一種扭沖馬達的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種扭沖馬達，包括由左至右依次連接的旁通閥總成、馬達總成、萬向軸總成和傳動軸總成，馬達總成包括螺桿定子和帶中心孔的螺桿轉子，旁通閥總成和馬達總成之間連接有扭矩脈沖發生器，扭矩脈沖發生器包括套筒接頭，套筒接頭內設置有定子分流閥和轉子分流閥，定子分流閥內偏心設置有上噴嘴，定子分流閥沿圓周設置有軸向通孔，轉子分流閥右端和螺桿轉子相連接，轉子分流閥的中心孔內設置有下噴嘴，下噴嘴中心孔的軸線和上噴嘴中心孔的軸線相互平行。本發明利用通過扭矩脈沖發生器的鉆井液產生流量波動，使得傳動軸總成中的傳動軸轉速“忽大忽小”，消除鉆井過程中PDC鉆頭?鉆柱粘滑振動現象，提高鉆速延長鉆頭使用壽命。
【專利說明】
一種扭沖馬達
技術領域
[0001]本發明涉及一種鉆井輔助工具，更具體的說，是涉及一種扭沖馬達。
【背景技術】
[0002]目前在石油與天然氣鉆井過程中，普通螺桿鉆具已得到廣泛的應用；普通螺桿鉆具的工作原理為泥漿栗栗出的泥漿流經旁通閥進入馬達，在馬達的進、出口形成一定的壓力差，推動轉子繞定子的軸線旋轉，并將轉速和扭矩通過萬向軸和傳動軸傳遞給鉆頭，從而實現螺桿鉆具將液體壓力能轉為機械能的鉆井作業;但在鉆井作業過程中，螺桿鉆具帶動鉆頭切削巖層需要一定能量，在這一過程中會出現鉆頭粘滑振動現象;主要表現為在鉆進過程中，鉆頭停止轉動而螺桿鉆具在鉆井液的驅動下繼續扭轉，當螺桿鉆具扭轉所積蓄的能量足以破碎巖層時，粘滯的鉆頭便滑脫，在滑脫階段，螺桿鉆具積蓄的能量瞬間釋放，鉆頭在正反方向突然加速或減速，導致鉆頭壽命縮短，所需鉆進扭矩增加，鉆頭進尺減小，鉆進效率降低。
[0003]為了解決普通螺桿鉆具作業過程中，鉆頭粘滑振動現象所帶來的一系列問題，目前主要采取的措施有優化鉆井參數、采用水力加壓器和扭力沖擊器等鉆井工具;實踐表明優化鉆井參數對減小粘滑振動現象效果并不明顯，并且優化鉆井參數將會延長作業周期和增加作業成本;水力加壓器和扭力沖擊器等鉆井工具結構復雜，加工制造成本較高，容易出現零部件失效問題，鉆井液在通過水力加壓器和扭力沖擊器等鉆井工具時會產生一定壓耗，降低了鉆井工作效率;綜合以上分析，在鉆井過程中亟需一種結構簡單、工作效果明顯和對鉆井液壓力損耗$父小的鉆井工具，以解決鉆井過程中鉆頭的粘滑振動現象O
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種扭沖馬達，利用通過扭矩脈沖發生器的鉆井液產生流量波動，使得傳動軸總成中的傳動軸轉速“忽大忽小”，這樣可以消除鉆井過程中PDC鉆頭-鉆柱粘滑振動現象，提高鉆速，降低鉆進所需扭矩，改善鉆頭工作狀態，延長鉆頭使用壽命，提高鉆頭進尺等優良性能。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
[0006]本發明的一種扭沖馬達，包括由左至右依次連接的旁通閥總成、馬達總成、萬向軸總成和傳動軸總成，所述馬達總成包括螺桿定子和帶中心孔的螺桿轉子，所述旁通閥總成和馬達總成之間連接有扭矩脈沖發生器，所述扭矩脈沖發生器包括套筒接頭，所述套筒接頭內沿軸向由左至右設置有定子分流閥和轉子分流閥，所述定子分流閥內偏心設置有上噴嘴，所述定子分流閥沿圓周設置有軸向通孔，所述轉子分流閥右端和所述螺桿轉子相連接，所述轉子分流閥的中心孔內設置有下噴嘴，所述下噴嘴中心孔的軸線和上噴嘴中心孔的軸線相互平行。
