氣體、泡沫螺杆鑽具的製作方法
2023-09-09 21:00:10 1
專利名稱：氣體、泡沫螺杆鑽具的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於石油及天然氣鑽井井下工具，尤其適合氣體、泡沫作循環介質的欠平衡鑽井，具體地說，是氣體、泡沫螺杆鑽具。
背景技術：
欠平衡鑽井技術的發展需要新的井下動力鑽具欠平衡鑽井技術是當前國內石油鑽井工業的一種新興技術，具有大幅度提高機械鑽速、防止壓差卡鑽及鑽井循環漏失、減少地層傷害、大幅度提高產能等諸多優勢，被稱為打破中國油氣勘探開發瓶頸的首選技術。美國、加拿大等發達國家已經大量使用欠平衡技術鑽井而且發展十分迅速，但在國內目前尚處於起步階段。
欠平衡鑽井技術的發展也推動著鑽井裝備技術的進步，隨著這種新技術的逐步推廣，各種各樣的適合欠平衡鑽井的新裝備不斷被開發出來並迅速投入使用。當前，螺杆鑽具仍然是定向井、水平井鑽井作業不可或缺的井下工具，所以，為了實現欠平衡鑽定向井、水平井，就需要開發適合於欠平衡鑽井的螺杆鑽具。
沒有適用於欠平衡鑽井的螺杆鑽具與以往的過平衡鑽井不同，欠平衡鑽井中使用的循環介質是氣體、泡沫或充氣泥漿，其中應用較多的是氣體和泡沫，效果也比較好。這就為螺杆鑽具提出了新的要求(1)氣體、泡沫介質攜帶巖屑的能力和冷卻降溫能力不如泥漿或充氣泥漿，必須靠增大排量才能確保把井底巖屑全部攜上地面同時把運轉中產生的熱量帶走，這就要求螺杆鑽具有足夠大的排量。(2)無論是氣體、泡沫，還是充氣泥漿，欠平衡鑽井中所使用的循環介質中往往含有高濃度的氧氣，極易氧化腐蝕鑽具零件，這樣，萬向軸部分將更加薄弱；(3)氣體、泡沫等循環介質不具備泥漿那樣的潤滑功能，這對傳統的靠泥漿潤滑傳動軸的螺杆鑽具是直接的挑戰。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種氣體、泡沫螺杆鑽具，可以在以氣體或泡沫作循環介質的欠平衡鑽井中使用，適合以氣體/泡沫為鑽井介質的馬達截面，對馬達密封性能及降低馬達摩察發熱有很好的效果；並降低了馬達起動壓降及工作壓降，適應空氣/泡沫鑽井介質的需要。
本實用新型是這樣實現的包括氣體、泡沫馬達1、密封萬向軸2、密封傳動軸3，氣體、泡沫馬達1、密封萬向軸2、密封傳動軸3依次連接。
本實用新型還採用如下技術方案密封傳動軸3由傳動軸10、殼體11、徑向軸承12、推力軸承13、減震器14組成，傳動軸10與殼體11之間分別裝有徑向軸承12、推力軸承13、減震器14，在殼體11、傳動軸10、推力軸承13之間的減震器14由一組環形彈簧組成。
密封萬向軸2包括內球鉸7、外球鉸6、滾珠5、球4以及密封件8、彈性件9，內球鉸7、外球鉸6之間裝有球4，滾珠5置於內球鉸7的球窩和外球鉸6的滾槽裡，內球鉸7的外側設有密封件8，外球鉸6上設有彈性件9。
