CN1888372A - 一种全金属定子螺杆钻具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全金属定子螺杆钻具，由旁通阀总成、螺杆马达总成、挠性万向轴总成和传动轴总成依次连接组成，螺杆马达总成包括定子和位于定子型腔内的转子，所述定子由金属材料制成，定子的内外壁均有螺旋槽，其内部和转子形成螺旋曲面型腔，其外部供钻井液流通。本发明用全金属定子取代常规的橡胶定子，钻井液可以从定子外壁槽内返回，改善了螺杆钻具工作时的散热性能，保证了钻具的型线及密封性能；全金属定子承压能力高，因而长度较短，适合大斜度井、多分枝井等，可以在不影响钻具转速的情况下提高携岩能力。本发明结构简单，使用可靠，具有寿命长、耐高温的特点，特别适用于高温井、地热井等，具有广泛的应用前景。

Description

一种全金属定子螺杆钻具

技术领域

本发明涉及一种石油钻井用螺杆钻具。

背景技术

螺杆马达是目前最广泛使用的一种井下动力钻具，主要用于定向井、水平井的造斜及扭方位施工，一部分也用于直井反扣或侧钻作业中。美国50年代中期开始研制螺杆钻具，1962年用于生产，不同厂家生产的有迪纳钻具(Smith公司)、纳维钻具(Christensen公司)和波斯钻具，其基本原理都是基于容积式马达。目前常规螺杆钻具的定子均由橡胶形成，承压能力低、不耐磨、不能耐高温。只是内部结构和技术参数略有不同。近10年来，随着水平井、径向井、分支水平井的大量涌现，特别是高温井、地热井的出现，使常规的螺杆钻具满足不了生产的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全金属定子螺杆钻具，具有寿命长、钻具长度短、耐高温的特点，克服了现有技术的不足，可用于钻特殊工艺井，如定向井、大斜度井、大位移井、多分支井、高温井、地热井等。

本发明的技术方案是：螺杆钻具主要由旁通阀总成、螺杆马达总成、挠性万向轴总成和传动轴总成组成。马达是由一个钻井液驱动的容积式动力机，它由全金属定子和转子组成。转子是一根表面镀有耐磨蚀材料的钢制螺杆，定子是内外均有螺旋曲面的钢管。转子的下端与万向轴相连，万向轴的下端与传动轴相接。本发明提出一种全金属定子用于取代常规的橡胶定子，金属定子内外壁均有螺旋槽，其壁厚基本均匀，不仅能和转子形成螺旋曲面型腔，而且其外部还有螺旋槽，供钻井液流通。

本发明的有益效果是：本发明提出的方案是在定子内外壁上都铣出螺旋槽，基本使定子厚度均匀。由于钻井液可以从定子外壁槽内返回，改善了螺杆钻具工作时的散热性能，热变形均匀，能较好地保证钻具的型线，提高密封性能；全金属定子承压能力高，因而定子长度较短，适合与大斜度井，多分枝井等情况。可以在不影响钻具转速的情况下提高携岩能力，带出岩屑。

另外，对于不需要大流量钻井液的情况，定子外壁也可以不铣螺旋槽。定子内表面可以采用多种表面强化处理，提高其耐磨性能。

附图说明

图1是本发明结构剖面图

图2是本发明螺杆钻具传动轴总成结构剖面图

图3是图1中螺杆钻具螺杆马达A-A剖面

具体实施方式

参看图1、图2、图3。本发明螺杆钻具由旁通阀总成1、螺杆马达总成2、挠性万向轴总成3、和传动轴总成4等组成。马达是由一个钻井液驱动的容积式动力机，它由全金属定子5和转子6组成。转子6是一根表面镀有耐磨蚀材料的钢制空心螺杆，定子5是内外均有螺旋曲面的钢管。转子6的上端与万向轴相连，万向轴的下端与传动轴相接。定子5固定，转子6在压力钻井液驱动下绕定子5的轴线作行星运动。万向轴则把转子6行星运动中的自传部分传递给传动轴，使传动轴作定轴转动，以驱动装在它下端的钻头。旁通阀装在马达的上端，其作用是在起下钻(停泵)时，由旁通口提供钻柱内外钻井液的通道。当钻具正常钻进或循环钻井液时，旁通口关闭，压力钻井液经过定子5和转子6的螺旋曲面型腔驱动转子转动。

Claims (3)

1、一种全金属定子螺杆钻具，由旁通阀总成(1)、螺杆马达总成(2)、挠性万向轴总成(3)和传动轴总成(4)依次连接组成，螺杆马达总成包括定子(5)和位于定子型腔内的转子(6)，其特征在于，所述定子(5)由金属材料制成，定子的内外壁均有螺旋槽，其内部和转子(6)形成螺旋曲面型腔，其外部供钻井液流通。

2、如权利要求1所述的螺杆钻具，其特征在于，所述转子(6)为表面镀有耐磨蚀材料的钢制螺杆。

3、如权利要求1所述的螺杆钻具，其特征在于，所述定子(5)在小排量钻井液使用时，仅在内壁具有螺旋槽。

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