CN115613988A - 一种连续油管用马达及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续油管用马达及使用方法，该马达包括外部壳体以及安装在外部壳体内的内部传动构件，所述外部壳体是由依次螺纹连接在一起的短节、动力壳体、绕轴壳体、传动轴壳体以及端套构成；所述内部传动构件是由依次螺纹连接在一起的转子、绕轴以及传动轴构成，在动力壳体内固定安装有与转子对应的橡胶定子，在绕轴壳体与绕轴之间安装有上补心套，在端套与传动轴之间安装有下补心套，在传动轴壳体与传动轴之间分别安装有滚柱轴承组件和油浴式轴承组件。本发明通过在马达总成中同时增加定子和转子头数，使得转子向传动轴输出一个较低的转速，从而带动传动轴下部连接的打捞工具旋转，能够较易地引导落鱼头进入打捞工具。

Description

一种连续油管用马达及使用方法

技术领域

本发明涉及一种连续油管用马达及使用方法，尤其涉及一种在水平井和大斜度井使用连续油管用马达，属于油田井下修井作业技术领域。

背景技术

在水平井和大斜度井，用常规井内管柱受“钟摆力”作用，导致贴近井壁底边磨擦面积大，井口的上提力和扭矩都无法有效地传递到井下水平段。连续油管是挠性管，很方便的下入丼内，但连续油管不能旋转，在进行钻井、修井作业时又需要提供旋转动力。

常规螺杆马达是一种大扭矩大转速钻井用螺杆马达，在磨铣作业和切割作业管具组合时，若携带常规螺杆马达及井底工具进行旋转，往往会因常规螺杆马达转速过快，导致井底工具如磨鞋和割刀严重损坏而造成井下事故，因此常规螺杆马达不适用水平井和大斜度井。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续油管用马达及使用方法，它可以给连续油管提供低转速的旋转动力，实现井下连续油管磨铣作业和连续油管切割作业，以克服了现有技术中的不足。

本发明的技术方案：一种连续油管用马达，包括外部壳体以及安装在外部壳体内的内部传动构件，所述外部壳体是由依次螺纹连接在一起的短节、动力壳体、绕轴壳体、传动轴壳体以及端套构成；所述内部传动构件是由依次螺纹连接在一起的转子、绕轴以及传动轴构成，在动力壳体内固定安装有与转子对应的橡胶定子，在绕轴壳体与绕轴之间安装有上补心套，在端套与传动轴之间安装有下补心套，在传动轴壳体与传动轴之间分别安装有滚柱轴承组件和油浴式轴承组件。

进一步，所述转子的外壁设置有外螺旋槽，在橡胶定子的内壁上设置有与外螺旋槽螺距相等的内螺旋槽，且外螺旋槽与内螺旋槽错位布置。

进一步，所述绕轴的上部与动力壳体以及绕轴壳体之间预留有过流腔，在绕轴的下部开设有与传动轴中心孔连通的沉孔，在沉孔的侧壁上开设有与过流腔连通的过流孔。

进一步，所述滚柱轴承组件包括依次套在传动轴上的调整垫、挡圈以及长轴套，在长轴套的上端内壁上开设有一组第一半圆槽，在传动轴上端外螺纹端面上开设有一组与第一半圆槽对应的第二半圆槽，所述第一半圆槽与第一半圆槽形成圆孔，在每个圆孔内安装有与传动轴滚动接触的销轴，且销轴的端部与挡圈接触。

进一步，所述油浴式轴承组件包括设置在传动轴壳体内壁上的环形凸台以及套在传动轴上的长轴套和短轴套，在环形凸台的径向开设有注油孔，在注油孔中螺纹连接有油堵，在环形凸台的轴向穿入有一组连接轴，在该组连接轴的两端对称地连接有两个止动盘，在传动轴上且位于两个止动盘之间套有短轴套，在长轴套的下端开设有过油孔，在长轴套的上部套有封油活塞，在传动轴上且位于下部止动盘的下部还套有止退环，在止退环与传动轴之间嵌入有钢珠。

