效率高的渦輪鑽具的製作方法

2023-05-10 02:57:21

效率高的渦輪鑽具的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種效率高的渦輪鑽具，包括止推軸承、主軸、中間軸承、渦輪定轉子組件、下部軸承、合金鑽頭以及外殼，所述主軸套合在外殼內部，所述主軸上部、中部和下部依次設止推軸承、中間軸承以及下部軸承，所述止推軸承、中間軸承和下部軸承均卡緊在主軸和外殼之間，所述主軸上部和下部為空心結構，外壁設有懸掛環，懸掛環通過止推軸承將主軸懸掛在外殼內部，所述中間軸承下部設渦輪定轉子組件，所述主軸在渦輪定轉子組件上部外壁設有與內部空心結構連通的通水孔，所述主軸在渦輪定轉子組件下部設有出水孔，所述主軸最下端連接合金鑽頭，本發明設計的這種效率高的渦輪鑽具，不僅結構合理，而且效率高，安全性和實用性強。
【專利說明】效率局的調輪鑽具
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種石油鑽具，具體是一種效率高的渦輪鑽具，屬石油機械領域。
【背景技術】
[0002]渦輪鑽具在井下工作條件比較惡劣，鑽井泥漿流直接高速衝擊渦輪葉片，使其獲得能量，從而帶動與之相連的鑽頭旋轉鑽井，渦輪鑽具主要包括有渦輪定子、渦輪轉子、主軸、止推軸承、中部軸承、下部軸承以及外殼組成。鑽井時鑽杆不動，靠渦輪轉子帶動主軸轉動，從而具有聞鑽速、聞效率及鑽時短等諸多優點，且減少了鑽杆、套管等的磨損以及事故的發生。
[0003]現如今的渦輪鑽具在工作時由於泥漿流量大的問題往往會導致液體勢能利用不充分以及出現轉子堵塞的問題，不僅降低了勢能轉化，降低了效率，還可能損壞渦輪轉子。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的問題是:提供一種效率高的渦輪鑽具，用於解決以往的渦輪鑽具液體勢能利用不充分、渦輪易堵塞的問題。
[0005]本發明提供的技術方案是:效率高的渦輪鑽具，包括止推軸承、主軸、中間軸承、渦輪定轉子組件、下部軸承、合金鑽頭以及外殼，所述主軸套合在外殼內部，所述主軸上部、中部和下部依次設止推軸承、中間軸承以及下部軸承，所述止推軸承、中間軸承和下部軸承均卡緊在主軸和外殼之間，所述主軸上部和下部為空心結構，外壁設有懸掛環，懸掛環通過止推軸承將主軸懸掛在外殼內部，所述中間軸承下部設渦輪定轉子組件，所述主軸在渦輪定轉子組件上部外壁設有與內部空心結構連通的通水孔，所述主軸在渦輪定轉子組件下部設有出水孔，所述主軸最下端連接合金鑽頭。
[0006]所述外殼上部設有內圓錐螺紋。圓錐螺紋連接不僅連接強度高，而且不易磨損，安全性高。
[0007]所述外殼上端平面內還設有密封槽。用於防止泥漿流滲入連接處造成連接處卡殼，防止泥漿流洩流而造成流量損失。
[0008]所述外殼還設有洩流孔，洩流孔低於渦輪定轉子組件且高於出水孔。當泥漿流流量大時主軸的出水孔排流不及時可能導致泥漿流堵塞在主軸和外殼內部，從而造成轉子組件不能轉動和整個設備不工作的問題，而加入洩流孔可加速洩流，在單位時間內流過主軸的泥漿流流量增大，轉換的機械能也增大，提高了效率，整個鑽具的安全性也得到提高。
