[发明专利]井下马达或泵部件及其制造方法以及具有该部件的井下马达

说明书

背景技术

井下马达(俗称“泥浆马达”)是用来在钻井操作中回转钻头的大功率发生器。井下马达通常通过诸如泥浆的钻井液来供能，钻井液也用来润滑钻柱并将碎块和颗粒物质运输离开井眼。

井下马达可用作正排量马达(PDM)，其中被泵送经过内部的钻井液将液压能转换成机械能以使钻头回转，其应用在钻井中。正排量马达通过马达内部的一组腔的前进来推进钻井液。正排量马达通常包括布置在定子内的螺旋转子，转子在转动时相对于定子紧密地密封以在两者之间形成一组腔。随着转子在定子内转动，腔运动且腔内的钻井液被泵送经过组件。

发明内容

示例性实施方式提供了井下马达或泵部件、结合示例性井下马达或泵部件的井下马达以及制造示例性井下马达或泵部件的方法。

根据一种示例性实施方式，提供一种制造螺杆马达转子的方法。该方法包括提供限定腔的模具，该腔的腔表面形状具有与金属转子主体的外表面形状互补的构型，模具的腔的直径大于转子主体的最外直径。该方法包括将转子主体的第一部分定位在模具的腔内，在模具的腔表面和转子主体的第一部分的外表面之间形成的空间中提供弹性材料，以及在将弹性材料结合到转子主体的第一部分的过程中限制模具的膨胀。

所述方法还包括增加模具的腔中的温度和压力使得弹性材料采取转子主体的第一部分的外表面的形状。所述方法可包括向转子主体的第一部分的外表面应用粘合剂材料以增强弹性材料到转子主体的第一部分的外表面的结合和/或使用等离子结合增强弹性材料到转子主体的第一部分的结合。

所述方法还包括使用附加于模具至少一端的端帽将转子主体对中在模具的腔内。所述方法可包括使用液压机围绕转子主体的第一部分夹紧模具。所述方法可以包括使用低热膨胀夹紧机构围绕转子主体的第一部分夹紧模具以将模具固定就位。使用热源提高模具的腔内的温度以引起转子主体和弹性材料膨胀，同时保持对模具膨胀的限制，转子主体和弹性材料相对于夹紧机构的膨胀引起模具中的压力增加。使用模具中增加的温度加上增加的压力，弹性材料层可固化到转子主体的第一部分上。热源可发射红外辐射和/或紫外辐射的任何波长。

可通过将弹性材料注射到模具的腔表面和转子主体的第一部分的外表面之间的空间中来设置弹性材料。可通过利用弹性材料层覆盖转子主体的第一部分来设置弹性材料。弹性材料层可以是管或者片的形式。

所述方法可包括在所述弹性材料结合到转子主体的第一部分的过程中或者之后，经过转子主体向弹性材料施加真空。

在一种示例性实施方式中，转子主体的第一部分构成转子主体的整个长度。在另一种示例性实施方式中，转子的第一部分的长度比转子主体的整个长度短。模具的长度可比转子主体的整个长度短。

所述方法还可以包括将转子主体的第二部分定位在模具的腔内，在模具的腔表面与转子主体的所述第二部分的外表面之间形成的空间中提供弹性材料，并在将弹性材料结合到转子主体的第二部分的过程中限制模具的膨胀。在将转子主体的第二部分定位在模具的腔内之前，可沿着转子主体的长度将模具从第一部分重新定位到第二部分。在将转子主体的第二部分定位在模具的腔内之前，模具可重新定位在模具的腔内使得转子主体的第二部分与腔的腔表面形状的表面对准。

在一种示例性实施方式中，模具可与转子主体的第一部分和第二部分重叠。在另一种示例性实施方式中，模具不与转子主体的第一部分和第二部分重叠。

根据另一示例性实施方式，提供一种螺杆驱动部件。该螺杆驱动部件包括能够可转动地定位在第二螺杆驱动部件的纵向孔内的第一螺杆驱动部件。第一螺杆驱动部件包括：金属轴，其具有形成在金属轴的外表面上的与第二螺杆驱动部件的螺旋表面构型互补的第一螺旋构型，和结合到所述金属轴的弹性材料形成的弹性外层，该弹性材料至少在其玻璃转变温度和大约250℃之间的温度范围上保持弹性。弹性材料的玻璃转变温度的范围可在大约30℃和大约150℃之间。在一种示例性实施方式中，弹性材料可在其玻璃转变温度以下保持弹性。

弹性外层能够在第一螺杆驱动部件在第二螺杆驱动部件的纵向孔内转动时将第一螺杆驱动部件的第一螺旋构型可密封地连接到第二螺杆驱动部件的第二螺旋构型。

第一螺杆驱动部件可包括设置在金属轴和所述弹性外层之间以增强弹性外层到金属轴的结合的粘合剂层。使用等离子结合可增强弹性外层到金属轴的结合。

在一种示例性实施方式中，弹性外层邻近金属轴的外表面均匀地设置。在另一种示例性实施方式中，弹性外层邻近金属轴的外表面不均匀地设置。