更进一步，所述封油活塞包括套在长轴套上的内套，且内套上端通过定位键与传动轴壳体内壁上的滑槽滑动连接，在内套与长轴套之间分别安装有防尘密封圈A和第五密封圈，在内套与传动轴壳体之间安装有第四密封圈。

更进一步，所述止动盘与长轴套或止退环之间安装有耐磨垫。

同时，本发明还提供一种基于上述连续油管用马达的使用方法，首先使高压泥浆进入橡胶定子和转子之间的螺旋槽中，通过高压泥浆驱动转子转动并输出扭矩，进而带动绕轴以及传动轴一同转动，同时通过绕轴上的上补心套以及传动轴上的下补心套分别对绕轴和传动轴进行偏心补心，将偏心转动转化为定轴转动，再将扭矩沿着中心线传递到传动轴上，最后由传动轴带动工具末端的磨鞋或割刀进行磨铣或切割作业。

上述方法中，所述橡胶定子和转子构成基于莫锘原理的水力驱动马达，所述水力驱动马达设置有三级以上。

由于采用上述技术方案，本发明的优点在于：

1、本发明的连续油管用马达无旁通阀和万向轴，结构简单合理。

2、本发明的连续油管用马达应用连续油管磨铣技术和连续油管切割技术，能够实现常规技术手段难以实现的作业，可应用于磨铣、扩孔、切割、套铣或其它任何需要井底工具旋转的作业中。

3、本发明的连续油管用马达通过在马达总成中同时增加定子和转子头数，使得转子向传动轴输出一个较低的转速，从而带动传动轴下部连接的打捞工具旋转，能够较易地引导落鱼头进入打捞工具。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是滚柱轴承组件的结构示意图；

图3是油浴式轴承组件的结构示意图。

附图标记说明：1-短节；2-第一密封圈；3-定子；4-转子；5-绕轴；6-第二密封圈；7-绕轴壳体；8-第三密封圈；9-定位键；10-内套；11-调整垫；12-挡圈；13-防尘密封圈A；14-销轴；15-第四密封圈；16-第五密封圈；17-长轴套；18-传动轴壳体；19-第六密封圈；20-耐磨垫；21-止动盘；22-连接轴；23-油堵；24-短轴套；25-止退环；26-钢珠；27-第七密封圈；28-端套；29-耐磨环；30-第八密封圈；31-防尘密封圈B；32-传动轴；33-过流孔；34-动力壳体；35-上补心套；36-下补心套；37-过流腔；38-沉孔；39-过油孔；40-环形凸台。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的实施例：参见图1，本发明的连续油管用马达，包括外部壳体以及安装在外部壳体内的内部传动构件，所述外部壳体是由依次螺纹连接在一起的短节1、动力壳体34、绕轴壳体7、传动轴壳体18以及端套28构成；所述内部传动构件是由依次螺纹连接在一起的转子4、绕轴5以及传动轴32构成，在动力壳体34内固定安装有与转子4对应的橡胶定子3，在绕轴壳体7与绕轴5之间安装有上补心套35，在端套28与传动轴32之间安装有下补心套36，在传动轴壳体18与传动轴32之间分别安装有滚柱轴承组件和油浴式轴承组件。

所述转子4的外壁设置有外螺旋槽，在橡胶定子3的内壁上设置有与外螺旋槽螺距相等的内螺旋槽，且外螺旋槽与内螺旋槽的一个导程组成一个密封腔，也称一级。转子4与橡胶定子3相互啮合，是两者的导程差而形成的螺旋密封线，同时形成密封腔，随着转子4在橡胶定子3中转动，密封腔沿着轴向移动，不断生成与消失，完成其能量转换，这样便可使橡胶定子3和转子4构成基于莫锘原理的水力驱动马达，水力驱动马达输出的扭矩与马达压降成正比，转速与流量成正比。水力驱动马达同时增加橡胶定子3和转子4上螺旋槽的头数来降低转速，水力驱动马达的级数来增加马达扭矩，本马达所需的工作压力和流量采用与磨鞋的转速或割刀的转速及扭矩相匹配，以获得最佳转速及扭矩，最佳转速及扭矩可以更好实现井下连续油管磨铣作业和连续油管切割作业。