[0009]所述渦輪定轉子組件包括渦輪轉子和渦輪定子，所述渦輪轉子包括環形的葉輪盤轂，葉輪盤轂一側端面向外延伸形成導向套環，所述葉輪盤轂在導向套環外側的端面形成定位臺階，所述轉子動環和導向套環內側圓周面設有鍵槽，所述轉子動環外側圓周面設有若干個轉子葉片；所述渦輪定子包括內套環和外套環，所述內套環和外套環通過若干個定子葉片固定連接；所述導向套環套合在內套環內並通過定位臺階將渦輪轉子和渦輪定子配合套疊。渦輪定子的外套環固定在鑽具的外殼上，渦輪轉子通過鍵槽與鑽具主軸連接，工作時渦輪定子不動，渦輪轉子帶動鑽具主軸轉動，泥漿流通過並衝擊渦輪轉子和渦輪定子的轉子葉片及定子葉片，轉子葉片和定子葉片承受來自泥漿流的衝擊動力，將液體勢能轉換成機械能並傳遞渦輪的輸出扭矩，通過轉子和定子的交替衝擊增大液體勢能的利用率。
[0010]所述轉子葉片和定子葉片分別設有16-32個。定子葉片的作用即利用泥漿流的衝擊力將液體勢能轉化為機械能，定子葉片的多少不僅決定和影響勢能的利用率以及輸出扭矩，還決定了輸出扭矩的分布情況，根據不同工況定子葉片的數量可任意取值，但是定子葉片的數量取在16-32個之間的某值時，液體勢能的利用率最高，同時輸出轉矩最大也最均勻，不僅效率高，同時也減少了每個葉片受到的衝擊力，渦輪定子能夠穩定、持久的工作；而轉子葉片的作用即將定子的輸出扭矩轉換成轉子的機械推力，其數量過少則受力較大易損壞，而數量過多則易造成液體亂流現象，所以其數量取16-32個既能很好的避免以上問題的同時達到最大的轉動效率。
[0011]所述任意相鄰兩個轉子葉片或任意相鄰兩個定子葉片之間的水平間距大於12毫米小於21毫米。任意相鄰兩個轉子葉片或任意相鄰兩個定子葉片之間的水平間距過小則擊打在葉片並反彈到下方的泥漿流會打在葉片背面上，從而降低了勢能，減少了輸出轉矩，效率降低；而水平間距過大則泥漿流直接通過間隙，不會擊打葉片，減少了勢能和輸出轉矩，液體利用率低，效率降低。
[0012]本發明的優點在於:本發明設計的這種效率高的渦輪鑽具，不僅結構合理，而且效率高，安全性和實用性強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的結構示意圖。
[0014]圖2為本發明渦輪定轉子組件的分解結構示意圖。
[0015]圖3為本發明渦輪定轉子組件的組裝圖。
[0016]圖中的標號分別表不為:1、密封槽；2、內圓錐螺紋；3、懸掛環；4、止推軸承；5、主軸；6、中間軸承；7、通水孔；8、渦輪定轉子組件；9、下部軸承；10、出水孔；11、下部軸承；12、外殼；13、合金鑽頭；14、轉子葉片；15、葉輪盤轂；16、定位臺階；17、渦輪轉子；18、導向套環；19、鍵槽；20、外套環；21、定子葉片；22、內套環；23、渦輪定子。
【具體實施方式】
[0017]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。
實施例
[0018]參見圖1、圖2和圖3，效率高的渦輪鑽具，包括止推軸承4、主軸5、中間軸承6、渦輪定轉子組件8、下部軸承11、合金鑽頭13以及外殼12，所述主軸5套合在外殼12內部，所述主軸5上部、中部和下部依次設止推軸承4、中間軸承6以及下部軸承11，所述止推軸承4、中間軸承6和下部軸承11均卡緊在主軸5和外殼12之間，所述主軸5上部和下部為空心結構，外壁設有懸掛環3，懸掛環3通過止推軸承4將主軸5懸掛在外殼12內部，所述中間軸承6下部設渦輪定轉子組件8，所述主軸5在渦輪定轉子組件8上部外壁設有與內部空心結構連通的通水孔7，所述主軸5在渦輪定轉子組件8下部設有出水孔10，所述主軸5最下端連接合金鑽頭13。
[0019]所述外殼12上部設有內圓錐螺紋2。
[0020]所述外殼12上端平面內還設有密封槽I。
[0021]所述外殼12還設有洩流孔9，洩流孔9低於渦輪定轉子組件8且高於出水孔10。
