[實(shí)用新型]長壽命無橡膠元件的新型渦輪鉆具

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 97249904.0
• 申請(qǐng)日: 1997-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN2339741Y
• 公開（公告）日: 1999-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 符達(dá)良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 符達(dá)良
• 主分類號(hào): E21B17/01
• 分類號(hào): E21B17/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型涉及一種供石油勘探開發(fā)、地?zé)衢_發(fā)，特別是鉆深井和超深井用的長壽命無橡膠元件的新型渦輪鉆具。

新型渦輪鉆具是一種具有柔特性的渦輪式井下馬達(dá)，它屬于流體力學(xué)和軸流式渦輪機(jī)械的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)??在石油鉆井作業(yè)中，渦輪鉆具的作用是將鉆井液的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。由于它能將功率集中于井底而直接帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)以破碎巖石，實(shí)現(xiàn)鉆井進(jìn)尺。所以，不僅其功率利用程度高于常規(guī)的轉(zhuǎn)盤鉆井，而且可大幅度地提高機(jī)械鉆速和行程鉆速，從而可縮短建井周期，降低鉆井成本，詳見文獻(xiàn)1。目前，在實(shí)際生產(chǎn)中使用的常規(guī)渦輪鉆具有的仍采用橡膠-金屬軸向推力軸承和橡膠徑向扶整軸承，使用壽命短，其平均工作壽命僅為20-50小時(shí)，需要頻繁更換軸承易損件，文獻(xiàn)2雖然也說明是一種無橡膠件的渦輪鉆具，但它采用了壽命較低的二支點(diǎn)推力球軸承和普通的徑向扶正軸承，本專利采用壽命較高的四支點(diǎn)推力球軸承和硬質(zhì)合金扶正軸承。為了解決定、轉(zhuǎn)子之間的軸向間隙調(diào)整困難，特別是在由多個(gè)渦輪節(jié)組成的復(fù)式渦輪鉆具中，節(jié)與節(jié)間的軸向間隙調(diào)整很不方便，并且渦輪節(jié)間不能互換，這就影響了渦輪鉆具的工作效率，文獻(xiàn)3雖然也采用了獨(dú)立懸掛式的渦輪節(jié)結(jié)構(gòu)，但它采用的是獨(dú)立上懸掛，本專利采用了調(diào)節(jié)更為方便獨(dú)立下懸掛結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)4介紹了帶浮動(dòng)定子的渦輪鉆具，雖然克服了調(diào)整軸向間隙的麻煩，但是，定、轉(zhuǎn)子間的摩擦損失比較大，實(shí)際出力減小，效率較低，且定子銷容易損壞，大大降低了其使用效果，一般只適用于淺井和清水鉆井作業(yè)。

本實(shí)用新型的目的是提供一種長壽命無橡膠元件的新型渦輪鉆具，以用于石油勘探開發(fā)，地?zé)衢_發(fā)，特別是可用來鉆深井和超深井。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：采用獨(dú)立懸掛和混合懸掛兩種方案?；旌蠎覓焓巧喜坑幸粋€(gè)或兩個(gè)獨(dú)立懸掛式渦輪節(jié)，下部有一個(gè)帶有獨(dú)立支承節(jié)的非懸掛式渦輪節(jié)組成的復(fù)式渦輪鉆具，下部的支承節(jié)既可獨(dú)立使用，又可作為下部渦輪節(jié)的懸掛部分，充分地利用了支承節(jié)的結(jié)構(gòu)功能，并改善了獨(dú)立支承節(jié)的受力狀況。獨(dú)立懸掛是上部配2～3個(gè)獨(dú)立懸掛渦輪節(jié)，下部配有一個(gè)獨(dú)立支承節(jié)的復(fù)式渦輪鉆具，對(duì)接和調(diào)整更加方便。本專利的懸掛式渦輪節(jié)采用下懸掛方式。

本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：無橡膠元件，以往的橡膠徑向軸承被硬質(zhì)合金結(jié)構(gòu)的軸承所代替。軸向推力軸承組具有自均載性的組合結(jié)構(gòu)，并采用特種新型復(fù)合材料制成，具有超高的耐磨性和長壽命。所有球軸承組的內(nèi)座圈與渦輪主軸相連或與支承節(jié)軸相連接，而外座圈與外殼相連接，通過鋼球使渦輪節(jié)主軸獨(dú)立地懸掛在外殼上。在渦輪節(jié)中裝有多級(jí)定子和轉(zhuǎn)子，定子通過接頭被壓緊在外殼內(nèi)，而轉(zhuǎn)子通過花鍵壓緊螺母壓緊在主軸上。在外殼或軸的相關(guān)部位設(shè)有調(diào)節(jié)套用來調(diào)節(jié)渦輪定、轉(zhuǎn)子之間的工作間隙。本專利中所有軸承組均采用開式鉆井液潤滑，為了防止鉆井液中較粗顆粒的固相進(jìn)入軸承組，在軸承組前均設(shè)置有固相分離器和環(huán)式節(jié)流結(jié)構(gòu)；由于軸向推力軸承組采用了特種新型復(fù)合材料，軸承組的工作壽命可達(dá)150-200小時(shí)以上。此外，渦輪定、轉(zhuǎn)子的壽命可長達(dá)1000-1500小時(shí)。????

有益效果??與現(xiàn)有國內(nèi)外相同性能的渦輪鉆具相比，它具有較低的壓降，以解決目前渦輪鉆具壓降過高的問題；本專利采用新材料和新工藝，獲得了長壽命的承載元件，使渦輪鉆具的行程工作壽命大幅度提高，以解決目前渦輪鉆具行程壽命較低的難題；取消了所有的橡膠元件，以適應(yīng)在高溫的苛刻環(huán)境下工作。

附圖說明??附圖所示為本實(shí)用新型渦輪鉆具的半剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中(1)(16)(25)上接頭、(2)(26)花鍵壓緊螺母、(3)(9)(18)(19)(20)(21)(29)(35)調(diào)整套、(4)(30)TC徑向軸承、(5)定子(6)轉(zhuǎn)子、(7)(22)渦輪軸、(8)(17)(32)殼體、(10)(28)(36)環(huán)隙節(jié)流裝置、(11)(12)(27)固相分離器、(13)(31)軸承組、(14)(23)(33)下接頭、(15)(24)花鍵套、(34)支承節(jié)軸。