[發(fā)明專利]一種提高使用壽命的螺桿馬達(dá)及井下動(dòng)力鉆具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110582310.9
• 申請(qǐng)日: 2021-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN113202688B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁夢(mèng)真;肖平;常永忠;徐勇;龍靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中石化江鉆石油機(jī)械有限公司;中石化石油機(jī)械股份有限公司
• 主分類號(hào): F03C2/30
• 分類號(hào): F03C2/30;E21B41/00
• 代理公司: 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 唐勇

本申請(qǐng)涉及一種提高使用壽命的螺桿馬達(dá)及井下動(dòng)力鉆具，屬于石油、天然氣勘探鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，螺桿馬達(dá)包括：馬達(dá)定子，其包括定子殼體和位于定子殼體內(nèi)的定子襯套，定子襯套的外壁與定子殼體的內(nèi)壁貼合，定子襯套的內(nèi)周螺旋線型由多個(gè)間隔連接的定子波谷型線和定子波峰型線組成；定子波谷型線至馬達(dá)定子中心的距離大于定子波峰型線至馬達(dá)定子中心的距離，定子波峰型線與理論定子波峰型線相同，定子波谷型線至馬達(dá)定子中心的距離大于理論定子波谷型線至馬達(dá)定子中心的距離。本申請(qǐng)使馬達(dá)定子波峰與馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰的接觸面積和過盈量均相應(yīng)減小，降低了定子襯套的摩擦扭矩，減小定子襯套磨損，提高馬達(dá)定子的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及石油、天然氣勘探鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高使用壽命的螺桿馬達(dá)及井下動(dòng)力鉆具。

背景技術(shù)

螺桿鉆具是石油鉆井廣泛使用的井下動(dòng)力鉆具，主要包括旁通閥總成、馬達(dá)總成、萬向軸總成和傳動(dòng)軸總成，且由上至下依次固定連接組成。馬達(dá)總成由馬達(dá)定子和馬達(dá)轉(zhuǎn)子組成；馬達(dá)定子由定子殼體和定子襯套組成，定子襯套的外壁與定子殼體內(nèi)壁粘接；定子襯套的內(nèi)表面為連續(xù)螺旋線型，橫截面內(nèi)孔為沿圓周均布的花瓣形，花瓣頭數(shù)為2個(gè)或2個(gè)以上，通常為雙數(shù)；馬達(dá)轉(zhuǎn)子頭數(shù)比馬達(dá)定子頭數(shù)少一個(gè)。用高壓泥漿驅(qū)動(dòng)馬達(dá)總成中的馬達(dá)轉(zhuǎn)子在馬達(dá)定子中運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)定子和馬達(dá)轉(zhuǎn)子嚙合在空間形成密封腔，產(chǎn)生扭矩和轉(zhuǎn)速。

相關(guān)技術(shù)中，目前螺桿鉆具廠家均采用理論線型來制造馬達(dá)總成，由于馬達(dá)定子含有定子襯套，所以馬達(dá)定子和馬達(dá)轉(zhuǎn)子之間存在過盈量形成密封線，其特點(diǎn)是馬達(dá)密封線在各處的過盈量都是相同的。如圖1所示，馬達(dá)定子波峰21與馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰31接觸的地方為點(diǎn)接觸，馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰31與馬達(dá)定子波谷22接觸的地方為線接觸，馬達(dá)定子波峰21與馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰31接觸的過盈量與馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰31與馬達(dá)定子波谷22接觸的過盈量均相等。

由于馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰31與馬達(dá)定子波谷22接觸的密封線長(zhǎng)度明顯比馬達(dá)定子波峰21與馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰31接觸的密封線長(zhǎng)度大，也就是說馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰31與馬達(dá)定子波谷22接觸的密封面積明顯比馬達(dá)定子波峰21與馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰31接觸的密封面積大很多。因此馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰31與馬達(dá)定子波谷22接觸的密封面產(chǎn)生的橡膠彈力會(huì)很大，從而推動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子3向遠(yuǎn)離馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰31與馬達(dá)定子波谷22的接觸面方向移動(dòng)，導(dǎo)致馬達(dá)定子波峰21與馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰31接觸面過盈量變大，定子襯套2的應(yīng)力也隨之變大，摩擦扭矩增加，加快定子襯套2磨損，導(dǎo)致定子襯套2早期失效，降低馬達(dá)定子的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種提高使用壽命的螺桿馬達(dá)及井下動(dòng)力鉆具，以解決相關(guān)技術(shù)中馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰與馬達(dá)定子波谷接觸的密封面積明顯比馬達(dá)定子波峰與馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰接觸的密封面積大，導(dǎo)致馬達(dá)定子波峰與馬達(dá)轉(zhuǎn)子波峰接觸面過盈量變大，加快定子襯套磨損，導(dǎo)致定子襯套早期失效的問題。

本申請(qǐng)實(shí)施例第一方面提供了一種提高使用壽命的螺桿馬達(dá)，包括：

馬達(dá)定子，所述馬達(dá)定子包括定子殼體和位于所述定子殼體內(nèi)的定子襯套，所述定子襯套的外壁與定子殼體的內(nèi)壁貼合，所述定子襯套的內(nèi)周螺旋線型由多個(gè)間隔連接的定子波谷型線和定子波峰型線組成；

所述定子波谷型線至馬達(dá)定子中心的距離大于定子波峰型線至馬達(dá)定子中心的距離，所述定子波峰型線與理論定子波峰型線相同，所述定子波谷型線至馬達(dá)定子中心的距離大于所述理論定子波峰型線至馬達(dá)定子中心的距離。

在一些實(shí)施例中：還包括馬達(dá)轉(zhuǎn)子，所述馬達(dá)轉(zhuǎn)子位于所述馬達(dá)定子內(nèi)且與馬達(dá)定子共軛，所述馬達(dá)轉(zhuǎn)子的外周螺旋線型由多個(gè)間隔連接的轉(zhuǎn)子波谷型線和轉(zhuǎn)子波峰型線組成；

所述轉(zhuǎn)子波谷型線至馬達(dá)轉(zhuǎn)子中心的距離小于轉(zhuǎn)子波峰型線至馬達(dá)轉(zhuǎn)子中心的距離，所述轉(zhuǎn)子波峰型線與理論轉(zhuǎn)子波峰型線相同，所述轉(zhuǎn)子波谷型線至馬達(dá)轉(zhuǎn)子中心的距離小于理論轉(zhuǎn)子波谷型線至馬達(dá)轉(zhuǎn)子中心的距離。

在一些實(shí)施例中：所述定子波谷型線和定子波峰型線之間通過定子波谷側(cè)線光滑過渡，所述轉(zhuǎn)子波谷型線和轉(zhuǎn)子波峰型線之間通過轉(zhuǎn)子波谷側(cè)線光滑過渡。