[发明专利]叶片式井下动力钻具

说明书

本发明公开了一种叶片式井下动力钻具，适用于石油、天然气的勘探、开发中作为井下动力钻具;也可作为其他钻探工程中的井下动力钻具。

为了解决石油天然气勘探、开发中井下使用的动力钻具，人们多年来从各个方面作了大量的研究和试验，并且造出了不少实用的井下动力工具。我国92年9月公开的92100462.1号叶片式井下动力钻具就是其中之一。它用金属材料制造钻具的主要工作元件，从而提高了钻具的工作温度范围和工作寿命，扩大了钻具适用井深。但其不足是结构复杂，成本高、维修难度大。

本发明的目的在于提供一种结构较简单的叶片式井下动力钻具，以便在不降低使用范围的情况下，降低制造成本，改善维修性能，进一步提高钻具的可靠性及工作寿命。

本发明是这样实现的：一个由旁通阀（1）、动力节（2）、轴承节（3）、限压阀（4）组成的钻井用叶片式井下动力钻具，动力节（2）由固定系统和转动系统组成，其转动系统位于固定系统之中，并通过上下径向轴承（5）和推力轴承（6）

与固定系统组成动联结。其特征是固定系统包括外壳（8）、定子壳（11）、4个周向密封和4个定子墙。定子壳（11）为管状结构，在管壁轴向上开有4个对称的长台阶孔一定子墙室（36），室内放置定子墙，定子墙室之间设有4个周向密封槽（37），槽内放置周向密封圈（26）。定子墙包括定子键（44）、夹状弹簧（45），并和定子头（13）、限位板（33）、限位板螺钉（32）、定子头连板（34）、定子头连板销（35）安装在定子壳（11）的定子墙室（36）之中。再通过限位板（33）与转子轴保持相对位置，而定子壳（11）通过水眼套（10）固定在外壳（8）中。转动系统包括转子轴（7）、上转子头（14）、下转子头（20）;转子轴（7）是空心轴，轴心孔（65）为通孔，转子轴上端有外螺纹（66），下端设有输出力矩用的外螺纹（67），中部有两个对称的凸轮状突缘（86、87），突缘上下各有一台肩（68、69），突缘下部有两个偏置对称的液流出口槽（23），突缘上部有两个偏置对称的液流进口槽（25），进口槽（25）内有若干个与轴心孔联通的进液孔（24）。上转子头（14）是环状元件，内壁上开有两个对称的液流进口槽（25′）;下转子头（20）也是环状元件，内壁上开有2个对称的液流出口槽（23′），上下转子头通过定位键（12）与转子轴固定位置。当从钻井泵来的高压钻井液经钻杆、旁通阀（1）、上转子头（14）及转子轴（7）的液流进口槽（25）进入由定子壳（11）、定子头（13）、定子键（44）、上下转子头（14、20）及转子轴（7）所围成的高压工作腔（30）时，高压钻井液就会推动转子轴（7）上的突缘（86、87），使转子轴旋转，并去带动钻头钻井。与此同时转子轴（7）上的突缘（86、87）又推动其背面的钻井液，使此钻井液经液流出口槽（23）、钻头水眼、井眼环形空间返回钻井泵吸入口，再进入下次循环。与此同时，由定子键（44）、夹状弹簧（45）组成的定子墙，在转子轴突缘（86、87）或叶片、导收板作用下，作径向往复运动，以便保证高压工作腔（30）的存在，即起到一道密封挡液墙的作用。

本发明装置中的定子墙包括定子外墙（17）、定子内墙（16）、滚棍（15）、定子弹簧（18）。其滚棍（15）装在内墙（16）的滚棍槽（41）中，内墙（16）装在外墙（17）的墙室（40）中，定子弹簧（18）装在内墙（16）的弹簧孔（42）和外壳（8）的内壁之间。当动力节工作时，定子系统中的滚棍（15）在定子弹簧（18）和转动系统中的突缘（86、87）或叶片（19）和导收板（29）的共同作用下、作径向往复运动，以便保证高压工作腔（30）的存在，即定子墙应起到的密封墙的作用。