[發明專利]無葉片式井下動力鉆具

在審

• 申請號: 201810956821.0
• 申請日: 2018-08-21
• 公開（公告）號: CN108868586A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 曾衛林
• 申請（專利權）人: 曾衛林
• 主分類號: E21B4/00
• 分類號: E21B4/00;E21B4/02
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 湯建武;王樂樂

本發明涉及鉆井設備技術領域，是一種無葉片式井下動力鉆具，包括由上至下依次分布的無葉片井下動力裝置、同軸減速裝置和鉆具執行單元，無葉片井下動力裝置包括連接筒、連接軸和至少兩個由上至下依次分布的反沖式無葉片井下動力單元；同軸減速裝置包括至少一個同軸減速器，同軸減速器包括同軸外筒總成和減速傳動管串，在同軸外筒總成內設有能相對其自行轉動的減速傳動管串。本發明通過多級無葉片井下動力裝置的設置可滿足井下鉆具的動力需求，通過同軸減速裝置的設置可實現同軸減速增扭傳動，還具有易于加工和裝配，能適應深井高壓作業，滿足井下復雜工況的需求，加工成本低，能創造良好的經濟效益，易于推廣的特點。

技術領域

本發明涉及鉆井設備技術領域，是一種無葉片式井下動力鉆具。

背景技術

目前鉆井行業常用的井下動力鉆具主要包括螺桿鉆具和渦輪鉆具兩類。其中，螺桿鉆具由于存在橡膠零件（如其液壓馬達的定子包括鋼制外筒和硫化在鋼制外筒內壁的橡膠襯套等），使其對鉆井液性質有較高的要求（對油基鉆井液十分敏感、不能在密度的鉆井液中工作）、耐高溫性差、無法適應深井高壓作業。而渦輪鉆具作為全金屬動力鉆具在一些功能上相對于螺桿鉆具有不少優點，但是仍存在以下主要問題：

1）設計、加工、裝配難度大；渦輪的葉片在設計、加工時存在較高難度，同時多級葉輪在裝配時對裝配精度要求高，很容易出現裝配卡死現象；

2）止推軸承軸向載荷過大；由于渦輪鉆具每一級葉輪上的軸向力會累積并向下傳遞，最終由止推軸承承受，導致止推軸承工況極其惡劣，一般該軸承需要單獨設計，其使用材料特殊、結構設計難度大；

3）減速器設計難度大；一般渦輪鉆具輸出軸轉速是較高的，這是其工作特性決定的，為更好適應鉆井工況，會選擇增加減速器也降低最終轉速，而渦輪減速器的設計難度是比較大的；

4）以上存在的問題導致渦輪鉆具造價偏高，應用推廣經濟性差。

發明內容

本發明提供了一種無葉片式井下動力鉆具，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有鉆具存在的螺桿鉆具使用工況受限，渦輪鉆具設計、加工、裝配難度大，造價偏高，應用推廣經濟性差的問題。

本發明的技術方案是通過以下措施來實現的：一種無葉片式井下動力鉆具，包括由上至下依次分布的無葉片井下動力裝置、同軸減速裝置和鉆具執行單元，無葉片井下動力裝置包括連接筒、連接軸和至少兩個由上至下依次分布的反沖式無葉片井下動力單元，反沖式無葉片井下動力單元包括動力外筒組件和能在流體的反沖洗作用下相對動力外筒組件轉動的動力驅動組件，每兩上下相鄰的動力外筒組件均通過連接筒連接在一起，每兩上下相鄰的動力驅動組件之間均設有連接軸，連接軸與對應的動力驅動組件均通過剛性聯軸器連接在一起；同軸減速裝置包括至少一個同軸減速器，同軸減速器包括同軸外筒總成和減速傳動管串，在同軸外筒總成內設有能相對其自行轉動的減速傳動管串，當同軸減速器的數量為兩個以上時，各個同軸減速器沿豎直方向依次分布，每兩相鄰的同軸外筒總成的端部均連接在一起，每兩相鄰的減速傳動管串的端部均傳動連接在一起；鉆具執行單元包括執行外筒總成、輸出執行軸和下接頭，執行外筒總成內安裝有能相對其自行轉動的輸出執行軸，輸出執行軸的下部固定安裝有位于執行外筒總成下方的下接頭；位于頂部的動力外筒組件的上部固定安裝有上接頭，位于底部的動力外筒組件的下部與位于頂部的同軸外筒總成的上部連接在一起且兩者之間安裝有防轉部件，位于底部的動力驅動組件的下部與位于頂部的減速傳動管串的上部傳動連接在一起，位于底部的同軸外筒總成的下部與執行外筒總成的上部連接在一起且兩者之間安裝有防轉部件，位于底部的減速傳動管串的下部與輸出執行軸的頂部傳動連接在一起。

下面是對上述發明技術方案的進一步優化或/和改進：