所述绕轴5的上部与动力壳体34以及绕轴壳体7之间预留有过流腔37，在绕轴5的下部开设有与传动轴32中心孔连通的沉孔38，在沉孔38的侧壁上开设有与过流腔37连通的过流孔33，这样便可使经过水力驱动马达的泥浆依次通过过流腔37和过流孔33后，从传动轴32中心孔排出。

参见图2，所述滚柱轴承组件包括依次套在传动轴32上的调整垫11、挡圈12以及长轴套17，在长轴套17的上端内壁上开设有一组第一半圆槽，在传动轴32上端外螺纹端面上开设有一组与第一半圆槽对应的第二半圆槽，所述第一半圆槽与第一半圆槽形成圆孔，在每个圆孔内安装有与传动轴32滚动接触的销轴14，且销轴14的端部与挡圈12接触。本发明通过滚柱轴承组件防止传动轴32产生绕动，保证连续油管用马达运行平稳。

参见图3，所述油浴式轴承组件包括设置在传动轴壳体18内壁上的环形凸台40以及套在传动轴32上的长轴套17和短轴套24，在环形凸台40的径向开设有注油孔，在注油孔中螺纹连接有油堵23，在环形凸台40的轴向穿入有一组连接轴22，在该组连接轴22的两端对称地连接有两个止动盘21，在传动轴32上且位于两个止动盘21之间套有短轴套24，在长轴套17的下端开设有过油孔39，在长轴套17的上部套有内套10形成封油活塞，在传动轴32上且位于下部止动盘21的下部还套有止退环25，在止退环25与传动轴32之间嵌入有钢珠26。另外，钢珠26与止退环25构成了止推轴承，该止推轴承很容易更换，降低了维修工具的费用，相应降低了油田客户的维修成本，达到了降本增效的效果。

所述封油活塞包括套在长轴套17上的内套10，且内套10上端通过定位键9与传动轴壳体18内壁上的滑槽滑动连接，在内套10与长轴套17之间分别安装有防尘密封圈A13和第五密封圈16，在内套10与传动轴壳体18之间安装有第四密封圈15。所述止动盘21与长轴套17或止退环25之间安装有耐磨垫20。本发明采用了油浴式轴承组件提升了连续油管用马达的耐磨性能和耐冲击性能，增强了导程及密封能力，提高了能量转换效率，并延长了轴的工作寿命。

另外，为了提高各部件之间的密封性能，在短节1和动力壳体34的连接处安装有第一密封圈2，在动力壳体34与绕轴壳体7的连接处安装有第二密封圈6，在绕轴壳体7与传动轴壳体18的连接处安装有第三密封圈8，在传动轴壳体18与端套28的连接处安装有第七密封圈27，在长轴套17的下端与传动轴32之间安装有第六密封圈19。

本发明的工作原理：

本发明的连续油管用马达应用在连续油管磨铣技术上，是指连续油管作业机驱动连续油管及其前端的磨铣工具串到达目标位置后，通过地面设备泵注工作液，工作液通过连续油管进入工具串(连续油管+连接器+双瓣单流阀+液压丢手+液压锚定器+修井螺杆马达+磨铣工具)驱动连续油管用马达，进而带动磨铣工具转动，再通过合理工作压差和钻压控制，使磨铣工具在钻压作用下能自动吃入待磨铣落物，在扭矩作用下能向前移动对其进行剪切磨铣。

具体实施时，首先使高压泥浆进入橡胶定子3和转子4之间的螺旋槽中，通过高压泥浆驱动转子4转动并输出扭矩，进而带动绕轴5以及传动轴32一同转动，同时通过绕轴5上的上补心套35以及传动轴32上的下补心套36分别对绕轴5和传动轴32进行偏心补心，将偏心转动转化为定轴转动，再将扭矩沿着中心线传递到传动轴32上，最后由传动轴32带动工具末端的磨铣工具或割刀工具进行磨铣或切割作业。因此，本发明可以实现在大斜度井和水平井中连续油管磨铣作业和连续油管切割作业，也可以应用在水平井和大斜度井进行扩孔、套铣或其它任何需要井底工具旋转的作业中。

Claims (9)

