一種螺杆鑽具的製作方法

2023-04-26 04:54:11 3

本實用新型涉及鑽井設備領域，具體而言涉及一種螺杆鑽具。

背景技術：

隨著石油天然氣勘探開發的發展，越來越多的螺杆鑽具應用於深井、超深井等鑽井作業。螺杆鑽具(PDM drill)，是一種以鑽井液為動力，把液體壓力能轉為機械能的容積式井下動力鑽具。當泥漿泵泵出的泥漿流經旁通閥進入馬達，在馬達的進、出口形成一定的壓力差，推動轉子繞定子的軸線旋轉，並將轉速和扭矩通過萬向軸和傳動軸傳遞給鑽頭，從而實現鑽井作業。但現有的螺杆鑽具的鑽進效率比較低下，效率難以提升，不能適應多種複雜環境下的工作需要。螺杆鑽具與鑽頭等組成井底鑽具組合，位於整個鑽柱的最底層，直接為鑽頭提供破巖動力，可以有效的提高機械鑽進速度，實現定向造斜功能。

螺杆鑽具主要由旁通閥、定子、轉子、萬向軸總成、傳動軸總成組成。其中萬向軸總成是螺杆鑽具的重要部件之一，它的壽命決定了螺杆鑽具總體壽命；

傳動軸總成主要用於傳遞鑽壓、扭矩和鑽井液。現有的傳動軸總成主要包括傳動軸、傳動軸殼體、徑向軸承、推力軸承組等，傳動軸由徑向軸承和推力軸承支撐，並位於傳動軸殼體內，可繞軸線旋轉。其中徑向軸承種類分為橡膠徑向軸承和硬質合金徑向軸承，主要作用是承受徑向載荷、扶正傳動軸及起限流器作用，其中傳動軸聯接下部鑽具的鑽頭和上部的螺杆鑽具的軸體。

技術實現要素：

本實用新型目的在於提供一種新型的螺杆鑽具，設置性能更好的馬達總成的中空轉子上的軸向孔，有效增加鑽頭的馬力和泥漿的上返速度，提高鑽頭的工作效率，提高鑽進速度和鑽井質量。

本實用新型技術方案是，一種螺杆鑽具，包括依次連接的旁通閥、防掉總成、馬達、萬向軸以及傳動軸，其中：

旁通閥具有閥芯以及與閥芯抵接的彈簧，閥芯可在旁通位置和關閉位置移動，所述彈簧提供預緊力使得所述閥芯頂起處於旁通位置的趨勢，並且在泥漿壓力克服彈簧的預緊力時所述閥芯移動到關閉位置；

防掉總成連接在旁通閥和馬達之間；

馬達包括定子和轉子，轉子位於定子內並且相互嚙合，並且利用轉子與定子的導程差形成螺旋密封線與螺旋密封腔，螺旋密封腔隨著轉子的轉動而沿著轉子的軸向移動；定子齒數比轉子齒數多一個；

萬向軸連接在馬達與傳動軸之間，用於將馬達的行星運動轉變為傳動軸的定軸轉動，以將馬達產生的扭矩及轉速傳遞給傳動軸至鑽頭；

所述轉子為中空轉子並設置有兩個沿著轉子縱長軸線方向的通孔，其中一個通孔的截面直徑大於另一個通孔的截面直徑。

進一步的實施例中，所述定子為一個鋼管，並且該鋼管的內壁上壓注有橡膠襯套。

進一步的實施例中，所述轉子為一根具有鍍鉻硬層的螺杆。

進一步的實施例中，所述定子和轉子的螺旋線頭數比為6:5或者8:7。

進一步的實施例中，所述萬向軸為花瓣式萬向軸或者撓軸式萬向軸。

與現有技術相比，本實用新型的螺杆鑽具具有以下顯著優點：本實用新型的螺杆鑽具，利用馬達總成的中空轉子上的軸向孔，可有效增加鑽頭的馬力和泥漿的上返速度，提高鑽頭的工作效率，提高鑽進速度和鑽井質量。同時利用兩條不同尺寸的通孔實現分流和均勻協調上返，進一步改善鑽井質量。

