沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油、天然氣開采工具領域，尤其是一種沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具。
【背景技術】
[0002]石油鉆井領域內井下動力鉆具最早起源于渦輪鉆具的應用，主要原因是加工工藝簡單，對精度控制要求不太嚴格，其不利因素是高轉速和低扭矩，對鉆頭要求比較苛刻，隨著數值模擬技術和數控加工技術的完善，螺桿鉆具開始進入鉆井市場，但是由于細長桿刀具在加工精度控制上的不確定性，螺桿鉆具采用了具有溫度使用限制的含加強筋橡膠定子。根據國內專利查新，2007年西南石油大學申報了《一種全金屬定子螺桿鉆具》(專利號200610021439.8)，但是未公布其金屬定子的加工工藝。
[0003]根據市場調研，目前石油鉆井用全金屬螺桿鉆具尚屬于實驗室理論階段，主要原因是長縱深金屬螺旋定子腔室的加工精度不能保障，定子與轉子配合間隙不易控制，定子腔室的表面熱處理難以進行。這些問題的解決因大大依賴于高精尖的數控加工技術，加工工藝門檻太高，加工周期長、成本高，不利于實現批量生產。
【發明內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種成本低、易加工的沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型包括螺桿定子外殼、螺桿轉子和金屬定子，所述金屬定子固接在螺桿定子外殼內部，該金屬定子內腔形狀與所述螺桿轉子外部輪廓相匹配且所述螺桿轉子在鉆井液等流體驅動下能夠在金屬定子內腔中轉動，所述金屬定子由多個沖壓成型的金屬片層層疊裝而成。
[0006]所述螺桿定子外殼內壁加工有一道半圓形螺旋定位槽，該定位槽的旋距與螺桿轉子的旋距一致。
[0007]所述金屬定子上設有與螺桿定子外殼的定位槽相匹配的定位凸起。
[0008]所述沖壓成型的金屬片厚度為3_5mm。
[0009]所述沖壓成型的金屬片采用硅鋼片或鋁合金片或其他金屬材質制成。
[0010]本實用新型的有益效果是:本實用新型沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具通過采用低成本的沖壓成型制造工藝，大大降低了金屬定子螺桿鉆具的加工難度，而且使得低成本高精度的批量生產成為可能。本實用新型沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具可適用于石油鉆井過程中替代使用目前廣泛應用的橡膠定子螺桿鉆具，同時因為它使用了金屬定子，克服了橡膠定子的抗高溫限制，因此也可以在深井超深井鉆井中替代渦輪鉆具，從而發揮較低螺桿鉆具轉速帶來的鉆頭多選性優勢。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]參見圖1，本實用新型的沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具包括螺桿定子外殼1、螺桿轉子2和金屬定子3，所述金屬定子3固接在螺桿定子外殼I內部，該金屬定子3內腔形狀與所述螺桿轉子2外部輪廓相匹配且所述螺桿轉子2在鉆井液等流體驅動下能夠在金屬定子3內腔中轉動，所述金屬定子3由多個沖壓成型的金屬片層層疊裝而成。
[0013]所述螺桿定子外殼I內壁加工有一道半圓形螺旋定位槽，該定位槽的旋距與螺桿轉子2的旋距一致。
[0014]所述金屬定子3上設有與螺桿定子外殼I的定位槽相匹配的定位凸起。
[0015]所述沖壓成型的金屬片厚度為3-5_。
[0016]所述沖壓成型的金屬片采用硅鋼片或鋁合金片或其他金屬材質制成。
