CN106762357A - 一种带有喷嘴的涡轮钻具中空马达 - Google Patents

一种带有喷嘴的涡轮钻具中空马达 Download PDF

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Abstract

一种带有喷嘴的涡轮钻具中空马达，属于钻井设备技术领域，它包括上接头、涡轮马达主轴、锁紧螺母、主轴调整垫圈、壳体调整垫圈、径向扶正轴承动圈、径向扶正轴承静圈、涡轮定子、涡轮转子和涡轮马达壳体；所述上接头安装在涡轮马达壳体上端，在涡轮马达壳体内壁中从上至下依次装配壳体调整垫圈、径向扶正轴承静圈和涡轮定子；所述锁紧螺母、主轴调整垫圈、径向扶正轴承动圈和涡轮转子从上至下依次套装在涡轮马达主轴上，所述锁紧螺母配装在涡轮马达主轴的上端；其特别之处在于：所述锁紧螺母与涡轮马达主轴均为中空结构，在锁紧螺母的内孔中配装可拆换的喷嘴。本发明可在钻井现场更换具有不同直径大小的喷嘴，满足了钻井液排量调整的需求。

Description

一种带有喷嘴的涡轮钻具中空马达
技术领域
本发明涉及一种涡轮钻具，尤其是一种带有喷嘴的涡轮钻具中空马达，属于钻井设备技术领域。
背景技术
涡轮钻具是一种常见的石油天然气与地质钻探用井下动力钻具，其作用是将钻井液的液体压力能量转变为机械能量，驱动钻头转动以破碎井底岩石。涡轮钻具的输出特性参数(压降P、转速n、扭矩M和功率N)与钻井液排量Q、钻井液密度γ等密切相关，其中，涡轮压降P与钻井液排量Q成平方关系，与钻井液密度γ成正比直线关系；转速n与钻井液排量Q成正比直线关系；扭矩M与钻井液排量Q成平方关系，与钻井液密度γ成正比直线关系；功率N与钻井液排量Q成立方关系，与钻井液密度γ成正比直线关系。显然，钻井液排量Q、钻井液密度γ会显著影响涡轮钻具的输出特性参数(压降P、转速n、扭矩M和功率N)。
目前，采用涡轮钻具进行复合钻井时机械钻速往往很快(有时超过50～100m/h)，井底钻头破岩量非常大，若不及时将已破碎岩屑清离井底，排除井眼，必定会造成沉砂卡钻等钻井复杂或事故。为了保证井下安全，通常采用加大钻井液排量Q，增加环空钻井液返速以提高岩屑举升效率，避免岩屑在井眼内的堆积。由于现有涡轮钻具马达主轴及锁紧螺母不是中空的，钻井液排量Q的增加会使涡轮钻具压降P大幅度增加，钻井泵实际工作泵压可能会超过其额定泵压，对钻井泵造成损坏。另外，钻井过程中经常会遇到异常高压地层，为了平衡地层压力，需要大幅度增加钻井液密度γ。同样，钻井液密度γ的增加也会使涡轮钻具压降P直线增加，钻井泵实际工作泵压可能会超过其额定泵压。因此，急需一种钻井液排量Q可调节的涡轮钻具。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种带有喷嘴的涡轮钻具中空马达，以解决现有涡轮钻具钻井液排量不能调节的问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种带有喷嘴的涡轮钻具中空马达，包括上接头、涡轮马达主轴、锁紧螺母、主轴调整垫圈、壳体调整垫圈、径向扶正轴承动圈、径向扶正轴承静圈、涡轮定子、涡轮转子和涡轮马达壳体；所述上接头安装在涡轮马达壳体上端，在涡轮马达壳体内壁中从上至下依次装配壳体调整垫圈、径向扶正轴承静圈和涡轮定子；所述锁紧螺母、主轴调整垫圈、径向扶正轴承动圈和涡轮转子从上至下依次套装在涡轮马达主轴上，涡轮转子与涡轮定子相对布置，所述锁紧螺母配装在涡轮马达主轴的上端；其特别之处在于：所述锁紧螺母与涡轮马达主轴均为中空结构，在锁紧螺母的内孔中配装可拆换的喷嘴。
如上所述一种带有喷嘴的涡轮钻具中空马达，所述锁紧螺母的内孔中还设置挡圈，所述挡圈位于所述喷嘴上面。
如上所述一种带有喷嘴的涡轮钻具中空马达，所述锁紧螺母的内孔壁上设有卡槽，所述挡圈为孔用弹性挡圈，所述孔用弹性挡圈卡装在锁紧螺母内孔壁的卡槽中。
如上所述一种带有喷嘴的涡轮钻具中空马达，所述锁紧螺母的内孔壁上设有内螺纹，所述挡圈外壁上设置与所述内螺纹配合的外螺纹，挡圈通过螺纹连接结构安装在锁紧螺母的内孔壁上。
本发明在采用上述技术方案后，具有如下技术进步的效果：
本发明将涡轮马达主轴和锁紧螺母设计成中空结构，且在锁紧螺母内孔中设置有可换喷嘴和孔用弹性挡圈或带螺纹的挡圈，可在钻井现场更换具有不同直径大小的喷嘴，以满足钻井液排量调整需要。需要增加排量Q时，可将小直径喷嘴更更换成大直径喷嘴，让增加的钻井液经过涡轮马达主轴内孔通过涡轮钻具；钻井液密度大幅度提高时，需要减小钻井液排量Q时，可将大直径喷嘴更换成稍小直径喷嘴，让通过涡轮马达主轴内孔的钻井液量减小，保证通过涡轮定转子叶栅的最小钻井液排量。这样，涡轮钻具的输出特性参数不会有较大幅度变化，钻井泵实际工作压力小于其额定泵压或钻井泵实际功率小于其额定泵功率，从而保证了钻井泵的安全运转。
附图说明
图1是本发明第一实施例结构示意图；
图2是图1中I处结构放大图；
图3是本发明第二实施例结构示意图；
图4是图3中II处结构放大图。
图中各标号表示为：1、上接头，2、挡圈，3、喷嘴，4、涡轮马达主轴，5、锁紧螺母，6、主轴调整垫圈，7、壳体调整垫圈，8、径向扶正轴承动圈，9、径向扶正轴承静圈，10、涡轮定子，11、涡轮转子，12、涡轮马达壳体。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：
一种带有喷嘴的涡轮钻具中空马达，如图1、图3所示，包括上接头1、涡轮马达主轴4、锁紧螺母5、主轴调整垫圈6、壳体调整垫圈7、径向扶正轴承动圈8、径向扶正轴承静圈9、涡轮定子10、涡轮转子11和涡轮马达壳体12；所述上接头1安装在涡轮马达壳体12的上端，在涡轮马达壳体12内壁中从上至下依次装配壳体调整垫圈7、径向扶正轴承静圈9和涡轮定子10；所述锁紧螺母5、主轴调整垫圈6、径向扶正轴承动圈8和涡轮转子11从上至下依次套装在涡轮马达主轴4上，涡轮转子11与涡轮定子10相对布置，所述锁紧螺母5配装在涡轮马达主轴4的上端；其特别之处在于：所述锁紧螺母5与涡轮马达主轴4均为中空结构，在锁紧螺母5的内孔中配装喷嘴3和挡圈2，所述挡圈2位于所述喷嘴3上面。
参看图1、图2，本发明的第一实施例为：在锁紧螺母5的内孔壁上设有卡槽，所述挡圈2为孔用弹性挡圈，所述孔用弹性挡圈卡装在锁紧螺母5内孔壁的卡槽中。
参看图3、图4，本发明的第二实施例为：锁紧螺母5的内孔壁上设有内螺纹，所述挡圈2外壁上设置与所述内螺纹配合的外螺纹，挡圈2通过螺纹连接结构安装在锁紧螺母5的内孔壁上。

