[发明专利]用于泥浆马达的防反转机构

说明书

技术背景

本公开描述针对防反转轴承的系统和方法，所述防反转轴承适合于用作泥浆马达的一部分，以便防止泥浆马达通过输出端的反驱动。

井下泥浆马达已被利用来使用非旋转钻柱进行钻探，并使用泥浆流来为旋转钻头的泥浆马达提供动力。随着改进钻头的出现，已变得常见的是，使用与泥浆马达同步的地表驱动机来旋转钻柱以便实现较高的旋转速度。

当钻井时，钻头会变得卡在或粘在地下地层上。为了松脱钻头，可能必需使用地表驱动来施加非常大的扭矩，所述地表驱动机可施加比通常可从井下泥浆马达获得的扭矩更大的扭矩。由地表马达施加的扭矩被传递至泥浆马达外壳，并且通过泥浆马达传递至钻头。在常规泥浆马达的情况下，来自地表的大扭矩可超过泥浆马达的扭矩能力，并且可能导致反驱动泥浆马达，即，在外壳内反向驱动转子，从而会破坏或毁坏泥浆马达。

在某些常规钻探操作中，单向离合器已被安装在泥浆马达的输出端与钻头之间的钻柱中。在离合器锁定之前，这类离合器通常允许大量的反转运动。然而，这种反转运动允许转子的一定反驱动，从而会损坏泥浆马达的内部元件，并且允许钻柱获取动量，所述动量在离合器锁定时将在离合器上产生大的冲击负荷，所述大的冲击负荷会限制离合器的操作寿命。

发明概要

本公开描述针对防反转轴承的系统和方法，所述防反转轴承适合于用作泥浆马达的一部分，以便防止泥浆马达通过输出端的反驱动。

在某些实施方案中，公开一种动力发生器，其包括：外壳，所述外壳具有纵向轴线；转子，所述转子被设置在所述外壳内，并且被配置来响应于流体向所述动力发生器的流动而相对于所述外壳在第一方向上大体绕所述纵向轴线旋转；输出轴，所述输出轴至少部分地设置在所述外壳内并且联接至所述转子；以及防反转轴承，所述防反转轴承径向地布置在所述输出轴与所述外壳之间，并且被配置来将所述输出轴支撑在所述外壳内并允许所述输出轴在所述第一方向上的旋转，但抵抗所述输出轴相对于所述外壳在与所述第一方向相反的第二方向上绕所述纵向轴线的旋转。

在某些实施方案中，公开一种钻探方法。所述方法包括以下步骤：在第一扭矩下、以第一速度、在第一方向上旋转井下马达的转子。所述转子可操作地联接至布置在所述井下马达的井孔下行处的钻头。所述方法还包括以下步骤：在第二扭矩下、以第二速度、在所述第一方向上从地表位置旋转钻柱。所述钻柱联接至所述井下马达的外壳，并且所述转子由至少一个防反转轴承支撑以用于在所述外壳内旋转。所述方法还包括以下步骤：当所述第二扭矩超过所述第一扭矩时，使用所述至少一个防反转轴承抵抗所述转子在与所述第一方向相反的第二方向上的旋转。

在阅读以下优选实施方案的描述后，本公开的特征和优势对本领域技术人员而言将是显而易见的。

附图简述

以下图式被包括来例示本公开的某些方面，并且不应被视为排他性的实施方案。所公开的主题能够在形式和功能上存在相当多的修改、变更、组合和等效形式，如本领域技术人员和受益于本公开的人员将想到的。

图1示出根据本公开的一个或多个实施方案的包括井下动力发生器的地面油气钻机，所述井下动力发生器可被用于驱动钻头。

图2为根据本公开的一个或多个实施方案的具有防反转轴承的示例性动力发生器的横截面。

图3A至图3B示出根据本公开的一个或多个实施方案的示例性防反转轴承。

图4A至图4B为根据本公开的一个或多个实施方案的图2的动力发生器的横截面，展示了输出轴和外壳的相对旋转。

具体实施方式

本公开描述针对防反转轴承的系统和方法，所述防反转轴承适合于用作泥浆马达的一部分，以便防止泥浆马达通过输出端的反驱动。

本文所述的示例性动力发生器的实施方案包括防反转轴承，所述防反转轴承为动力发生器的外壳内的转子(或联接输出轴)提供旋转支撑，而且还用来防止转子在外壳内的反驱动。防反转能力在现有支承轴承中的整合可证明与常规驱动系统相比的优势，所述常规驱动系统具有以单独组件提供成联接至动力发生器的单独防反转机构。所公开实施方案的改进设计可例如通过消除某些潜在故障点来提供对井下设备的柱杆的可靠性的增加。动力发生器的改进设计还可以提供动力发生器的制造成本的降低，或在运行中维修成本的降低。