CN213899164U - 水平推进装置 - Google Patents

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童力峰
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Abstract

一种水平推进装置，包括：芯轴、定子涡轮组、定子涡轮组固定部、从动涡轮组、和凸轮旋转筒，所述定子涡轮组通过所述定子涡轮组通过所述定子涡轮组固定部安装到所述芯轴上，所述从动涡轮组可旋转地设置在所述芯轴上且位于所述定子涡轮组的液体流出侧，所述凸轮旋转筒位于所述从动涡轮组的远离所述定子涡轮组固定部的一侧，所述从动涡轮组带动所述凸轮旋转筒旋转，所述从动涡轮组包括从动涡轮叶片，所述从动涡轮叶片呈弧形。本实用新型通过定子涡轮叶片的形状以及数量，结合流体的密度和排量计算出相对应转子涡轮的脊形状叶片形状和相对应参数设计出转子涡轮的脊形叶片数量，而更有效的配置水平井推进器工具的使用效率及使用寿命等问题。

Description

水平推进装置
技术领域
本实用新型涉及页岩气钻井领域，特别涉及一种水平推进装置。
背景技术
现有技术中的水平推进器工具工作时，泥浆通过涡轮组产生高速旋转，使得凸轮旋转筒装置旋转后产生水力推进作用力，目前这种作用力是通过钻井泥浆密度和排量作用到涡轮产生高效的振动力。但是受到泥浆性能等因素的影响，由于设计的涡轮叶片流道的布局空间和叶片的弧面积过大限制了泥浆的流动性，因此在(泥浆密度高于1.8g/cm3)的情况下转子涡轮的叶片在高密度的泥浆作用下容易产生制动和转速降低的情况。
实用新型内容
本实用新型提供了一种水平推进装置，以解决至少一个上述技术问题。
为解决上述问题，作为本实用新型的一个方面，提供了一种水平推进装置，包括：芯轴、定子涡轮组、定子涡轮组固定部、从动涡轮组、和凸轮旋转筒，所述定子涡轮组通过所述定子涡轮组通过所述定子涡轮组固定部安装到所述芯轴上，所述从动涡轮组可旋转地设置在所述芯轴上且位于所述定子涡轮组的液体流出侧，所述凸轮旋转筒位于所述从动涡轮组的远离所述定子涡轮组固定部的一侧，所述从动涡轮组带动所述凸轮旋转筒旋转，所述从动涡轮组包括从动涡轮叶片，所述从动涡轮叶片呈弧形。
优选地，所述从动涡轮叶片的个数为8-12个。
优选地，相邻两个所述从动涡轮叶片之间的夹角为40度，所述定子涡轮组上的相邻两个定子涡轮叶片之间的夹角为60度。
优选地，所述从动涡轮叶片的外轮廓包括内圆弧和外圆弧。
优选地，所述内圆弧的半径30mm，所述外圆弧的半径为20mm,所述外轮廓的最大厚度为6.0mm.所述外轮廓的两端部的厚度为2.5mm。
优选地，所述定子涡轮组固定部包括定子涡轮组固定环和设置于所述定子涡轮组固定环内部的定子涡轮组固定轴套，所述芯轴安装在所述定子涡轮组固定轴套中。
本实用新型通过定子涡轮叶片的形状以及数量，结合流体的密度和排量计算出相对应转子涡轮的脊形状叶片形状和相对应参数设计出转子涡轮的脊形叶片数量，而更有效的配置水平井推进器工具的使用效率及使用寿命等问题。
附图说明
图1示意性地示出了本实用新型的立体图一；
图2示意性地示出了本实用新型的立体图二；
图3示意性地示出了本实用新型的端部示意图；
图4示意性地示出了图3的剖视图；
图5示意性地示出了从动涡轮组的立体图；
图6示意性地示出了从动涡轮组的主视图；
图7示意性地示出了从动涡轮组的侧视图。
图中附图标记：1、芯轴；2、定子涡轮组；3、从动涡轮组；4、凸轮旋转筒；5、从动涡轮叶片；6、定子涡轮叶片；7、定子涡轮组固定环；8、定子涡轮组固定轴套；9、节流器；10、内圆弧；11、外圆弧；12、厚度。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本实用新型提供了一种页岩气专用提速工具从动涡轮组脊形叶片，属于页岩气水平井段钻井专用提速工具内部零件涡轮组转子涡轮叶片设计及应用。
作为本实用新型的一个方面，提供了一种水平推进装置，包括：芯轴1、定子涡轮组2、定子涡轮组固定部、从动涡轮组3、和凸轮旋转筒4，所述定子涡轮组2通过所述定子涡轮组2通过所述定子涡轮组固定部安装到所述芯轴1上，所述从动涡轮组3可旋转地设置在所述芯轴1上且位于所述定子涡轮组2的液体流出侧，所述凸轮旋转筒4位于所述从动涡轮组3的远离所述定子涡轮组固定部的一侧，所述从动涡轮组3带动所述凸轮旋转筒4旋转，所述从动涡轮组3包括从动涡轮叶片5，所述从动涡轮叶片5呈弧形。优选地，所述从动涡轮叶片5的个数为8-12个。