[0007]所述套筒接頭左端設置有與旁通閥總成相連接的內螺紋，所述套筒接頭右端設置有與馬達總成相連接的外螺紋。
[0008]所述套筒接頭內部沿圓周設置有凸臺，所述凸臺位于轉子分流閥的右端。
[0009]所述定子分流閥和套筒接頭通過花鍵定位連接。
[0010]所述上噴嘴和下噴嘴均由硬質合金材料制成。
[0011]與現有技術相比，本發明的技術方案所帶來的有益效果是:
[0012](I)本發明中，旁通閥總成和馬達總成之間連接扭矩脈沖發生器，扭矩脈沖發生器包括套筒接頭、偏心設置有上噴嘴的定子分流閥、中心孔內設置有下噴嘴的轉子分流閥，由于上噴嘴的中心孔和下噴嘴的中心孔不同軸，轉子分流閥隨螺桿轉子共同進行行星運動，致使上噴嘴中心孔與下噴嘴中心孔出現閉合和開啟現象，使得驅動螺桿轉子轉動的鉆井液流量發生變化，螺桿輸出的扭矩將產生溫和沖擊，利用通過扭矩脈沖發生器的鉆井液產生流量波動，使得傳動軸總成中的傳動軸轉速“忽大忽小”，這樣可以消除鉆井過程中PDC鉆頭-鉆柱粘滑振動現象，提高鉆速，降低鉆進所需扭矩，改善鉆頭工作狀態，延長鉆頭使用壽命，提尚鉆頭進尺等優良性能；
[0013](2)本發明中，套筒接頭內部沿圓周設置有凸臺，且凸臺位于轉自分流閥的右端，當馬達總成部分由于異常原因，出現殼體斷裂或者脫扣時，轉子分流閥會往下掉，并會卡在接頭內，實現防掉功能；
[0014](3)本發明中，上噴嘴與下噴嘴的材質選用硬質合金，能夠解決兩者長時間的相互磨損；
[0015](4)本發明結構簡單，加工制造成本較低，對鉆井液壓力損耗較小。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的結構示意圖；
[0017]圖2是圖1中I部分的局部放大示意圖；
[0018]圖3是圖2中A-A剖視圖；
[0019]圖4是圖2中B-B剖視圖；
[0020]圖5是本發明中上噴嘴中心孔與下噴嘴中心孔閉合、開啟示意圖。
[0021]附圖標記:I旁通閥總成；2扭矩脈沖發生器;3馬達總成;4萬向軸總成；5傳動軸總成;21套筒接頭;22上噴嘴;23定子分流閥；24轉子分流閥；25下噴嘴;31螺桿定子;32螺桿轉子;51下接頭。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
[0023]如圖1至圖4所示，本發明的一種扭沖馬達，包括由左至右依次連接的旁通閥總成
1、馬達總成3、萬向軸總成4和傳動軸總成5，所述旁通閥總成1、馬達總成3、萬向軸總成4和傳動軸總成5與普通螺桿鉆具結構原理類似，所述馬達總成3包括螺桿定子31，所述螺桿定子31內設置有帶軸向中心孔的螺桿轉子32。所述傳動軸總成5包括下接頭51，用于連接鉆頭。
[0024]所述旁通閥總成I和馬達總成3之間連接有扭矩脈沖發生器2，所述扭矩脈沖發生器2包括套筒接頭21，所述套筒接頭21左端設置有與旁通閥總成I相連接的內螺紋，所述套筒接頭21右端設置有與馬達總成3相連接的外螺紋。所述套筒接頭21內沿軸向由左至右設置有定子分流閥23和轉子分流閥24，所述定子分流閥23和套筒接頭21通過花鍵方式定位連接，所述花鍵沿圓周可設置為三個或四個，所述定子分流閥23內沿軸向偏心設置有上噴嘴22，所述上噴嘴22可以通過熱裝方式固定于定子分流閥23的偏心孔內，也就是上噴嘴22的中心軸和定子分流閥23的中心軸相互平行但不重疊，另外，所述定子分流閥23沿圓周設置有軸向通孔，所述軸向通孔可設置為四個，每個軸向通孔的截面的徑向寬度可不同。