[发明专利]反冲式无叶片井下动力单元和反冲式无叶片井下动力钻具

说明书

本发明涉及油气能源开采设备技术领域，是一种反冲式无叶片井下动力单元和反冲式无叶片井下动力钻具，前者包括外筒组件和动力组件，动力组件包括芯轴和自转体，芯轴悬挂安装在外筒组件内且两者之间能相对旋转，芯轴的中部设有开口向上的进液盲道，芯轴的下部外侧设有能与其同步转动的自转体；后者包括连接筒、联轴器、连接管和至少两个依次排列的反冲式无叶片井下动力单元，每两相邻反冲式无叶片井下动力单元的外筒组件之间均安装有连接筒，自转体与芯轴之间沿圆周分布有能与进液盲道相通的自转流道。本发明结构简单，易于加工，装配精度要求低，且不会受到环境的限制，其还能实现标准化生产，从而可降低生产成本，使其易于推广。

技术领域

本发明涉及油气能源开采设备技术领域，是一种反冲式无叶片井下动力单元和反冲式无叶片井下动力钻具。

背景技术

目前油气钻井行业应用的井下动力钻具主要有容积式螺杆钻具和涡轮钻具。其中容积式螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具；而涡轮钻具则是将钻井液的动能转换成机械能的一种动力钻具。其中涡轮钻具的基本结构与原理是：涡轮钻具由多级涡轮串联，每一级涡轮由一个定子和一个转子组成。定子和转子上设计有很多弯曲的叶片。钻井液流经涡轮转子后，受叶片形状作用，将一部分动能传递给转子叶片，带动转子转动将液体动能转化成转子的机械能输出。

现有的涡轮钻具存在的问题是：

1.主要部件设计、加工、装配难度高。涡轮叶片结构影响工具性能，叶片结构复杂，为三维曲面，一般设计难度较大；外筒长度较长，加工都需专业设备；运动、静止部件配合精度高，装配困难。

轴承工况恶劣。起扶正主轴的径向轴承工作在钻井液中，极易磨损；一般常规轴承难以胜任；止推轴承需要承受涡轮节上巨大的轴向力，一般也需单独设计。

以上原因，导致涡轮钻具设计加工门等技术门槛高，零部件标准化程度低，加工及使用成本高，应用推广困难。

发明内容

本发明提供了一种反冲式无叶片井下动力单元和反冲式无叶片井下动力钻具，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有涡轮钻具存在的结构复杂，加工难度大，装配精度高，易受环境的制约，标准化程度低，生产成本高，不易于推广的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种反冲式无叶片井下动力单元，包括外筒组件和动力组件，动力组件包括芯轴和自转体，芯轴悬挂安装在外筒组件内且两者之间能相对旋转，芯轴的中部设有开口向上的进液盲道，芯轴的下部外侧设有能与其同步转动的自转体，自转体与芯轴之间沿圆周分布有能与进液盲道相通的自转流道，所有自转流道的出口均呈旋向相同的倾斜状。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述自转体和芯轴可传动连接在一起。

上述自转体可包括内转体和外转体，内转体位于芯轴的下部外侧，内转体的上部与芯轴的下部外侧通过花键联接安装在一起，对应内转体下方位置的芯轴外侧设有限位部件，内转体的外侧固定安装有外转体，对应内转体中部位置的芯轴上沿圆周分布有内出液孔，内转体上沿圆周分布有能与对应的内出液孔相通的连通出液孔，外转体上沿竖直向分布有至少一圈流道圈，每圈流道圈均包括至少两个沿圆周分布于外转体上的外出液孔，所有的外出液孔均呈旋向相同的倾斜状，内出液孔、连通出液孔和外出液孔共同形成自转流道。

上述对应内出液孔位置的内转体内侧可设有能连通所有连通出液孔的内环槽，对应内环槽上方位置的内转体与芯轴之间设有位于内出液孔上方的上密封圈，对应内环槽下方位置的内转体与芯轴之间均设有位于内出液孔下方的下密封圈；对应外出液孔位置的内转体外侧设有能连通所有连通出液孔的外环槽，对应外环槽上方位置的内转体与外转体之间设有位于所有外出液孔上方的上密封圈，对应外环槽下方位置的内转体与外转体之间设有位于所有外出液孔下方的下密封圈。