CN216406680U - 一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，属于石油、天然气用井下螺杆钻具技术领域，包括：钻具本体，其包括壳体和轴杆，壳体为空心管状结构，轴杆内设有流通泥浆的泥浆通道，轴杆位于壳体内且可在壳体内转动；壳体和轴杆之间设有用于容纳卡止物的容纳空间，钻具本体处于解卡状态时，容纳空间内填充有用于将壳体的扭矩传递给轴杆的卡止物。本申请螺杆马达总成当需要解卡时从地面向钻杆内投入卡止物，卡止物下落进入钻具本体内卡住轴杆和壳体，以使轴杆跟随壳体同步转动实现解卡。同时轴杆内泥浆通道给井口环空提供一条能够循环泥浆的通道，这样既能解决钻头遇卡问题，又能解决井壁稳定性问题，可极大的降低钻井作业成本和钻井风险。

Description

一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成

技术领域

本申请涉及石油、天然气用井下螺杆钻具技术领域，特别涉及一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成。

背景技术

在石油和天然气开采过程中，螺杆钻具的应用越来越广泛，螺杆钻具带动钻头破碎地层实现钻进，螺杆钻具通过地面泥浆泵将泥浆泵入钻柱内，带动螺杆钻具马达的转子在定子内做行星运动，转子带动与其连接的万向轴和传动轴旋转，进而传动轴带动钻头旋转破碎地层。

钻头在破碎地层岩石的过程中，可能会遇到卡阻，使得钻头在井底无法上提或下压。卡钻后，通常的操作方法是提高钻柱的输入扭矩，从而提高钻头的输入扭矩，当扭矩大到足够克服阻力时，实现钻头解卡。但是，这种方法不适用于井底有动力钻具的底部钻具组合。在这种情况下，常用的解卡方式有拉拔、震击和泡酸等方法，比如通过上提钻杆对卡阻部位产生一定拉力，让钻头强行通过卡阻部位。震击器产生一定的冲击力，将岩石振松破裂后，通过上提或下压钻柱带动钻头通过卡阻部位，从而实现钻头解卡。

上述解卡方式的可靠性差，要体现在两个方面，一是解卡不成功时，唯一的选择就是从安全接头处进行卸扣，将部分钻具组合留在井底，后续再进行打捞，如果打捞未遂，则进行填井并侧钻。二是螺杆钻具卡钻的时候，由于螺杆钻具马达良好的密封性，泥浆无法正常进行循环，井壁容易失稳，造成垮塌等次生事故，进一步给起下钻造成额外的不利情况。

发明内容

本申请实施例提供一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，以解决相关技术中螺杆钻具卡钻后难以解卡、泥浆无法正常进行循环，造成垮塌次生事故的问题。

