[发明专利]井下钻探电机

说明书

一种井下钻探电机，其包括位于钻柱的壳体。动力套筒位于所述壳体内，并操作性地联接到钻头。所述动力套筒具有螺旋叶形弹性体覆盖的内表面。所述动力套筒可相对于所述外壳体旋转。叶形轴位于所述动力套筒内。所述叶形轴具有螺旋叶形的外表面。锚定组件接合在所述叶形轴与所述外壳体之间，以限制所述叶形轴相对于所述壳体的旋转，使得通过井下钻探电机的流体流动导致所述动力套筒相对于所述外壳体和所述叶形轴旋转。

背景技术

本公开一般涉及钻井领域，且更具体而言，涉及井下钻探电机。

渐进腔钻探电机通常具有位于非旋转定子的轴腔内的螺旋转子，其中定子连接到电机的壳体。当钻探流体向下泵送通过电机时，流体使转子旋转。转子可通过等速(CV)接头，或替代地，通过柔性轴联接到钻头。可用于驱动钻头的扭矩可被输出轴或CV接头的抗扭强度限制。此外，对CV接头或柔性轴的需求倾向于将动力段定位成进一步远离钻头，从而导致较长的井下组件。这种组件可具有由对靠近电机的井下装备造成振动损坏的井下钻探振动环境激励的扭转和/或横向自然频率。这种振动可加速对井下装备的磨损。

附图说明

图1示出钻探系统的示意性框图；

图2示出井下电机的一个实施方案的图示；

图3示出井下电机中的动力套筒弹性体的一个实例；

图4示出井下电机中的动力套筒弹性体的另一个实例；

图5示出相对于现有技术电机中的轴运动的本公开的电机中的叶形轴的预测运动的轴视图；

图6是井下扭矩限制组件的实例的横截面视图；以及

图7A-7C是图6的井下扭矩限制组件600的实例的横截面视图。

具体实施方式

图1示出根据本公开的一个实施方案的具有井下组件的钻探系统110的示意性框图。如示出，系统110包括竖立在钻台112上的传统井架111，其支撑由原动机(未示出)以期望的旋转速度旋转的转台114。包括钻杆段122的钻柱120从钻台114向下延伸到定向钻孔126中。钻孔126可在三维路径中行进。钻头150附接到钻柱120的井下末端，并且当钻头150旋转时使地质构造123分裂。钻柱120经由方钻杆接头121、转环128和线路129通过滑轮(未示出)的系统联接到绞车130。在钻探操作期间，操作绞车130来控制钻柱120进入钻孔126的钻压150和钻进速率。绞车130的操作在本领域中熟知，且因此不在本文进行详细描述。

在钻探操作期间，来自泥坑132的合适钻探流体(在本领域中也称为“泥浆”)131在压力下由泥浆泵134循环通过钻柱120。钻探流体131经由流体线路138和方钻杆接头121从泥浆泵134传递到钻柱120。钻探流体131在钻孔底部151通过钻头150的开口排放。钻探流体131向上循环通过钻柱120与钻孔壁156之间的环腔127，并且经由回流管线135排放到泥坑132。优选地，根据本领域中的已知方法将多种传感器(未示出)适当地部署在地面上，以提供有关各种钻探相关的参数的信息，诸如流体流速、钻压、大钩载荷等。

在本公开的一个示例实施方案中，井底组件(BHA)159可包括随钻测量(MWD)系统158，其包括各种传感器以提供有关地层123和井下钻探参数的信息。BHA 159可在钻头150与钻杆122之间联接。