Claims (4)

1.一种带有喷嘴的涡轮钻具中空马达，包括上接头(1)、涡轮马达主轴(4)、锁紧螺母(5)、主轴调整垫圈(6)、壳体调整垫圈(7)、径向扶正轴承动圈(8)、径向扶正轴承静圈(9)、涡轮定子(10)、涡轮转子(11)和涡轮马达壳体(12)；所述上接头(1)安装在涡轮马达壳体(12)的上端，在涡轮马达壳体(12)内壁中从上至下依次装配壳体调整垫圈(7)、径向扶正轴承静圈(9)和涡轮定子(10)；所述锁紧螺母(5)、主轴调整垫圈(6)、径向扶正轴承动圈(8)和涡轮转子(11)从上至下依次套装在涡轮马达主轴(4)上，涡轮转子(11)与涡轮定子(10)相对布置，所述锁紧螺母(5)配装在涡轮马达主轴(4)的上端；其特征在于：所述锁紧螺母(5)与涡轮马达主轴(4)均为中空结构，在锁紧螺母(5)的内孔中配装可拆换的喷嘴(3)。
2.根据权利要求1所述的带有喷嘴的涡轮钻具中空马达，其特征在于：所述锁紧螺母(5)的内孔中还设置挡圈(2)，所述挡圈(2)位于所述喷嘴(3)上面。
3.根据权利要求2所述的带有喷嘴的涡轮钻具中空马达，其特征在于：所述锁紧螺母(5)的内孔壁上设有卡槽，所述挡圈(2)为孔用弹性挡圈，所述孔用弹性挡圈卡装在锁紧螺母(5)内孔壁的卡槽中。
4.根据权利要求2所述的带有喷嘴的涡轮钻具中空马达，其特征在于：所述锁紧螺母(5)的内孔壁上设有内螺纹，所述挡圈(2)外壁上设置与所述内螺纹配合的外螺纹，挡圈(2)通过螺纹连接结构安装在锁紧螺母(5)的内孔壁上。
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