1.一种连续油管用马达，包括外部壳体以及安装在外部壳体内的内部传动构件，其特征在于：所述外部壳体是由依次螺纹连接在一起的短节(1)、动力壳体(34)、绕轴壳体(7)、传动轴壳体(18)以及端套(28)构成；所述内部传动构件是由依次螺纹连接在一起的转子(4)、绕轴(5)以及传动轴(32)构成，在动力壳体(34)内固定安装有与转子(4)对应的橡胶定子(3)，在绕轴壳体(7)与绕轴(5)之间安装有上补心套(35)，在端套(28)与传动轴(32)之间安装有下补心套(36)，在传动轴壳体(18)与传动轴(32)之间分别安装有滚柱轴承组件和油浴式轴承组件。

2.根据权利要求1所述的连续油管用马达，其特征在于：所述转子(4)的外壁设置有外螺旋槽，在橡胶定子(3)的内壁上设置有与外螺旋槽螺距相等的内螺旋槽，且外螺旋槽与内螺旋槽错位布置。

3.根据权利要求1所述的连续油管用马达，其特征在于：所述绕轴(5)的上部与动力壳体(34)以及绕轴壳体(7)之间预留有过流腔(37)，在绕轴(5)的下部开设有与传动轴(32)中心孔连通的沉孔(38)，在沉孔(38)的侧壁上开设有与过流腔(37)连通的过流孔(33)。

4.根据权利要求1所述的连续油管用马达，其特征在于：所述滚柱轴承组件包括依次套在传动轴(32)上的调整垫(11)、挡圈(12)以及长轴套(17)，在长轴套(17)的上端内壁上开设有一组第一半圆槽，在传动轴(32)上端外螺纹端面上开设有一组与第一半圆槽对应的第二半圆槽，所述第一半圆槽与第一半圆槽形成圆孔，在每个圆孔内安装有与传动轴(32)滚动接触的销轴(14)，且销轴(14)的端部与挡圈(12)接触。

5.根据权利要求1所述的连续油管用马达，其特征在于：所述油浴式轴承组件包括设置在传动轴壳体(18)内壁上的环形凸台(40)以及套在传动轴(32)上的长轴套(17)和短轴套(24)，在环形凸台(40)的径向开设有注油孔，在注油孔中螺纹连接有油堵(23)，在环形凸台(40)的轴向穿入有一组连接轴(22)，在该组连接轴(22)的两端对称地连接有两个止动盘(21)，在传动轴(32)上且位于两个止动盘(21)之间套有短轴套(24)，在长轴套(17)的下端开设有过油孔(39)，在长轴套(17)的上部套有内套(10)形成封油活塞，在传动轴(32)上且位于下部止动盘(21)的下部还套有止退环(25)，在止退环(25)与传动轴(32)之间嵌入有钢珠(26)。

6.根据权利要求5所述的连续油管用马达，其特征在于：所述封油活塞包括套在长轴套(17)上的内套(10)，且内套(10)上端通过定位键(9)与传动轴壳体(18)内壁上的滑槽滑动连接，在内套(10)与长轴套(17)之间分别安装有防尘密封圈A(13)和第五密封圈(16)，在内套(10)与传动轴壳体(18)之间安装有第四密封圈(15)。

7.根据权利要求5所述的连续油管用马达，其特征在于：所述止动盘(21)与长轴套(17)或止退环(25)之间安装有耐磨垫(20)。

8.一种基于权利要求1～7任意一项所述的连续油管用马达的使用方法，其特征在于：首先使高压泥浆进入橡胶定子(3)和转子(4)之间的螺旋槽中，通过高压泥浆驱动转子(4)转动并输出扭矩，进而带动绕轴(5)以及传动轴(32)一同转动，同时通过绕轴(5)上的上补心套(35)以及传动轴(32)上的下补心套(36)分别对绕轴(5)和传动轴(32)进行偏心补心，将偏心转动转化为定轴转动，再将扭矩沿着中心线传递到传动轴(32)上，最后由传动轴(32)带动工具末端的磨鞋或割刀进行磨铣或切割作业。

9.根据权利要求8所述的连续油管用马达的使用方法，其特征在于：所述橡胶定子(3)和转子(4)构成基于莫锘原理的水力驱动马达，所述水力驱动马达设置有三级以上。

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