CN204200075U - 减振增压钻井马达 - Google Patents

Abstract

本实用新型的减振增压钻井马达主要由外壳体、液动机构、传动轴、弹簧、单向阀和中心筒组成；其中，液动机构安装在外壳体内部，与传动轴上部连接；传动轴上、下间隔加工径向旁通孔，传动轴内腔下端安装单向阀；中心筒轴向滑动密封配合在外壳体内，中心筒上部与传动轴搭接并形成轴向限位滑动密封配合，中心筒顶部与外壳体的内凸沿之间安装弹簧，中心筒内设增压腔，中心筒的增压腔外加工有上下贯通的流道槽，中心筒的下部设有连接头。本实用新型不仅能有效提高钻井速度，还能保护钻头、稳定钻压，防止井下复杂情况的发生，提高井眼轨迹的控制能力，有助于缩短钻井周期，降低钻井综合成本，实现油气资源的高效开发。

Description

减振增压钻井马达

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探装置领域，尤其是一种减振增压钻井马达。 

背景技术

井下动力马达仍是目前国内外主要应用的钻井工具，在石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探等行业领域内，承担了95％以上的钻井施工任务。但在钻井过程中，现有井下动力马达除提供钻头破岩的转速和扭矩外，不具备其他高效破岩的功能。研究结果与现场实践表明，提高井底钻头喷嘴的水射流喷射压力，能够促进岩石内部的微裂缝快速扩展，并连通形成大裂缝，从而降低了岩石的抗破碎强度，有助于钻头切削齿快速进行剥离。现阶段增加钻井液压力的方法主要有两种方法，一种就是在地面通过大功率大排量高压泵形成高压钻井液，这种方式已经得到了钻井现场试验的证明，这种地面增压的方式可以有效的提高石油钻井的机械钻速。但是由于设备和成本等问题的限制，现阶段该技术很难在油田得到广泛的应用。另外一种就是通过井下增压的方式，将井下一部分的钻井液或者全部的钻井液增压，从而到达高压射流破岩的方式。现阶段井下增压的方式有很多种，其中活塞类型的增压器需要用到复杂的换向机构，这样就影响到了增压装置的寿命和工作效率，而且由于井下空间的限制，复杂结构的增压装置很难在井下发挥应有的作用，而且大部分的井下增压钻井装置动力的来源都是钻井液的能量，由于井下钻井液的能量有限，当井深较深时，循环管路钻井液的压力损耗变大，这样传递到井底的钻井液能量就很小了， 这样就严重影响了井下增压装置的工作效果。井底钻头破岩时，由于岩石的不均质及钻头结构形状的原因，极易引发钻头振动情况，产生“跳钻”，导致钻压不稳，降低钻头的使用寿命，而常规减振工具不能安装在动力钻具与钻头之间，使得目前国内外在利用井下动力钻具钻井过程中，无法实现井底高压水射流破岩和减缓钻头振动的工艺技术。根据井下动力马达的结构特点，不能够简单的将水射流增压装置与减振装置与井下动力马达组合连接，不仅达不到提高钻井速度的目的，还可能影响马达的使用效果或引发井下安全事故的发生。因此急需设计研发一种结构简单，性能可靠，控制精度高，操作方便的减振增压钻井马达，这对于发挥井下动力马达技术优势，进一步提高钻井破岩的效率，提升我国动力马达钻井的工艺技术水平，增强国际竞争力，形成具有自主知识产权的脉动低压旋冲钻井马达技术具有重要的经济价值和社会价值。 

发明内容

本实用新型的目的是为了进一步提高井下动力马达的破岩效率，充分发挥高压射流破岩的技术优势，同时减缓振动提高钻压稳定性，保护钻头，降低钻井综合成本，提供一种减振增压钻井马达。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

减振增压钻井马达主要由外壳体1、液动机构2、传动轴4、弹簧5、单向阀10和中心筒11组成；其中，液动机构2安装在外壳体1内部，与传动轴4上部连接；传动轴4上、下间隔加工径向旁通孔，传动轴4内腔下端安装单向阀10；中心筒11轴向滑动密封配合在外壳体1内，中心筒11上部与传动轴4搭接并形成轴向限位滑动密封配合，中心筒11顶部与外壳体1的内凸沿之间安装弹簧5，中心筒11内设增压腔13，中心筒11的增压腔13外加工有上下 贯通的流道槽。 

