水力脈動振蕩馬達的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鉆探作業(yè)工具領(lǐng)域中的一種水力脈動振蕩馬達。
【背景技術(shù)】
[0002]井下動力馬達仍是目前國內(nèi)外復雜結(jié)構(gòu)井鉆井過程中主要應用的鉆井工具，在石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探等行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，承擔了 98%以上的鉆井施工任務。但在鉆井過程中，現(xiàn)有井下動力馬達除提供鉆頭破巖的轉(zhuǎn)速和扭矩外，不具備其他高效破巖的功能。研宄結(jié)果與現(xiàn)場實踐表明，在鉆井過程中，軸向沖擊裝置能將鉆井液的能量轉(zhuǎn)化為高頻軸向沖擊力，在鉆頭上形成高頻脈沖鉆壓，較普通旋轉(zhuǎn)鉆井可提高鉆井速度30%以上，可以在較低的鉆壓下取得較好的使用效果，避免鉆井過程中由于大鉆壓產(chǎn)生的井斜和鉆柱磨損及疲勞損壞，軸向沖擊可以形成高壓脈沖射流，增強鉆井液沖洗井底的能力，鉆井液壓力的脈沖變化，導致了井底壓力周期性發(fā)生變化，改善了井底巖石的應力狀態(tài)，有利于消除巖肩壓持效應，增強了水力輔助破巖效果；軸向沖擊能夠使得鉆柱產(chǎn)生具有一定頻率的振蕩效果，有利于減小摩阻扭矩，降低脫壓的影響。
[0003]我國油氣資源的高效開發(fā)使得長水平段水平井、大位移井等復雜結(jié)構(gòu)井的數(shù)量日益增加，常規(guī)軸向沖擊鉆井技術(shù)主要用于直井的鉆井過程，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段復雜結(jié)構(gòu)井鉆井工藝的要求，根據(jù)井下動力馬達的結(jié)構(gòu)特點，不能夠簡單的將軸向沖擊裝置與井下動力馬達組合連接，如果強行組合使用，不僅達不到提高鉆井速度的目的，還可能影響馬達的使用效果或引發(fā)井下安全事故的發(fā)生。因此急需設(shè)計研發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，控制精度高，操作方便的水力脈動振蕩馬達，這對于發(fā)揮井下動力馬達技術(shù)優(yōu)勢，進一步提高鉆井破巖的效率，提升我國動力馬達鉆井的工藝技術(shù)水平，增強國際競爭力，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的水力脈動振蕩馬達技術(shù)具有重要的經(jīng)濟價值和社會價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是為了進一步提高井下動力馬達的破巖效率，充分發(fā)揮軸向沖擊在破巖方面的技術(shù)優(yōu)勢，同時增加振蕩減阻作用，保護鉆頭，降低鉆井綜合成本，滿足油氣資源高效開發(fā)的要求，提出一種為石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探等的現(xiàn)場提供動力的水力脈動振蕩馬達。
[0005]其技術(shù)方案是:
[0006]水力脈動振蕩馬達，包括殼體和裝置在殼體內(nèi)的馬達總成，馬達總成包括定子、轉(zhuǎn)子和驅(qū)動軸，其特征是:在馬達總成轉(zhuǎn)子上部通過聯(lián)軸器連接有下盤閥，下盤閥上部設(shè)置上盤閥，上盤閥外周通過導流裝置與殼體內(nèi)壁固定連接，導流裝置設(shè)有軸向貫通的導流孔，下盤閥的頂面與上盤閥底面構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合，上盤閥和下盤閥沿中心軸周向設(shè)置間隔配合的導流通道。
[0007]上述方案進一步包括:
[0008]導流裝置與上盤閥為一體結(jié)構(gòu)或者分體結(jié)構(gòu)，其導流孔為直線型或螺旋形。
[0009]殼體的上端部設(shè)有螺紋接頭，馬達總成的驅(qū)動軸外端部設(shè)有螺紋接頭。
[0010]本實用新型的水力脈動振蕩馬達利用水擊波的能量，既能夠產(chǎn)生軸向沖擊載荷提高鉆頭的瞬時鉆壓，又能夠是井下動力馬達產(chǎn)生脈動振蕩效應，減小摩阻扭矩，降低脫壓的影響，對于復雜結(jié)構(gòu)井的鉆井提速具有重要作用。水力脈動振蕩馬達能夠通過調(diào)整上盤閥、下盤閥、導流裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)，實現(xiàn)適用于各種類型鉆頭(牙輪鉆頭、PDC鉆頭等)的技術(shù)要求?，F(xiàn)場應用結(jié)果表明，水力脈動振蕩馬達能夠平均提高鉆井效率67.5%，節(jié)省鉆井周期5-10天，且鉆井質(zhì)量符合設(shè)計標準，實現(xiàn)了低能耗、高效率的鉆井目的。
[0011]同時，水力脈動振蕩馬達還具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、性能可靠、操作方便等特點。
【附圖說明】
[0012]圖1是依據(jù)本實用新型所提出的一種水力脈動振蕩馬達結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是圖1中導流裝置橫截面示意圖。