應當理解，前述構思以及在下面更加詳細地描述的額外構思的所有組合只要在這樣的構思不相互矛盾的情況下都可以被視為本公開的實用新型主題的一部分。另外，所要求保護的主題的所有組合都被視為本公開的實用新型主題的一部分。

結合附圖從下面的描述中可以更加全面地理解本實用新型教導的前述和其他方面、實施例和特徵。本實用新型的其他附加方面例如示例性實施方式的特徵和/或有益效果將在下面的描述中顯見，或通過根據本實用新型教導的具體實施方式的實踐中得知。

附圖說明

附圖不意在按比例繪製。在附圖中，在各個圖中示出的每個相同或近似相同的組成部分可以用相同的標號表示。為了清晰起見，在每個圖中，並非每個組成部分均被標記。現在，將通過例子並參考附圖來描述本實用新型的各個方面的實施例，其中：

圖1是本實用新型的螺杆鑽具的結構示意圖。

圖2是本實用新型的馬達的截面結構示意圖。

具體實施方式

為了更了解本實用新型的技術內容，特舉具體實施例並配合所附圖式說明如下。

在本實用新型公開中參照附圖來描述本實用新型的各方面，附圖中示出了許多說明的實施例。本公開的實施例不必定意在包括本實用新型的所有方面。應當理解，上面介紹的多種構思和實施例，以及下面更加詳細地描述的那些構思和實施方式可以以很多方式中任意一種來實施，這是因為本實用新型所公開的構思和實施例並不限於任何實施方式。另外，本實用新型公開的一些方面可以單獨使用，或者與本實用新型公開的其他方面的任何適當組合來使用。

結合圖1所示，一種新型的螺杆鑽具，包括依次連接的旁通閥1、防掉總成2、馬達3、萬向軸4以及傳動軸5。

旁通閥1具有閥芯11以及與閥芯抵接的彈簧12，閥芯可在旁通位置和關閉位置移動，所述彈簧提供預緊力使得所述閥芯11頂起處於旁通位置的趨勢，並且在泥漿壓力克服彈簧的預緊力時所述閥芯移動到關閉位置。

防掉總成2連接在旁通閥1和馬達3之間。

結合圖1和圖2所示，馬達3包括定子31和轉子32，轉子32位於定子31內並且相互嚙合，並且利用轉子32與定子31的導程差形成螺旋密封線與螺旋密封腔，螺旋密封腔隨著轉子的轉動而沿著轉子的軸向移動；定子齒數比轉子齒數多一個。

萬向軸4連接在馬達3與傳動軸5之間，用於將馬達的行星運動轉變為傳動軸的定軸轉動，以將馬達產生的扭矩及轉速傳遞給傳動軸至鑽頭，以驅動鑽頭鑽進作業，同時傳動軸還將承受鑽頭鑽進所產生的徑向和軸向負荷。

所述轉子32為中空轉子並設置有兩個沿著轉子縱長軸線方向的通孔，結合圖2所示，其中一個通孔的截面直徑大於另一個通孔的截面直徑。

在一些例子中，定子31為一個鋼管，並且該鋼管的內壁上壓注有橡膠襯套。所述橡膠襯套所形成的內孔呈現螺旋狀。

轉子32為一根具有鍍鉻硬層的螺杆。

優選地，定子和轉子的螺旋線頭數比為6:5或者8:7，轉子的頭數越少，轉速越高，扭矩越小。

萬向軸4為花瓣式萬向軸或者撓軸式萬向軸。

結合圖1、圖2所示，轉子32與定子31的導程差形成螺旋密封線與螺旋密封腔，螺旋密封腔隨著轉子的轉動而沿著轉子的軸向移動，不斷地生成與消失，完成能量轉換。

雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本實用新型。本實用新型所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本實用新型的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。