本實用新型的馬達是專為以氣體或泡沫為循環介質的欠平衡鑽井專門設計的新型螺杆馬達。該馬達具有以下特點(A)由於氣體/泡沫與傳統鑽井液相態不同，設計氣體/泡沫馬達時，在導熱及密封性等方面都作了有針對性的設計，該馬達轉/定子頭數較傳統馬達為大，這樣可以最大限度降低轉速(40～100r/min)和減小轉子運動時的慣性力，以降低熱耗；(B)該種馬達轉排量比傳統的泥漿馬達要大，其轉排量是根據氣體/泡沫鑽井的工況需要設計的，這樣就能夠把井底的巖屑攜帶到地面上來並足夠把運轉中產生的熱量帶走；(C)此外，通過優化設計馬達截面及反覆實驗，取得了適合以氣體/泡沫為鑽井介質的馬達截面，對馬達密封性能及降低馬達摩察發熱有很好的效果；並降低了馬達起動壓降及工作壓降適應空氣/泡沫鑽井介質的需要。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為空氣/泡沫馬達截面圖；圖3為密封萬向軸2的結構示意圖；圖4為密封傳動軸3的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1、2所示，由氣體、泡沫馬達1、密封萬向軸2、密封傳動軸3組成，氣體、泡沫馬達1、密封萬向軸2、密封傳動軸3依次連接。
如圖3所示，專門設計了具有密封功能的密封球鉸萬向軸該萬向軸具有以下特點(A)設計了一種獨特的球鉸結構，這樣就使密封設計成為可能；(B)設計了一套可彈性補償的密封，能夠有效的保護內部的球鉸結構不受腐蝕；(C)密封腔內填滿潤滑油脂，對內部結構起到良好的潤滑作用，有利於提高萬向軸的使用壽命。該萬向軸是我廠獨立研發並申請專利權的產品。
如圖4所示，傳動軸採用了我廠擁有專利權的密封傳動軸此種傳動軸在軸承串兩端都設計了性能可靠的特殊密封，在傳動軸內部設計了空腔，填滿潤滑油，這就解決了氣體、泡沫介質中傳動軸的潤滑問題，同時起到保護內部軸承不受氧氣等的腐蝕的作用，有利於提高鑽具的使用壽命。該產品我廠已經申請並擁有了專利。
權利要求1.氣體、泡沫螺杆鑽具，包括氣體、泡沫馬達(1)、密封萬向軸(2)、密封傳動軸(3)，其特徵在於氣體、泡沫馬達(1)、密封萬向軸(2)、密封傳動軸(3)依次連接。
2.根據權利要求1所述的氣體、泡沫螺杆鑽具，其特徵在於密封傳動軸(3)由傳動軸(10)、殼體(11)、徑向軸承(12)、推力軸承(13)、減震器(14)組成，傳動軸(10)與殼體(11)之間分別裝有徑向軸承(12)、推力軸承(13)、減震器(14)，在殼體(11)、傳動軸(10)、推力軸承(13)之間的減震器(14)由一組環形彈簧組成。
3.根據權利要求1所述的氣體、泡沫螺杆鑽具，其特徵在於密封萬向軸(2)包括內球鉸(7)、外球鉸(6)、滾珠(5)、球(4)以及密封件(8)、彈性件(9)，內球鉸(7)、外球鉸(6)之間裝有球(4)，滾珠(5)置於內球鉸(7)的球窩和外球鉸(6)的滾槽裡，內球鉸(7)的外側設有密封件(8)，外球鉸(6)上設有彈性件(9)。
專利摘要本實用新型是一種適用於石油、天然氣鑽井行業中空氣/泡沫欠平衡鑽井作業的氣體、泡沫螺杆鑽具，包括氣體、泡沫馬達1、密封萬向軸2、密封傳動軸3，氣體、泡沫馬達1、密封萬向軸2、密封傳動軸3依次連接，利用氣體、泡沫以及充氣泥漿代替傳統的鑽井泥漿作為循環介質以達到提高鑽速、保護生產層或者鑽探特殊地層的目的的一類鑽井方法。
文檔編號E21B21/00GK2893125SQ20052013004
公開日2007年4月25日 申請日期2005年11月3日 優先權日2005年11月3日
發明者劉廣華, 黃衍福, 周智勇 申請人:中國石油天然氣集團公司, 北京石油機械廠