[0014]圖3是圖1中上盤閥橫截面示意圖。
[0015]圖4是圖1中下盤閥橫截面示意圖。
[0016]圖中1_殼體、2-導流裝置、3-上盤閥、4-下盤閥、5-聯(lián)軸器、6_馬達總成。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖來詳細描述本發(fā)明。
[0018]如圖1，導流裝置2、上盤閥3、下盤閥4、聯(lián)軸器5、馬達總成6均安裝在殼體I內(nèi)部，上盤閥3與下盤閥4安裝在導流裝置2內(nèi)部，上盤閥3與導流裝置2內(nèi)壁固定連接，導流裝置2與殼體I內(nèi)壁固定連接，下盤閥4通過聯(lián)軸器5與馬達總成6連接。
[0019]馬達總成6包括定子、轉(zhuǎn)子和與轉(zhuǎn)子連接的驅(qū)動軸，與常規(guī)馬達基本相同，在此不再進行詳細說明。殼體I的上端部設(shè)有外螺紋接頭，馬達總成6的驅(qū)動軸外端部設(shè)有內(nèi)螺紋接頭。
[0020]參照圖2，導流裝置2沿軸向設(shè)有間隔分布的四個導流孔。
[0021]參照圖3和4，上盤閥3、下盤閥4采用相同的結(jié)構(gòu)，下盤閥4的頂面與上盤閥3底面構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合，上盤閥3和下盤閥4沿中心軸周向設(shè)置間隔配合的導流通道，該導流通道與通道之間的阻擋塊通過旋轉(zhuǎn)不斷構(gòu)成通、斷配合。
[0022]本實施例的水力脈動振蕩馬達應用鉆井過程中，鉆井液進入水力脈動振蕩馬達，通過導流裝置進入馬達總成，驅(qū)動馬達總成開始轉(zhuǎn)動，通過聯(lián)軸器驅(qū)動下盤閥開始轉(zhuǎn)動，當上盤閥與下盤閥的導流流道貫通時，鉆井液通過上盤閥、下盤閥到達馬達總成，隨著馬達總成的不斷轉(zhuǎn)動，當上盤閥與下盤閥的流道關(guān)閉時，鉆井液的流動被瞬間阻斷，造成上盤閥上部與下部空間內(nèi)液壓力發(fā)生改變，產(chǎn)生水擊波效應，并沿殼體傳播，從而引起殼體產(chǎn)生軸向沖擊載荷與振蕩效應，與此同時，也能夠產(chǎn)生脈沖射流的效果。隨著馬達總成的不斷轉(zhuǎn)動，下盤閥繼續(xù)轉(zhuǎn)動，上盤閥與下盤閥流道再次貫通，鉆井液可繼續(xù)流動，上述過程不斷重復，即產(chǎn)生了脈動振蕩效應。導流裝置既能夠確保水力脈動振蕩馬達的順利啟動，又能夠確保馬達總成的正常運轉(zhuǎn)。
【主權(quán)項】
1.水力脈動振蕩馬達，包括殼體(I)和裝置在殼體(I)內(nèi)的馬達總成(6)，馬達總成(6)包括定子、轉(zhuǎn)子和驅(qū)動軸，其特征是:在馬達總成(6)轉(zhuǎn)子上部通過聯(lián)軸器(5)連接有下盤閥(4)，下盤閥(4 )上部設(shè)置上盤閥(3 )，上盤閥(3 )外周通過導流裝置(2 )與殼體(I)內(nèi)壁固定連接，導流裝置(2)設(shè)有軸向貫通的導流孔，下盤閥(4)的頂面與上盤閥(3)底面構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合，上盤閥(3)和下盤閥(4)沿中心軸周向設(shè)置間隔配合的導流通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力脈動振蕩馬達，其特征是:導流裝置(2)與上盤閥(3)為一體結(jié)構(gòu)或者分體結(jié)構(gòu)，其導流孔為直線型或螺旋形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水力脈動振蕩馬達，其特征是:殼體(I)的上端部設(shè)有螺紋接頭，馬達總成(6)的驅(qū)動軸外端部設(shè)有螺紋接頭。
【專利摘要】本實用新型涉及鉆探工具領(lǐng)域的一種水力脈動振蕩馬達，包括殼體和裝置在殼體內(nèi)的馬達總成，馬達總成包括定子、轉(zhuǎn)子和驅(qū)動軸，其中：在馬達總成轉(zhuǎn)子上部通過聯(lián)軸器連接有下盤閥，下盤閥上部設(shè)置上盤閥，上盤閥外周通過導流裝置與殼體內(nèi)壁固定連接，導流裝置設(shè)有軸向貫通的導流孔，下盤閥的頂面與上盤閥底面構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合，上盤閥和下盤閥沿中心軸周向設(shè)置間隔配合的導流通道。本實用新型安裝在底部鉆具與鉆頭之間，不僅能夠為鉆頭破巖提供高轉(zhuǎn)速和大扭矩，還能夠利用水擊波的能量使得馬達產(chǎn)生軸向振蕩，降低脫壓的影響，提高了鉆井速度，同時具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、便于安裝、安全可靠的優(yōu)點，便于批量制造和大范圍推廣應用。
【IPC分類】E21B4-02, F03C2-00
【公開號】CN204327395
【申請?zhí)枴緾N201420707866
【發(fā)明人】李文飛, 周金柱, 耿應春, 李玄燁, 夏文安, 周延軍, 崔杰, 姜蘭其, 于承朋, 翟文濤
【申請人】中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年11月21日