所述轉子分流閥24右端和所述螺桿轉子32可通過螺紋相連接，所述轉子分流閥24的中心孔內設置有下噴嘴25，所述下噴嘴25可通過熱裝方式固定于轉子分流閥24的中心孔內。所述上噴嘴22和下噴嘴25均由硬質合金材料制成，能夠解決兩者長時間的相互磨損。所述上噴嘴22中心孔的軸線和下噴嘴25中心孔的軸線相互平行但不重疊，轉子分流閥24隨螺桿轉子32共同進行行星運動，致使上噴嘴22中心孔與下噴嘴25中心孔出現閉合和開啟現象。所述轉子分流閥24替代普通螺桿鉆具中的防掉螺母，所述套筒接頭21內部沿圓周設置有凸臺，所述凸臺位于轉子分流閥24的右端，當馬達總成3部分由于異常原因，出現殼體斷裂或者脫扣時，轉子分流閥24會往下掉，并會卡在套管接頭21內，實現防掉功能。
[0025]鉆井作業過程中，所述轉子分流閥24隨螺桿轉子32在螺桿定子31中共同進行行星運動，致使上噴嘴22中心孔與下噴嘴25中心孔出現閉合和開啟現象，如圖5所示。當上噴嘴22中心孔與下噴嘴25中心孔閉合時，鉆井液全部流經螺桿馬達動力腔，驅動螺桿轉子32轉動，當上噴嘴22中心孔與下噴嘴25中心孔開啟時，有一部分鉆井液流入螺桿轉子32中心孔，并在螺桿轉子32末端流出，從而造成驅動螺桿轉子32轉動的鉆井液流量發生變化，螺桿輸出的扭矩將產生溫和沖擊，再由萬向軸總成4和傳動軸總成5將扭矩傳遞給鉆頭，實現消除PDC鉆頭-鉆柱粘滑振動現象。
[0026]盡管上面結合附圖對本發明的功能及工作過程進行了描述，但本發明并不局限于上述的具體功能和工作過程，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發明的保護之內。
【主權項】
1.一種扭沖馬達，包括由左至右依次連接的旁通閥總成、馬達總成、萬向軸總成和傳動軸總成，所述馬達總成包括螺桿定子和帶中心孔的螺桿轉子，其特征在于，所述旁通閥總成和馬達總成之間連接有扭矩脈沖發生器，所述扭矩脈沖發生器包括套筒接頭，所述套筒接頭內沿軸向由左至右設置有定子分流閥和轉子分流閥，所述定子分流閥內偏心設置有上噴嘴，所述定子分流閥沿圓周設置有軸向通孔，所述轉子分流閥右端和所述螺桿轉子相連接，所述轉子分流閥的中心孔內設置有下噴嘴，所述下噴嘴中心孔的軸線和上噴嘴中心孔的軸線相互平行。2.根據權利要求1所述的一種扭沖馬達，其特征在于，所述套筒接頭左端設置有與旁通閥總成相連接的內螺紋，所述套筒接頭右端設置有與馬達總成相連接的外螺紋。3.根據權利要求1所述的一種扭沖馬達，其特征在于，所述套筒接頭內部沿圓周設置有凸臺，所述凸臺位于轉子分流閥的右端。4.根據權利要求1所述的一種扭沖馬達，其特征在于，所述定子分流閥和套筒接頭通過花鍵定位連接。5.根據權利要求1所述的一種扭沖馬達，其特征在于，所述上噴嘴和下噴嘴均由硬質合金材料制成。
【文檔編號】E21B4/02GK106089024SQ201610440437
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月17日
【發明人】朱益輝, 劉禹銘, 李波, 趙金成, 馮躍凱, 呂克華, 孟凡華, 王昆劍
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油能源發展股份有限公司