相通的自轉(zhuǎn)流道，所有自轉(zhuǎn)流道的出口均呈旋向相同的傾斜狀。

下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：

上述自轉(zhuǎn)體和芯軸可傳動(dòng)連接在一起。

上述自轉(zhuǎn)體可包括內(nèi)轉(zhuǎn)體和外轉(zhuǎn)體，內(nèi)轉(zhuǎn)體位于芯軸的下部外側(cè)，內(nèi)轉(zhuǎn)體的上部與芯軸的下部外側(cè)通過(guò)花鍵聯(lián)接安裝在一起，對(duì)應(yīng)內(nèi)轉(zhuǎn)體下方位置的芯軸外側(cè)設(shè)有限位部件，內(nèi)轉(zhuǎn)體的外側(cè)固定安裝有外轉(zhuǎn)體，對(duì)應(yīng)內(nèi)轉(zhuǎn)體中部位置的芯軸上沿圓周分布有內(nèi)出液孔，內(nèi)轉(zhuǎn)體上沿圓周分布有能與對(duì)應(yīng)的內(nèi)出液孔相通的連通出液孔，外轉(zhuǎn)體上沿豎直向分布有至少一圈流道圈，每圈流道圈均包括至少兩個(gè)沿圓周分布于外轉(zhuǎn)體上的外出液孔，所有的外出液孔均呈旋向相同的傾斜狀，內(nèi)出液孔、連通出液孔和外出液孔共同形成自轉(zhuǎn)流道。

上述對(duì)應(yīng)內(nèi)出液孔位置的內(nèi)轉(zhuǎn)體內(nèi)側(cè)可設(shè)有能連通所有連通出液孔的內(nèi)環(huán)槽，對(duì)應(yīng)內(nèi)環(huán)槽上方位置的內(nèi)轉(zhuǎn)體與芯軸之間設(shè)有位于內(nèi)出液孔上方的上密封圈，對(duì)應(yīng)內(nèi)環(huán)槽下方位置的內(nèi)轉(zhuǎn)體與芯軸之間均設(shè)有位于內(nèi)出液孔下方的下密封圈；對(duì)應(yīng)外出液孔位置的內(nèi)轉(zhuǎn)體外側(cè)設(shè)有能連通所有連通出液孔的外環(huán)槽，對(duì)應(yīng)外環(huán)槽上方位置的內(nèi)轉(zhuǎn)體與外轉(zhuǎn)體之間設(shè)有位于所有外出液孔上方的上密封圈，對(duì)應(yīng)外環(huán)槽下方位置的內(nèi)轉(zhuǎn)體與外轉(zhuǎn)體之間設(shè)有位于所有外出液孔下方的下密封圈。