離心式增壓渦輪馬達的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種離心式增壓渦輪馬達,包括外殼體、渦輪組和傳動軸,渦輪組的定子葉輪固定安裝在外殼體內部,轉子葉輪固定安裝在傳動軸上,傳動軸下部設有旁通孔;其中:外殼體與傳動軸采用加長結構,旁通孔設在傳動軸下部,在渦輪組與旁通孔之間的加長傳動軸和外殼體之間的環空內安裝離心式增壓裝置。本實用新型即發揮了渦輪馬達高轉速驅動鉆頭高速旋轉破巖,又克服了壓降損耗過大的不足,提高井底鉆頭水功率,利用國內現有機泵技術,能夠低成本高效率的提高深井超深井的鉆井速度,具有重要的社會價值和經濟價值。同時,離心式增壓液力馬達還具有結構簡單、操作方便、便于安裝、安全可靠的優點。
【專利說明】 離心式增壓渦輪馬達
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探驅動設備領域,尤其是一種離心式增壓渦輪馬達。
【背景技術】
[0002]潤輪馬達具有聞轉速、耐聞溫、振動小、鉆速聞等特點,與聞速PDC鉆頭或孕鍵鉆頭配合使用,能夠大幅提高深井超深井的鉆井速度。國外渦輪馬達技術先進,工作壽命長,但是技術壟斷,使用價格高;國內渦輪馬達相對國外價格便宜,但使用性能難以滿足鉆井工藝技術要求。另外,渦輪馬達在使鉆頭獲得高轉速的同時,也消耗了鉆井液的壓降,影響了鉆頭的水功率,制約了渦輪馬達技術的推廣應用。國外擁有大功率大排量鉆井泵,能夠滿足渦輪馬達的使用條件,國內雖然也具有相關技術能力,但配套設備不完善,使用范圍有限。既要獲得渦輪馬達提供的高轉速,又要減少壓降的損失,是當前渦輪馬達使用時亟待解決的關鍵問題。國內外主要依靠地面大功率機泵方式解決,但井底水功率提高能力有限,并且對地面機泵提出了更高的要求,技術難度越來越大。
[0003]國內外針對渦輪馬達提出了多種專利方案,并對其技術特點進行了詳細論述,根據專利說明可以看出,重點在于改善渦輪馬達的轉速或扭矩等性能方面,對于壓力補償方面未作說明。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是針對現有技術存在的問題,設計一種結構簡單,性能可靠,操作方便的離心式增壓渦輪馬達,既能夠提供高轉速,又能補償渦輪馬達的壓力損失,提高井底鉆頭水功率,達到提聞深井超深井鉆井速度的技術要求。
[0005]本實用新型的技術方案是:
[0006]離心式增壓渦輪馬達包括外殼體、渦輪組和傳動軸,渦輪組的定子葉輪固定安裝在外殼體內部,轉子葉輪固定安裝在傳動軸上,傳動軸下部設有旁通孔;其中:外殼體與傳動軸采用加長結構,旁通孔設在傳動軸下部,在渦輪組與旁通孔之間的加長傳動軸和外殼體之間的環空內安裝離心式增壓裝置。
[0007]所述的離心式增壓裝置由轉子和定子構成,定子固定安裝在外殼體內部,轉子固定安裝在傳動軸上,轉子和定子采用離心式結構配合方式。
[0008]所述傳動軸下部與外殼體之間安裝密封裝置。
[0009]其工作原理是:離心式增壓渦輪馬達安裝在底部鉆具組合與鉆頭之間,當鉆井液進入時,首先到達渦輪組,驅動渦輪組的轉子葉輪開始旋轉,由于渦輪組的轉子葉輪與離心式增壓裝置的轉子均固定安裝在傳動軸上,因此渦輪組轉動,驅動傳動軸轉動,也就驅動離心式增壓裝置的轉子開始轉動。離心式增壓裝置轉動時,就能夠提高鉆井液的壓力,高壓鉆井液經過旁通孔進入傳動軸內部,最后到達井底鉆頭。渦輪組在鉆井液的作用下高速旋轉,通過離心式增壓裝置、傳動軸驅動鉆頭高速旋轉破巖,鉆井液經過渦輪組后,壓力降低,并到達離心式增壓裝置的上部,由于離心式增壓裝置與渦輪組的轉子同時固定安裝在傳動軸上,因此渦輪組高速旋轉也會驅動離心式增壓裝置高速旋轉,從而提高鉆井液的壓力。由于離心式增壓裝置的定子和轉子采用離心配合方式,其旋轉過程中上部是低壓鉆井液,下部是高壓鉆井液,隨著離心式增壓裝置持續不斷的高速旋轉,就會對上部低壓鉆井液產生抽吸的作用,這也有助于鉆柱內部鉆井液的快速流動,降低鉆柱內沿程損耗。