工作时，流体经过定子涡轮组2上的相邻两个定子涡轮叶片6发生流向改变，进一步流经从动涡轮组3的从动涡轮叶片5，从而利用从动涡轮叶片5使从动涡轮组3带动凸轮旋转筒4转动产生一定的上下往复振幅。
优选地，所述定子涡轮组固定部包括定子涡轮组固定环7和设置于所述定子涡轮组固定环7内部的定子涡轮组固定轴套8，所述芯轴1安装在所述定子涡轮组固定轴套8中。
在上述技术方案中，本实用新型采用了弧形的从动涡轮叶片5构成的转子涡轮组脊形叶片，这种涡轮叶片有效增加了泥浆流速作用到脊形叶片的分流做作用力，使得能有效的结合使用现场让水平推进工具得到的水力推进的作用力更有效，输出的震动频率更大，更稳定的作用。
进一步地，本实用新型通过流体力学分析出，转子涡轮脊形叶片需要和定子涡轮组的叶片形成一定的比例。为此，优选地，相邻两个所述从动涡轮叶片5之间的夹角为40度，所述定子涡轮组2上的相邻两个定子涡轮叶片6之间的夹角为60度。优选地，所述从动涡轮叶片5的外轮廓包括内圆弧10和外圆弧11。优选地，所述内圆弧10的半径30mm，所述外圆弧11的半径为20mm,所述外轮廓的最大厚度为6.0mm.所述外轮廓的两端部的厚度12为2.5mm。在此实施例中，通过转子从涡轮组脊形叶片结合涡轮组的叶片的变量参数，从以前的涡轮整级液体动力效率又以前的78.051％，优化后的液体动力效率79.9％，从动涡轮(转子)脊形叶片的离心应力也降6MPA。当通过水力计算公式泥浆的密度，排量等参数结合定子涡轮的叶片数量，和转子涡轮叶片的数量得到一定的压耗值，通过值得变量可以计算出动涡轮(转子)的转速，以及旋转扭矩等参数，得到一定的水力推进力的频率值。这样的尺寸设计有助于转子涡轮组的旋转的转速更有效的通过流体的排量作用到内侧R30mm的圆弧面上形成一定流速，转子涡轮组的脊形叶片形成中中间的6.0mm厚度提高了叶片受到流体的冲击载荷，冲击载荷强度在12MPA的冲击压强中不会产生变形和弯曲变形。有效的提高了转子涡轮组的使用寿命。
本实用新型通过定子涡轮叶片的形状以及数量，结合流体的密度和排量计算出相对应转子涡轮的脊形状叶片形状和相对应参数设计出转子涡轮的脊形叶片数量，而更有效的配置水平井推进器工具的使用效率及使用寿命等问题。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水平推进装置，其特征在于，包括：芯轴(1)、定子涡轮组(2)、定子涡轮组固定部、从动涡轮组(3)、和凸轮旋转筒(4)，所述定子涡轮组(2)通过所述定子涡轮组(2)通过所述定子涡轮组固定部安装到所述芯轴(1)上，所述从动涡轮组(3)可旋转地设置在所述芯轴(1)上且位于所述定子涡轮组(2)的液体流出侧，所述凸轮旋转筒(4)位于所述从动涡轮组(3)的远离所述定子涡轮组固定部的一侧，所述从动涡轮组(3)带动所述凸轮旋转筒(4)旋转，所述从动涡轮组(3)包括从动涡轮叶片(5)，所述从动涡轮叶片(5)呈弧形。
2.根据权利要求1所述的水平推进装置，其特征在于，所述从动涡轮叶片(5)的个数为8-12个。
3.根据权利要求1所述的水平推进装置，其特征在于，相邻两个所述从动涡轮叶片(5)之间的夹角为40度，所述定子涡轮组(2)上的相邻两个定子涡轮叶片(6)之间的夹角为60度。
4.根据权利要求3所述的水平推进装置，其特征在于，所述从动涡轮叶片(5)的外轮廓包括内圆弧(10)和外圆弧(11)。
5.根据权利要求4所述的水平推进装置，其特征在于，所述内圆弧(10)的半径30mm，所述外圆弧(11)的半径为20mm,所述外轮廓的最大厚度为6.0mm.所述外轮廓的两端部的厚度为2.5mm。
6.根据权利要求1所述的水平推进装置，其特征在于，所述定子涡轮组固定部包括定子涡轮组固定环(7)和设置于所述定子涡轮组固定环(7)内部的定子涡轮组固定轴套(8)，所述芯轴(1)安装在所述定子涡轮组固定轴套(8)中。
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