本申请实施例提供了一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，包括：

钻具本体，所述钻具本体包括壳体和轴杆，所述壳体为空心管状结构，所述轴杆内设有流通泥浆的泥浆通道，所述轴杆位于壳体内且可在所述壳体内转动；

所述壳体和轴杆之间设有用于容纳卡止物的容纳空间，所述钻具本体处于解卡状态时，所述容纳空间内填充有用于将所述壳体的扭矩传递给所述轴杆的卡止物。

在一些实施例中：所述壳体包括同轴连接的防掉壳体和定子壳体，所述轴杆包括位于防掉壳体内的防掉杆和位于所述定子壳体内的转子螺杆；

所述泥浆通道位于所述防掉杆和转子螺杆内，且泥浆通道沿防掉杆和转子螺杆的轴线方向贯穿于所述防掉杆和转子螺杆。

在一些实施例中：所述防掉杆与转子螺杆为一体加工成型结构，所述防掉杆包括与卡止物卡接的卡止段以及与转子螺杆连接的转子连接段；

所述卡止段的截面为正多边形，所述卡止段的外接圆直径小于转子连接段的直径，所述卡止段与转子连接段的连接处通过圆角或倒角过渡。

在一些实施例中：所述防掉杆的顶部设有与防掉杆螺纹连接的防掉螺母，所述防掉螺母上开设有与所述泥浆通道相通的泥浆进孔，所述防掉壳体内设有阻挡所述防掉杆掉落的台阶孔。

在一些实施例中：所述防掉杆的顶部还套设有防掉垫圈，所述防掉垫圈通过所述防掉螺母固定在所述防掉杆的顶部，所述防掉垫圈的外径大于所述台阶孔的内径。

在一些实施例中：所述防掉垫圈的外圆开设有多个便于所述卡止物下沉到所述容纳空间内的缺口。

在一些实施例中：所述防掉螺母设有与防掉杆的顶部螺纹连接的螺纹连接段，所述螺纹连接段设有与防掉杆连接的外螺纹；

所述螺纹连接段上开设有环向凹槽，所述环向凹槽上套设有与防掉杆密封连接的O型密封圈。

在一些实施例中：所述防掉螺母的顶部固定设有伸入所述泥浆进孔内的管状喷嘴，所述管状喷嘴伸出所述防掉螺母顶部的一端为尖端。

在一些实施例中：所述台阶孔与防掉杆之间形成容纳所述卡止物的容纳空间，所述台阶孔的底部设有阻挡所述卡止物下沉的台阶。

在一些实施例中：所述卡止物为钢球。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，由于本申请的螺杆马达总成设置了钻具本体，该钻具本体包括壳体和轴杆，壳体为空心管状结构，轴杆内设有流通泥浆的泥浆通道，轴杆位于壳体内且可在所述壳体内转动；在壳体和轴杆之间设有用于容纳卡止物的容纳空间，当钻具本体处于解卡状态时，容纳空间内填充有用于将壳体的扭矩传递给所述轴杆的卡止物。

因此，本申请螺杆马达总成在正常工作时钻具本体内未投入卡止物，当需要解卡时从地面向钻杆内投入卡止物，卡止物下落进入钻具本体内，卡止物在钻具本体内卡住轴杆和壳体，以使轴杆跟随壳体同步转动实现解卡。同时轴杆内泥浆通道给井口环空提供一条能够循环泥浆的通道，这样既能解决钻头遇卡问题，又能解决井壁稳定性问题，可极大的降低钻井作业成本和钻井风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的结构示意图。

附图标记：

10、壳体；11、防掉壳体；12、定子壳体；13、容纳空间；14、泥浆通道；15、台阶孔；16、台阶；

20、轴杆；21、防掉杆；21a、卡止段；21b、转子连接段；21c、倒角；22、转子螺杆；23、防掉螺母；24、泥浆进孔；25、防掉垫圈；26、管状喷嘴；27、O型密封圈；30、卡止物。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，其能解决相关技术中螺杆钻具卡钻后难以解卡、泥浆无法正常进行循环，造成垮塌次生事故的问题。

参见图1所示，本申请实施例提供了一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，包括：

钻具本体，该钻具本体包括壳体10和轴杆20，壳体10为空心管状结构，轴杆20内设有流通泥浆的泥浆通道14，轴杆20位于壳体10内且可在壳体10内转动。

壳体10和轴杆20之间设有用于容纳卡止物30的容纳空间13，钻具本体处于解卡状态时，容纳空间13内填充有用于将壳体10的扭矩传递给轴杆20的卡止物30，卡止物30优选但不限于为钢球。

本申请实施例螺杆马达总成在正常工作时钻具本体内未投入卡止物30，当需要解卡时从地面向钻杆内投入卡止物30，卡止物30下落进入钻具本体内，卡止物30在钻具本体内卡住轴杆20和壳体10，以使轴杆20跟随壳体10同步转动实现解卡。

在螺杆马达总成卡钻后利用轴杆20内泥浆通道14给井口环空提供一条能够持续循环泥浆的通道，以保证泥浆在井口环空内循环流动时支撑井壁。这样既能解决钻头遇卡问题，又能解决井壁稳定性问题，可极大的降低钻井作业成本和钻井风险。