[0010]現場應用結果分析表明,采用離心式增壓渦輪馬達配合PDC鉆頭或孕鑲金剛石鉆頭進行鉆井時,既能夠為鉆頭提供高轉速進行破巖,又能夠增加井底鉆頭的水功率,提高井底巖屑的清除能力和輔助破巖能力,有利于鉆井速度的提高。根據統計結果,鉆井速度較常規鉆井技術提高51% -83%,提速效果顯著。離心式增壓渦輪馬達即發揮了渦輪馬達高轉速的技術優勢,又克服了壓降損耗過大的不足,利用國內現有機泵技術,能夠滿足石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探等深井超深井鉆井提速的技術要求,低成本高效率的發揮渦輪馬達的技術優勢,具有重要的社會價值和經濟價值。
[0011]同時,離心式增壓渦輪馬達還具有結構設計簡單、性能可靠、操作方便等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是依據本實用新型所提出的離心式增壓渦輪馬達結構示意圖。
[0013]圖中1-外殼體、2-渦輪組、3-離心式增壓裝置、4-傳動軸、5-旁通孔、6-密封裝置
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例來詳細描述本實用新型。
[0015]如圖1,離心式增壓渦輪馬達主要由外殼體1、渦輪組2、離心式增壓裝置3、傳動軸4和密封裝置6組成。渦輪組2的定子葉輪安裝在外殼體I內部,渦輪組2的轉子葉輪固定安裝在傳動軸4上,在傳動軸4的下部靠近接頭處設有旁通孔5。其改進之處是將外殼體I和傳動軸4進行延伸加長,這樣渦輪組與旁通孔之間預留出環行空間,離心式增壓裝置3固定安裝在這段環形空間的傳動軸4上。離心式增壓裝置3由轉子和定子構成,定子固定安裝在外殼體I內部,轉子固定安裝在傳動軸4上,轉子和定子采用離心式結構配合方式。
[0016]為了提高傳動軸4與外殼體I之間密封性,在其結合部設有安裝密封裝置6。
【權利要求】
1.離心式增壓渦輪馬達,包括外殼體(I)、渦輪組(2)和傳動軸(4),渦輪組(2)的定子葉輪固定安裝在外殼體(I)內部,轉子葉輪固定安裝在傳動軸(4)上,傳動軸(4)下部設有旁通孔(5);其特征在于:外殼體(I)與傳動軸(4)采用加長結構,旁通孔(5)設在傳動軸(4)下部,在渦輪組(2)與旁通孔(5)之間的加長傳動軸(4)和外殼體(I)之間的環空內安裝離心式增壓裝置。
2.根據權利要求1所述的離心式增壓渦輪馬達,其特征在于:所述的離心式增壓裝置由轉子和定子構成,定子固定安裝在外殼體內部,轉子固定安裝在傳動軸上,轉子和定子采用離心式結構配合方式。
3.根據權利要求1或2所述的離心式增壓渦輪馬達,其特征在于:所述傳動軸(4)下部與外殼體(I)之間安裝密封裝置(6)。
【文檔編號】F03B13/02GK204200457SQ201420562383
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】李文飛, 夏文安, 耿應春, 李玄燁, 尹文波, 董懷榮, 于承朋, 劉曉艷, 于麗麗 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院