[0022]所述渦輪定轉子組件8包括渦輪轉子17和渦輪定子23，所述渦輪轉子17包括環形的葉輪盤轂15，葉輪盤轂15—側端面向外延伸形成導向套環18，所述葉輪盤轂15在導向套環18外側的端面形成定位臺階16,所述葉輪盤轂15和導向套環18內側圓周面設有鍵槽19，所述葉輪盤轂15外側圓周面設有若干個轉子葉片14 ;所述渦輪定子23包括內套環22和外套環20，所述內套環22和外套環20通過若干個定子葉片21固定連接；所述導向套環18套合在內套環22內並通過定位臺階16將渦輪轉子17和渦輪定子23配合套疊。
[0023]所述轉子葉片14和定子葉片21分別設有16-32個。
[0024]所述任意相鄰兩個轉子葉片14或任意相鄰兩個定子葉片21之間的水平間距大於12毫米小於21毫米。
[0025]本發明將主軸5懸掛在外殼12內，設置多組渦輪定轉子組件8，並設有洩流孔9加強洩流效果，整個結構簡單合理，效率大為提高。
[0026]如上所述即可很好的實現本發明。
【權利要求】
1.效率高的渦輪鑽具，包括止推軸承(4)、主軸(5)、中間軸承(6)、渦輪定轉子組件(8)、下部軸承(9)、合金鑽頭(13)以及外殼(12)，其特徵在於:所述主軸(5)套合在外殼(12 )內部，所述主軸(5 )上部、中部和下部依次設止推軸承(4)、中間軸承(6 )以及下部軸承(9),所述止推軸承(4)、中間軸承(6)和下部軸承(9)均卡緊在主軸(5)和外殼(12)之間，所述主軸(5)上部和下部為空心結構，外壁設有懸掛環(3)，懸掛環(3)通過止推軸承(4)將主軸(5)懸掛在外殼(12)內部，所述中間軸承(6)下部設渦輪定轉子組件(8)，所述主軸(5)在渦輪定轉子組件(8)上部外壁設有與內部空心結構連通的通水孔(7)，所述主軸(5)在渦輪定轉子組件(8 )下部設有出水孔(10 )，所述主軸(5 )最下端連接合金鑽頭(13 )。
2.根據權利要求1所述的效率高的渦輪鑽具，其特徵在於:所述外殼(12)上部設有內圓錐螺紋(2)。
3.根據權利要求1或2所述的效率高的渦輪鑽具，其特徵在於:所述外殼(12)上端平面內還設有密封槽(I)。
4.根據權利要求1-3任一項所述的效率高的渦輪鑽具，其特徵在於:所述外殼(12)還設有洩流孔(9)，洩流孔(9)低於渦輪定轉子組件(8)且高於出水孔(10)。
5.根據權利要求1所述的效率高的渦輪鑽具，其特徵在於:所述渦輪定轉子組件(8)包括渦輪轉子(17)和渦輪定子(23)，所述渦輪轉子(17)包括環形的葉輪盤轂(15)，葉輪盤轂(15)—側端面向外延伸形成導向套環(18)，所述葉輪盤轂(15)在導向套環(18)外側的端面形成定位臺階(16)，所述葉輪盤轂(15)和導向套環(18)內側圓周面設有鍵槽(19)，所述葉輪盤轂(15)外側圓周面設有若干個轉子葉片(14);所述渦輪定子(23)包括內套環(22)和外套環(20)，所述內套環(22)和外套環(20)通過若干個定子葉片(21)固定連接；所述導向套環(18)套合在內套環(22)內並通過定位臺階(16)將渦輪轉子(17)和渦輪定子(23)配合套疊。
6.根據權利要求5所述的效率高的渦輪鑽具，其特徵在於:所述轉子葉片(14)和定子葉片(21)分別設有16-32個。
7.根據權利要求5或6所述的效率高的渦輪鑽具，其特徵在於:所述任意相鄰兩個轉子葉片(14)或任意相鄰兩個定子葉片(21)之間的水平間距大於12毫米小於21毫米。
【文檔編號】F03B13/02GK103437940SQ201310383715
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2013年8月29日
【發明者】賀昶明 申請人:成都科盛石油科技有限公司