在一些可选实施例中：参见图1所示，本申请实施例提供了一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，该螺杆马达总成的壳体10包括同轴连接的防掉壳体11和定子壳体12，防掉壳体11和定子壳体12之间通过丝扣密封连接。轴杆20包括位于防掉壳体11内的防掉杆21和位于定子壳体12内的转子螺杆22，防掉杆21在转子螺杆22的顶部跟随转子螺杆22同步旋转运动。

泥浆通道14位于防掉杆21和转子螺杆22内，且泥浆通道14沿防掉杆21和转子螺杆22的轴线方向贯穿于防掉杆21和转子螺杆22。当螺杆马达总成卡钻后转子螺杆22不能在定子壳体12内做行星旋转运动，导致泥浆不能从转子螺杆22和定子壳体12之间流动。本实施例在防掉杆21和转子螺杆22内设置了流通泥浆的泥浆通道14，即使卡钻也能保证泥浆能够在井口环空内循环流动。

在一些可选实施例中：参见图1所示，本申请实施例提供了一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，该螺杆马达总成的防掉杆21与转子螺杆22为一体加工成型结构，当然防掉杆21与转子螺杆22还可以通过螺纹可拆卸连接。防掉杆21包括与卡止物30卡接的卡止段21a以及与转子螺杆22连接的转子连接段21b。

卡止段21a的截面为正多边形，卡止段21a的截面优选但不限于为正六边形，转子连接段21b的截面为圆形。卡止段21a的外接圆直径小于转子连接段21b的直径，卡止段21a与转子连接段21b的连接处通过圆角或倒角21c过渡。

卡止段21a与防掉壳体11内壁之间的间隙构成容纳卡止物30的容纳空间13。投入容纳空间13内的卡止物30卡住卡止段21a和防掉壳体11，以使卡止段21a跟随防掉壳体11同步转动实现解卡。

在一些可选实施例中：参见图1所示，本申请实施例提供了一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，该螺杆马达总成的防掉杆21的顶部设有与防掉杆21螺纹连接的防掉螺母23，在防掉螺母23上开设有与泥浆通道14相通的泥浆进孔24，防掉壳体11内设有阻挡防掉杆21掉落的台阶孔15。台阶孔15与防掉杆21之间形成容纳卡止物30的容纳空间13，在台阶孔15的底部设有阻挡卡止物30下沉的台阶16。

防掉杆21的顶部还套设有防掉垫圈25，防掉垫圈25通过防掉螺母23固定在防掉杆21的顶部，防掉垫圈25的外径大于台阶孔15的内径，以阻挡防掉杆21从台阶孔15内脱落。在防掉垫圈25的外圆开设有多个便于卡止物30下沉到容纳空间13内的缺口(图中未画出)，以使从井口投下的卡止物30顺利的下沉进入容纳空间13内实现快速解卡。

在一些可选实施例中：参见图1所示，本申请实施例提供了一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，该螺杆马达总成的防掉螺母23设有与防掉杆21的顶部螺纹连接的螺纹连接段，在螺纹连接段设有与防掉杆21连接的外螺纹。螺纹连接段上开设有环向凹槽，在环向凹槽上套设有与防掉杆21密封连接的O型密封圈27。

防掉螺母23的顶部固定设有伸入泥浆进孔24内的管状喷嘴26，管状喷嘴26伸出防掉螺母23顶部的一端为尖端，以防止从井口投下的卡止物30堵住管状喷嘴26的入口，管状喷嘴26的尖端可设置成设定倾角的坡面。

工作原理

本申请实施例提供了一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，由于本申请的螺杆马达总成设置了钻具本体，该钻具本体包括壳体10和轴杆20，壳体10为空心管状结构，轴杆20内设有流通泥浆的泥浆通道14，轴杆20位于壳体10内且可在壳体10内转动；在壳体10和轴杆20之间设有用于容纳卡止物30的容纳空间13，当钻具本体处于解卡状态时，容纳空间13内填充有用于将壳体10的扭矩传递给轴杆20的卡止物30。