上述方案进一步包括： 

所述液动机构2是由定子和转子组成，其转子通过联轴器与传动轴4连接。 

中心筒11与传动轴4搭接处通过花键6、花键槽8配合。 

外壳体1上端设有外螺纹接头，中心筒11下端设有内螺纹接头，中心筒11与外壳体1和传动轴之间分别安装密封装置。 

本实用新型的工作原理和效果： 

开始钻井施工时，钻井液首先到达液动机构，液动机构在钻井液的压力作用下开始旋转，驱动传动轴旋转，通过花键副驱动中心筒转动，钻井液经过液动机构后，通过传动轴上部的旁通孔进入传动轴内部，此时一部分钻井液经过传动轴下部的旁通孔进入中心筒到达钻头，一部分钻井液经过传动轴下端的单向阀进入增压腔。当发生振动时，中心筒向上运动，压缩弹簧，由于传动轴安装在中心筒内，此时与中心筒形成活塞运动，就会压缩增压腔内的钻井液，迫使这部分钻井液以高压高速的状态经钻头喷嘴喷出，形成高压射流。由于振动引发“跳钻”，钻头瞬间脱离井底，在弹簧回复力和钻头重力的共同作用下，中心筒向下运动，单向阀关闭，钻井液再次进入增压腔，完成一次减振增压的过程，随着振动的不断发生，上述过程重复循环，既减缓了钻头振动，保护了钻头，又利用振动能量增加了钻井液的喷射压力，化害为利，达到了提高钻井速度的目的。根据统计结果，平均单井节省钻井周期15-20天，钻井效率提高59％，且钻井质量符合设计标准，实现了低能耗、高效率的钻井目的。 

同时，减振增压钻井马达还具有结构设计简单、性能可靠、操作方便等特点。 

附图说明

图1是依据本实用新型所提出的减振增压钻井马达结构示意图。 

图2是依据本实用新型所提出的减振增压钻井马达A-A截面示意图。 

图中1-外壳体、2-液动装置、3-旁通孔、4-传动轴、5-弹簧、6-花键、7-旁通孔、8-花键槽、9-密封装置、10-单向阀、11-中心筒、12-密封装置、13-增压腔。 

具体实施方式

下面结合附图来详细描述本发明。 

如图1，液动机构(转子和定子组成)2安装在外壳体1内部，与传动轴4上部连接，传动轴4上部加工旁通孔3，传动轴4上加工花键6，传动轴4下部加工旁通孔7，传动轴4下端安装单向阀10，外壳体1与中心筒11之间安装弹簧5，中心筒11内加工增压腔13，中心筒11上加工花键槽8，花键槽8与花键6配合构成花键副，传动轴4与中心筒11之间安装密封装置9，中心筒11与外壳体1之间安装密封装置12。 

其工作流程是开始钻井施工时，钻井液首先到达液动机构2，液动机构2在钻井液的压力作用下开始旋转，驱动传动轴4旋转，通过花键副驱动中心筒11转动，钻井液经过液动机构2后，通过传动轴4上部的旁通孔3进入传动轴4内部，此时一部分钻井液经过传动轴4下部的旁通孔7进入中心筒11到达钻头，一部分钻井液经过传动轴4下端的单向阀10进入增压腔13。当发生振动时，中心筒11向上运动，压缩弹簧，由于传动轴4安装在中心筒11内，此时与中心筒11形成活塞运动，就会压缩增压腔13内的钻井液，迫使这部分钻井液以高压高速的状态经钻头喷嘴喷出，形成高压射流。由于振动引发“跳钻”，钻头瞬 间脱离井底，在弹簧回复力和钻头重力的共同作用下，中心筒11向下运动，单向阀10关闭，钻井液再次进入增压腔13，完成一次减振增压的过程，随着振动的不断发生，上述过程重复循环，既减缓了钻头振动，保护了钻头，又利用振动能量增加了钻井液的喷射压力，化害为利，达到了提高钻井速度的目的。 

Claims (4)

1.减振增压钻井马达，其特征在于：主要由外壳体(1)、液动机构(2)、传动轴(4)、弹簧(5)、单向阀(10)和中心筒(11)组成；其中，液动机构(2)安装在外壳体(1)内部，与传动轴(4)上部连接；传动轴(4)上、下间隔加工径向旁通孔(3，7)，传动轴(4)内腔下端安装单向阀(10)；中心筒(11)轴向滑动密封配合在外壳体(1)内，中心筒(11)上部与传动轴(4)搭接并形成轴向限位滑动密封配合，中心筒(11)顶部与外壳体(1)的内凸沿之间安装弹簧(5)，中心筒(11)内设增压腔(13)，中心筒(11)的增压腔(13)外加工有上下贯通的流道槽。 

2.根据权利要求1所述的减振增压钻井马达，其特征在于：所述液动机构(2)是由定子和转子组成，其转子通过联轴器与传动轴(4)连接。 

3.根据权利要求1或2所述的减振增压钻井马达，其特征在于：中心筒(11)与传动轴(4)搭接处通过花键(6)、花键槽(8)配合。 

4.根据权利要求3所述的减振增压钻井马达，其特征在于：外壳体(1)上端设有外螺纹接头，中心筒(11)的下部设有内螺纹接头，中心筒(11)与外壳体(1)和传动轴(4)之间分别安装密封装置(12，9)。