[实用新型]离心式增压涡轮马达

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探驱动设备领域，尤其是一种离心式增压涡轮马达。

背景技术

涡轮马达具有高转速、耐高温、振动小、钻速高等特点，与高速PDC钻头或孕镶钻头配合使用，能够大幅提高深井超深井的钻井速度。国外涡轮马达技术先进，工作寿命长，但是技术垄断，使用价格高；国内涡轮马达相对国外价格便宜，但使用性能难以满足钻井工艺技术要求。另外，涡轮马达在使钻头获得高转速的同时，也消耗了钻井液的压降，影响了钻头的水功率，制约了涡轮马达技术的推广应用。国外拥有大功率大排量钻井泵，能够满足涡轮马达的使用条件，国内虽然也具有相关技术能力，但配套设备不完善，使用范围有限。既要获得涡轮马达提供的高转速，又要减少压降的损失，是当前涡轮马达使用时亟待解决的关键问题。国内外主要依靠地面大功率机泵方式解决，但井底水功率提高能力有限，并且对地面机泵提出了更高的要求，技术难度越来越大。

国内外针对涡轮马达提出了多种专利方案，并对其技术特点进行了详细论述，根据专利说明可以看出，重点在于改善涡轮马达的转速或扭矩等性能方面，对于压力补偿方面未作说明。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，设计一种结构简单，性能可靠，操作方便的离心式增压涡轮马达，既能够提供高转速，又能补偿涡轮马达的压力损失，提高井底钻头水功率，达到提高深井超深井钻井速度的技术要求。

本实用新型的技术方案是：

离心式增压涡轮马达包括外壳体、涡轮组和传动轴，涡轮组的定子叶轮固定安装在外壳体内部，转子叶轮固定安装在传动轴上，传动轴下部设有旁通孔；其中：外壳体与传动轴采用加长结构，旁通孔设在传动轴下部，在涡轮组与旁通孔之间的加长传动轴和外壳体之间的环空内安装离心式增压装置。

所述的离心式增压装置由转子和定子构成，定子固定安装在外壳体内部，转子固定安装在传动轴上，转子和定子采用离心式结构配合方式。

所述传动轴下部与外壳体之间安装密封装置。

其工作原理是：离心式增压涡轮马达安装在底部钻具组合与钻头之间，当钻井液进入时，首先到达涡轮组，驱动涡轮组的转子叶轮开始旋转，由于涡轮组的转子叶轮与离心式增压装置的转子均固定安装在传动轴上，因此涡轮组转动，驱动传动轴转动，也就驱动离心式增压装置的转子开始转动。离心式增压装置转动时，就能够提高钻井液的压力，高压钻井液经过旁通孔进入传动轴内部，最后到达井底钻头。涡轮组在钻井液的作用下高速旋转，通过离心式增压装置、传动轴驱动钻头高速旋转破岩，钻井液经过涡轮组后，压力降低，并到达离心式增压装置的上部，由于离心式增压装置与涡轮组的转子同时固定安装在传动轴上，因此涡轮组高速旋转也会驱动离心式增压装置高速旋转，从而提高钻井液的压力。由于离心式增压装置的定子和转子采用离心配合方式，其旋转过程中上部是低压钻井液，下部是高压钻井液，随着离心式增压装置持续不断的高速旋转，就会对上部低压钻井液产生抽吸的作用，这也有助于钻柱内部钻井液的快速流动，降低钻柱内沿程损耗。

现场应用结果分析表明，采用离心式增压涡轮马达配合PDC钻头或孕镶金刚石钻头进行钻井时，既能够为钻头提供高转速进行破岩，又能够增加井底钻头的水功率，提高井底岩屑的清除能力和辅助破岩能力，有利于钻井速度的提高。根据统计结果，钻井速度较常规钻井技术提高51％-83％，提速效果显著。离心式增压涡轮马达即发挥了涡轮马达高转速的技术优势，又克服了压降损耗过大的不足，利用国内现有机泵技术，能够满足石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探等深井超深井钻井提速的技术要求，低成本高效率的发挥涡轮马达的技术优势，具有重要的社会价值和经济价值。

同时，离心式增压涡轮马达还具有结构设计简单、性能可靠、操作方便等特点。

附图说明

图1是依据本实用新型所提出的离心式增压涡轮马达结构示意图。

图中1-外壳体、2-涡轮组、3-离心式增压装置、4-传动轴、5-旁通孔、6-密封装置

具体实施方式

下面结合附图和实施例来详细描述本实用新型。