因此，本申请螺杆马达总成在正常工作时钻具本体内未投入卡止物30，当需要解卡时从地面向钻杆内投入卡止物30，卡止物30下落进入钻具本体内，卡止物30在钻具本体内卡住轴杆20和壳体10，以使轴杆20跟随壳体10同步转动实现解卡。同时轴杆20内泥浆通道14给井口环空提供一条能够循环泥浆的通道，这样既能解决钻头遇卡问题，又能解决井壁稳定性问题，可极大的降低钻井作业成本和钻井风险。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，其特征在于，包括：

钻具本体，所述钻具本体包括壳体(10)和轴杆(20)，所述壳体(10)为空心管状结构，所述轴杆(20)内设有流通泥浆的泥浆通道(14)，所述轴杆(20)位于壳体(10)内且可在所述壳体(10)内转动；

所述壳体(10)和轴杆(20)之间设有用于容纳卡止物(30)的容纳空间(13)，所述钻具本体处于解卡状态时，所述容纳空间(13)内填充有用于将所述壳体(10)的扭矩传递给所述轴杆(20)的卡止物(30)。

2.如权利要求1所述的一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，其特征在于：

所述壳体(10)包括同轴连接的防掉壳体(11)和定子壳体(12)，所述轴杆(20)包括位于防掉壳体(11)内的防掉杆(21)和位于所述定子壳体(12)内的转子螺杆(22)；

所述泥浆通道(14)位于所述防掉杆(21)和转子螺杆(22)内，且泥浆通道(14)沿防掉杆(21)和转子螺杆(22)的轴线方向贯穿于所述防掉杆(21)和转子螺杆(22)。

3.如权利要求2所述的一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，其特征在于：

所述防掉杆(21)与转子螺杆(22)为一体加工成型结构，所述防掉杆(21)包括与卡止物(30)卡接的卡止段(21a)以及与转子螺杆(22)连接的转子连接段(21b)；

所述卡止段(21a)的截面为正多边形，所述卡止段(21a)的外接圆直径小于转子连接段(21b)的直径，所述卡止段(21a)与转子连接段(21b)的连接处通过圆角或倒角(21c)过渡。

4.如权利要求2所述的一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，其特征在于：

所述防掉杆(21)的顶部设有与防掉杆(21)螺纹连接的防掉螺母(23)，所述防掉螺母(23)上开设有与所述泥浆通道(14)相通的泥浆进孔(24)，所述防掉壳体(11)内设有阻挡所述防掉杆(21)掉落的台阶孔(15)。

5.如权利要求4所述的一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，其特征在于：

所述防掉杆(21)的顶部还套设有防掉垫圈(25)，所述防掉垫圈(25)通过所述防掉螺母(23)固定在所述防掉杆(21)的顶部，所述防掉垫圈(25)的外径大于所述台阶孔(15)的内径。

6.如权利要求5所述的一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，其特征在于：

所述防掉垫圈(25)的外圆开设有多个便于所述卡止物(30)下沉到所述容纳空间(13)内的缺口。

7.如权利要求4所述的一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，其特征在于：

所述防掉螺母(23)设有与防掉杆(21)的顶部螺纹连接的螺纹连接段，所述螺纹连接段设有与防掉杆(21)连接的外螺纹；

所述螺纹连接段上开设有环向凹槽，所述环向凹槽上套设有与防掉杆(21)密封连接的O型密封圈(27)。

8.如权利要求4所述的一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，其特征在于：

所述防掉螺母(23)的顶部固定设有伸入所述泥浆进孔(24)内的管状喷嘴(26)，所述管状喷嘴(26)伸出所述防掉螺母(23)顶部的一端为尖端。

9.如权利要求4所述的一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，其特征在于：

所述台阶孔(15)与防掉杆(21)之间形成容纳所述卡止物(30)的容纳空间(13)，所述台阶孔(15)的底部设有阻挡所述卡止物(30)下沉的台阶(16)。

10.如权利要求1所述的一种具有防堵和解卡功能的螺杆马达总成，其特征在于：

所述卡止物(30)为钢球。

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