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0018]本實用新型的沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具主要包括螺桿定子外殼1、螺桿轉子2、金屬定子3三部分組成。其中螺桿定子外殼I內壁加工有一道半圓形螺旋定位槽，定位槽的旋距與螺桿轉子的旋距一致，該定位槽的加工工藝簡單，精度高，成本低，因為其旋距與螺桿轉子的旋距一致，所以可以保證金屬定子腔室與螺桿轉子間的高精度配合間隙控制。沖壓疊片式金屬定子由一系列厚度約3-5_且沖壓成型的金屬片(硅鋼片、鋁合金片或其他金屬材質均可)層層疊裝而成，該金屬片外有一處定位凸起，與螺桿定子外殼I內的定位槽配合，起到精確控制金屬定子3旋距和傳遞鉆具扭矩的作用。螺桿轉子2在沖壓疊片式金屬定子3內形成的腔室中，被鉆井液等流體驅動，輸出動力，驅動鉆頭實現鉆進。該螺桿鉆具的金屬定子3與螺桿轉子2之間的配合間隙可以通過更換相應的金屬疊片組來實現優化選配。
[0019]本實用新型沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具可適用于石油鉆井過程中替代使用目前廣泛應用的橡膠定子螺桿鉆具，同時因為它使用了金屬定子3，克服了橡膠定子的抗高溫限制，因此也可以在深井超深井鉆井中替代渦輪鉆具，從而發揮較低螺桿鉆具轉速帶來的鉆頭多選性優勢。目前石油鉆井用全金屬螺桿鉆具尚屬于實驗室理論階段，主要原因是長縱深金屬螺旋定子腔室的加工精度不能保障，定子與轉子配合間隙不易控制，定子腔室的表面熱處理難以進行。這些問題的解決因大大依賴于高精尖的數控加工技術，加工工藝門檻太高，加工周期長、成本高，不利于實現批量生產。本實用新型沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具通過采用低成本的沖壓成型制造工藝，大大降低了金屬定子螺桿鉆具的加工難度，而且使得低成本高精度的批量生產成為可能。
[0020]綜上所述，本實用新型的內容并不局限在上述的實施例中，本領域的技術人員可以在本實用新型的技術指導思想之內提出其他的實施例，但這些實施例都包括在本實用新型的范圍之內。
【主權項】
1.一種沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具，其特征在于:包括螺桿定子外殼(I)、螺桿轉子(2)和金屬定子(3)，所述金屬定子(3)固接在螺桿定子外殼(I)內部，該金屬定子(3)內腔形狀與所述螺桿轉子(2)外部輪廓相匹配且所述螺桿轉子(2)在鉆井液等流體驅動下能夠在金屬定子(3)內腔中轉動，所述金屬定子(3)由多個沖壓成型的金屬片層層疊裝而成。
2.按照權利要求1所述的沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具，其特征在于:所述螺桿定子外殼(I)內壁加工有一道半圓形螺旋定位槽，該定位槽的旋距與螺桿轉子(2)的旋距一致。
3.按照權利要求2所述的沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具，其特征在于:所述金屬定子(3)上設有與螺桿定子外殼(I)的定位槽相匹配的定位凸起。
4.按照權利要求1所述的沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具，其特征在于:所述沖壓成型的金屬片厚度為3-5mm。
5.按照權利要求1所述的沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具，其特征在于:所述沖壓成型的金屬片采用硅鋼片或鋁合金片制成。
【專利摘要】本實用新型公開了一種沖壓疊片式金屬定子螺桿鉆具，其包括螺桿定子外殼、螺桿轉子和金屬定子，所述金屬定子固接在螺桿定子外殼內部，該金屬定子內腔形狀與所述螺桿轉子外部輪廓相匹配且所述螺桿轉子在鉆井液等流體驅動下能夠在金屬定子內腔中轉動，所述金屬定子由多個沖壓成型的金屬片層層疊裝而成。本實用新型通過采用低成本的沖壓成型制造工藝，大大降低了金屬定子螺桿鉆具的加工難度，而且使得低成本高精度的批量生產成為可能。
【IPC分類】E21B4-02
【公開號】CN204283207
【申請號】CN201420506030
【發明人】張振海, 李立昌, 劉永峰
【申請人】中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年9月3日