[发明专利]一种井下水力涡轮

说明书

本发明公开了一种井下水力涡轮，包括安装环和叶片环，所述叶片环装配固定于所述安装环中，所述安装环用以适配不同水力性能的所述叶片环并与所述叶片环一同适配于不同尺寸的驱动轴或工具壳体。上述井下水力涡轮将涡轮分为装配式安装固定的安装环和叶片环，钻井液的冲蚀作用主要发生在叶片环的叶片，当安装环或叶片环磨损后，可以很方便的拆除并更换新的安装环或叶片环，未磨损的部分可反复利用，从而进一步延长使用寿命，提高抗冲蚀性能，进而保障井下工具的性能。

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井装备技术领域，特别涉及一种井下水力涡轮。

背景技术

井下水力涡轮是一种常见的井下工具动力部件；涡轮能高效的将钻井液中蕴含的流体压力能转化为旋转的机械能，并通过传动轴输出给做功元件(比如钻头、发电机转子等)。

井下水力涡轮大都采用轴流式多级设计，每级涡轮包含一个定子叶轮和一个转子叶轮，由于井下水力涡轮的工作介质是钻井液，俗称“泥浆”，其中包含着大量固相颗粒物，涡轮很容易受到“冲蚀”破坏。当流体携带着固相颗粒高速冲击涡轮叶片表面时，固相颗粒所携带的动量会在叶片表面转化为巨大的冲击力，破坏叶片表面材料并使其剥落脱离叶片表面，久而久之在叶片表面形成各种“冲蚀”沟槽，甚至造成叶片的断裂失效；而叶片的受损直接影响到涡轮级的动力输出，进而影响到整个井下工具的性能。

因此，如何能够提供一种保障井下工具的性能的抗冲蚀性能好和使用寿命长的井下水力涡轮是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种井下水力涡轮，将涡轮分为装配式安装固定的安装环和叶片环，钻井液的冲蚀作用主要发生在叶片环的叶片，当安装环或叶片环磨损后，可以很方便的拆除并更换新的安装环或叶片环，未磨损的部分可反复利用，从而进一步延长使用寿命，提高抗冲蚀性能，进而保障井下工具的性能。

为实现上述目的，本发明提供一种井下水力涡轮，包括安装环和叶片环，所述叶片环装配固定于所述安装环中，所述安装环用以适配不同水力性能的所述叶片环并与所述叶片环一同适配于不同尺寸的驱动轴或工具壳体。

优选地，所述叶片环和所述安装环装配到位后通过螺纹连接并填充密封胶，或通过花键连接并填充密封胶，或通过螺栓连接并填充密封胶，或通过焊接连接。

优选地，所述安装环设有对所述叶片环进行轴向限位的止退台阶。

优选地，所述叶片环的外圆以及所述安装环的内圆均加工有若干个销钉槽，所述叶片环和所述安装环通过在所述销钉槽中安装销钉以实现周向限位，所述销钉及所述叶片环与所述安装环的接触表面均涂有金属密封胶。

优选地，所述销钉槽和所述销钉的截面形状相吻合且为圆形或方形。

优选地，所述井下水力涡轮具体为定子涡轮，包括定子安装环和定子叶片环，所述定子安装环用以适配于工具壳体，所述定子安装环的内圆加工有定子安装环销钉槽，所述定子叶片环的外圆加工有定子叶片环销钉槽，定子销钉安装于所述定子安装环销钉槽和所述定子叶片环销钉槽，所述定子安装环的内周侧设有对所述定子叶片环进行轴向限位的定子止退台阶。

优选地，所述井下水力涡轮具体为转子涡轮，包括转子安装环和转子叶片环，所述转子安装环用以适配于驱动轴，所述转子安装环的内圆加工有转子安装环销钉槽，所述转子叶片环的外圆加工有转子叶片环销钉槽，转子销钉安装于所述转子安装环销钉槽和所述转子叶片环销钉槽，所述转子安装环的外周侧设有对所述转子叶片环进行轴向限位的转子止退台阶。

优选地，所述安装环和所述叶片环采用不同的两种材料，所述安装环采用耐冲蚀和耐磨损性能低、成本低且易于机械加工的金属或合金材料制成，所述叶片环采用耐冲蚀和耐磨损性能高、成本高且不易于机械加工的金属或合金材料制成；所述安装环和/或所述叶片环的加工方式为机械加工、精铸或增材制造。