CN101440693B - 高温深井螺杆钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于石油钻井及修井作业工具，主要涉及一种高温深井螺杆钻具。万向节部分采用中间分流降温法，将通过螺杆钻具的泥浆温度降低，在螺杆钻具马达部分，采用耐高温耐碱耐酸橡胶进行硫化，转子部分采用钨合金电镀工艺，在螺杆钻具的传动部分，采用10组串轴，将TC轴承加长，传动轴部位采用密封装置，安装在隔套或传动轴外和传动轴壳体或下短节内，分别位于上径向轴承上端和下径向轴承的下端，这样使得螺杆钻具在深井工作中能够更好的承受缓冲井下钻头传到螺杆钻具的震动。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用石油钻井及修井作业中用于深井钻井及修井作业的理想的工具。主要涉及一种高温深井螺杆钻具。
背景技术：
现在油田所用石油钻井及修井作业普通型螺杆钻具，耐温均在120°以内，所用的螺杆钻具万向节采用全密封的。定子部分采用内衬胶筒，转子部分采用镀铬层。在螺杆钻具的传动部分，采用8组串轴承上，TC轴承较短，虽有一些高温螺杆钻设计，但是，在整体结构应用上并无太大的变化，螺杆钻整体耐高温的性能并不能充分发挥，面临着井深3500以上，温度达到120度以上，螺杆钻具马达定子还是橡胶脱胶，马达抱死的现象，至此螺杆钻具使用寿命不长，导致损坏。
发明内容：
一种应用于石油钻井及修井作业工具，万向节部分采用中间分流降温法，将通过螺杆钻具的泥浆温度降低，在螺杆钻具马达部分，定子部分采用耐高温耐碱耐酸橡胶进行硫化，转子部分采用钨合金电镀工艺具有极佳的深镀能力和钧镀能力。在螺杆钻具的传动部分，采用10组串轴承，TC轴承加长了50毫米，传动轴部位采用密封装置，安装在隔套或传动轴外和传动轴壳体或下短节内，分别位于上径向轴承上端和下径向轴承的下端，这样使的螺杆钻具在深井工作中能够更好的承受缓冲井下钻头传到螺杆钻具的震动。高温深井螺杆钻具主要由四部分组成：1、旁通阀部件 2.马达部件 3.万向节部件 4.传动轴部件
传动轴在螺杆钻具的传动部分，将原先串轴承在原先的8组上，改进为现在的10组，将原先的TC轴承加长了50毫米。螺杆钻具传动轴部位采用密封装置，安装在隔套或传动轴外和传动轴壳体或下短节内，分别位于上径向轴承上端和下径向轴承的下端，密封本体上安装外密封圈1个或若干个和内密封圈1个或若干个，密封装置可相对于传动轴沿轴线移动，内密封圈为旋转齿型滑环式组合密封.。
螺杆钻具马达部分：将原先的定子部分的内衬胶筒改进成在螺杆钻具马达部分进口配方的聚四氟乙烯耐高温耐碱耐酸橡胶进行硫化在螺杆钻具的定子上，转子部分采用钨合金电镀工艺具有极佳的深镀能力和钧镀能力。采用钨合金镀层进行电镀的螺杆钻具，镀层厚薄均匀，厚度高区为120μm时，低区大于100μm。经400℃1小时热处理，镀层硬度>800HV。
万向节总成是将转子的偏心旋转变成了同心旋转，在这方面设计是独特的，它可以避免其它设计的万向节产生断裂和卡死的现象，这样设计万向节采用中间分流降温法，更好的将通过螺杆钻具的泥浆温度降低。
该螺杆钻具与常规螺杆钻具不同之处是：
传动轴总成：在螺杆钻具的传动部分，将原先的串轴承在原先的8组上，改进为现在的10组，将原先的TC轴承加长了50毫米，这样使的螺杆钻具在深井工作中能够更好的承受缓冲井下钻头传到螺杆钻具的震动。
马达：在螺杆钻具马达部分，将原先的定子部分的内衬胶筒改进成进口配方的耐高温耐碱耐酸橡胶进行硫化在螺杆钻具的定子上，转子部分采用钨合金电镀工艺具有极佳的深镀能力和钧镀能力。
万向节：万向节总成我们是将转子的偏心旋转变成了同心旋转，在这方面设计是独特的，它可以避免其它设计的万向节产生断裂和卡死的现象，这样设计万向节采用中间分流降温法，更好的将通过螺杆钻具的泥浆温度降低。
本发明使螺杆钻具在深井工作中能够更好的承受缓冲井下钻头传到螺杆钻具的震动；
传动轴部位密封装置具有密封补偿功能和密封性能好、摩擦力小、抗磨性能好、耐高压、耐高温等特点；
马达耐高温、高耐磨性和高耐蚀性；
万向节采用中间分流降温法，更好的将通过螺杆钻具的泥浆温度降低。
本发明使螺杆钻具在深井工作中能够更好的承受缓冲井下钻头传到螺杆钻具的震动；
传动轴部位密封装置具有密封补偿功能和密封性能好、摩擦力小、抗磨性能好、耐高压、耐高温等特点；
马达耐高温、高耐磨性和高耐蚀性；
万向节采用中间分流降温法，更好的将通过螺杆钻具的泥浆温度降低。
附图说明
图1是本发明的剖面示意图；
图2是本发明的总装示意图；
图3是图2中旁通阀示意图；
图4是图2中耐高温马达部件的侧视图；
