[发明专利]一种提高使用寿命的螺杆马达及井下动力钻具

说明书

本申请涉及一种提高使用寿命的螺杆马达及井下动力钻具，属于石油、天然气勘探钻井设备技术领域，螺杆马达包括：马达定子，其包括定子壳体和位于定子壳体内的定子衬套，定子衬套的外壁与定子壳体的内壁贴合，定子衬套的内周螺旋线型由多个间隔连接的定子波谷型线和定子波峰型线组成；定子波谷型线至马达定子中心的距离大于定子波峰型线至马达定子中心的距离，定子波峰型线与理论定子波峰型线相同，定子波谷型线至马达定子中心的距离大于理论定子波谷型线至马达定子中心的距离。本申请使马达定子波峰与马达转子波峰的接触面积和过盈量均相应减小，降低了定子衬套的摩擦扭矩，减小定子衬套磨损，提高马达定子的使用寿命。

技术领域

本申请涉及石油、天然气勘探钻井设备技术领域，特别涉及一种提高使用寿命的螺杆马达及井下动力钻具。

背景技术

螺杆钻具是石油钻井广泛使用的井下动力钻具，主要包括旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，且由上至下依次固定连接组成。马达总成由马达定子和马达转子组成；马达定子由定子壳体和定子衬套组成，定子衬套的外壁与定子壳体内壁粘接；定子衬套的内表面为连续螺旋线型，横截面内孔为沿圆周均布的花瓣形，花瓣头数为2个或2个以上，通常为双数；马达转子头数比马达定子头数少一个。用高压泥浆驱动马达总成中的马达转子在马达定子中运动，马达定子和马达转子啮合在空间形成密封腔，产生扭矩和转速。

相关技术中，目前螺杆钻具厂家均采用理论线型来制造马达总成，由于马达定子含有定子衬套，所以马达定子和马达转子之间存在过盈量形成密封线，其特点是马达密封线在各处的过盈量都是相同的。如图1所示，马达定子波峰21与马达转子波峰31接触的地方为点接触，马达转子波峰31与马达定子波谷22接触的地方为线接触，马达定子波峰21与马达转子波峰31接触的过盈量与马达转子波峰31与马达定子波谷22接触的过盈量均相等。

由于马达转子波峰31与马达定子波谷22接触的密封线长度明显比马达定子波峰21与马达转子波峰31接触的密封线长度大，也就是说马达转子波峰31与马达定子波谷22接触的密封面积明显比马达定子波峰21与马达转子波峰31接触的密封面积大很多。因此马达转子波峰31与马达定子波谷22接触的密封面产生的橡胶弹力会很大，从而推动马达转子3向远离马达转子波峰31与马达定子波谷22的接触面方向移动，导致马达定子波峰21与马达转子波峰31接触面过盈量变大，定子衬套2的应力也随之变大，摩擦扭矩增加，加快定子衬套2磨损，导致定子衬套2早期失效，降低马达定子的使用寿命。

发明内容

本申请实施例提供一种提高使用寿命的螺杆马达及井下动力钻具，以解决相关技术中马达转子波峰与马达定子波谷接触的密封面积明显比马达定子波峰与马达转子波峰接触的密封面积大，导致马达定子波峰与马达转子波峰接触面过盈量变大，加快定子衬套磨损，导致定子衬套早期失效的问题。

本申请实施例第一方面提供了一种提高使用寿命的螺杆马达，包括：

马达定子，所述马达定子包括定子壳体和位于所述定子壳体内的定子衬套，所述定子衬套的外壁与定子壳体的内壁贴合，所述定子衬套的内周螺旋线型由多个间隔连接的定子波谷型线和定子波峰型线组成；

所述定子波谷型线至马达定子中心的距离大于定子波峰型线至马达定子中心的距离，所述定子波峰型线与理论定子波峰型线相同，所述定子波谷型线至马达定子中心的距离大于所述理论定子波峰型线至马达定子中心的距离。

在一些实施例中：还包括马达转子，所述马达转子位于所述马达定子内且与马达定子共轭，所述马达转子的外周螺旋线型由多个间隔连接的转子波谷型线和转子波峰型线组成；

所述转子波谷型线至马达转子中心的距离小于转子波峰型线至马达转子中心的距离，所述转子波峰型线与理论转子波峰型线相同，所述转子波谷型线至马达转子中心的距离小于理论转子波谷型线至马达转子中心的距离。

在一些实施例中：所述定子波谷型线和定子波峰型线之间通过定子波谷侧线光滑过渡，所述转子波谷型线和转子波峰型线之间通过转子波谷侧线光滑过渡。