图5是图2中万向节部件的正视图；
图6是图2中传动轴部件的正视图；
图7是本发明的定子部分的内衬胶筒改进成进口配方的示意图；
图8是本发明的钨合金转子的示意图。
其中1.旁通阀部件 2.马达部件
3.万向节部件 4.传动轴部件
具体实施方式：
一种应用于石油钻井及修井作业工具，主要涉及一种高温深井螺杆钻具。万向节部分采用中间分流降温法，将通过螺杆钻具的泥浆温度降低，在螺杆钻具马达部分，定子部分采用耐高温耐碱耐酸橡胶进行硫化，转子部分采用钨合金电镀工艺具有极佳的深镀能力和钧镀能力。在螺杆钻具的传动部分，采用10组串轴承，TC轴承加长了50毫米，传动轴部位采用密封装置，安装在隔套或传动轴外和传动轴壳体或下短节内，分别位于上径向轴承上端和下径向轴承的下端，这样使的螺杆钻具在深井工作中能够更好的承受缓冲井下钻头传到螺杆钻具的震动。螺杆钻具旁通阀有旁通和关闭两个位置，在起下钻作业过程中处于旁通位置，使钻柱中泥浆循环绕过不工作马达进入环空，这样起下钻时泥浆不溢于井台上。当泥浆流量和压力达到标准设定值时，阀芯下移，关闭旁通阀孔，此时泥浆流经马达，把压力能转变成机械能。当泥浆流量值过小或停泵时，所产生的压力不足以克服弹簧力和静摩擦力时，弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔又处于开启位置。螺杆钻具的马达为容积式，决定钻具性能的因素是马达的输入流量和作用于两端的压力降，而不是钻井液的类型。钻井液的物理化学性能除个别有损钻具寿命外，一般不影响钻具性能，应注意考虑钻井工艺的需要。但钻井液所含的各种硬颗粒必须予以限制，因为它会加速轴承、马达的磨损而降低钻具的使用寿命，建议固相含砂量不超过1％(事实证明：若含砂量达到5％，钻具寿命会降低50％)。同时注意钻井液中不要混有各种气体，因为混有气体的钻井液在钻具中压力的变化下容易产生“气蚀作用”，加速钻具的损坏，尤其是定子橡胶更容易被气蚀坏，必须予以足够的重视。该螺杆钻具的工作特性是，其转速的高低与传递动力介质的流量成正比，通过螺杆钻具的压力降将与所产生的扭矩成正比，也就是说，与鉆压成正比，鉆压增大，扭矩和循环压力都将增加，这样就可以根据循环压力准确在控制鉆压。钻具使用后，应立即拆卸，检查万向轴，检查传动轴，如磨损量超过维修标准，应及时更换有关易损件，否则会因万向轴的使用过度致使钻具无法正常工作。
Claims (1)
1.一种高温深井螺杆钻具，所述高温深井螺杆钻具主要由四部分组成：旁通阀部件、马达部件、万向节部件和传动轴部件，其中，在螺杆钻具的万向节部分，采用中间分流降温法，将通过螺杆钻具的泥浆温度降低，万向节总成是将转子的偏心旋转变成了同心旋转，避免万向节产生断裂和卡死；在螺杆钻具的马达部分，定子部分采用耐高温耐碱耐酸橡胶进行硫化，将原先的定子部分的内衬胶筒改进成在螺杆钻具马达部分进口配方的聚四氟乙烯耐高温耐碱耐酸橡胶进行硫化在螺杆钻具的定子上，转子部分采用钨合金电镀工艺具有极佳的深镀能力和钧镀能力，采用钨合金镀层进行电镀的螺杆钻具，镀层厚薄均匀，厚度高区为120μm时，低区大于100μm，经400℃1小时热处理，镀层硬度＞800HV；在螺杆钻具的传动轴部分，采用10组串轴承，TC轴承加长了50毫米，传动轴部位采用密封装置，密封装置安装在隔套或传动轴外和传动轴壳体或下短节内，分别位于上径向轴承上端和下径向轴承的下端，这样使得螺杆钻具在深井工作中能够更好的承受缓冲井下钻头传到螺杆钻具的震动，并且密封本体上安装外密封圈1个或若干个和内密封圈1个或若干个，密封装置可相对于传动轴沿轴线移动，内密封圈为旋转齿型滑环式组合密封；螺杆钻具旁通阀有旁通和关闭两个位置，在起下钻作业过程中处于旁通位置，使钻柱中泥浆循环绕过不工作马达进入环空，这样起下钻时泥浆不溢于井台上，当泥浆流量和压力达到标准设定值时，阀芯下移，关闭旁通阀孔，此时泥浆流经马达，把压力能转变成机械能；当泥浆流量值过小或停泵时，所产生的压力不足以克服弹簧力和静摩擦力时，弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔又处于开启位置，螺杆钻具的马达为容积式，决定钻具性能的因素是马达的输入流量和作用于两端的压力降，而不是钻井液的类型，并且钻井液中的固相含砂量不超过1％。
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| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20130605 Termination date: 20171215 |