专利名称：一种可以应用于绳索取心钻进的涡轮钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可以应用于绳索取心钻进的涡轮钻具，尤其是能应用绳索取心钻具进行绳索取心钻进。
背景技术：
目前，公知的涡轮钻具主要应用于全面钻进，具有耐高温、机械钻速高、成孔质量好、适合深孔钻进提速等特点。公知的涡轮定子安装在涡轮外壳内，涡轮转子安装在中轴上，中轴为实心，无钻井液通道，钻头连接在实心中轴下方，工作时涡轮外壳及涡轮定子不转，钻井液驱动涡轮转子旋转，从而带动中轴旋转，由中轴带动钻头旋转破碎岩石钻进。这种公知的涡轮钻具，在全面钻进中能够有效提高钻进机械钻速；但在绳索取心工艺中无法应用。
发明内容为了克服现有的涡轮钻具不能满足绳索取心钻进工艺的不足，本实用新型提供一种可以应用于绳索取心钻进的涡轮钻具，该涡轮钻具不仅能满足常规全面钻进提高机械钻速的要求，而且能够匹配绳索取心钻具进行绳索取心钻进工作，避免频繁起下钻，能够提高机械钻速、提高工作效率、降低钻井取心成本，且该涡轮钻具结构简单，采用全金属无橡胶结构设计，寿命较长。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种可以应用于绳索取心钻进的涡轮钻具，由空心中轴、涡轮外壳、涡轮定子、涡轮转子、上密封端头、下密封端头、扶正轴承、多级串轴承、TC轴承、上金刚石止推轴承、下金刚石止推轴承构成。采用空心中轴结构， 涡轮定子安装在空心中轴上，涡轮转子安装在涡轮外壳内。工作时，钻井液驱动涡轮转子旋转，涡轮转子带动涡轮外壳旋转，从而驱动全面钻头或取心钻头旋转破岩。空心中轴为取心工具上下运行预留通道，可应用绳索取心工具进行绳索取心钻进，达到应用涡轮钻具进行绳索取心工作的目的。本实用新型的有益效果是，可以在提高机械钻速、降低钻探成本的同时，满足绳索取心工作需要，能够进行绳索取心工作，可以提高深孔钻探取心效率，此外，本实用新型仍然具有常规涡轮钻具全面钻进的功能。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型搭配绳索取心工具进行取心钻进的结构图。图2是本实用新型的整体结构剖面图。图3是空心中轴1结构图。图4中，图4-1是涡轮定子10结构图，图4-2是涡轮定子10剖面图，图4_3是涡轮转子9结构图，图4-4是涡轮转子9剖面图。
3[0011]图5是上密封端头5剖面图。图6是下密封端头13结构图。图7是悬挂密封接头C剖面图。
图1中A.上部钻杆，B.涡轮钻具，C.悬挂密封接头，D.绳索取心钻具外管，E.绳索取心钻具内管总成，F.钻头；图2中1.空心中轴，2.调节垫圈，3.上金刚石止推轴承， 4.下金刚石止推轴承，5.上密封端头，6.密封填充物，7. TC轴承，8.支承环，9.涡轮转子， 10.涡轮定子，11.扶正轴承，12.支撑圆环，13.下密封端头，14.串轴承，15. TC轴承，16. TC 轴承，17.涡轮外壳。
具体实施方式
在
图1中涡轮钻具B通过空心中轴1与上部钻杆A螺纹连接，涡轮钻具B的涡轮外壳17下部与绳索取心工具外管D螺纹连接，绳索取心工具外管D下部与钻头F螺纹连接。在图2中涡轮钻具B空心中轴1上部与钻杆A螺纹连接，调节垫圈2、上金刚石止推轴承3、下金刚石止推轴承4、上密封端头5、TC轴承7、支承环8依次安装在空心中轴1 上；多级涡轮转子9、涡轮定子10相间安装在空心主轴上，每隔一定距离安装1个扶正轴承 11用于校准空心轴承同心度；空心中轴1下端与下密封端头13螺纹连接；支撑圆环12、多级串轴承14、TC轴承15、TC轴承16依次安装在下密封端头13上；空心中轴1、调节垫圈2、 上金刚石止推轴承3、下金刚石止推轴承4、上密封端头5、TC轴承7、支承环8、涡轮转子9、 涡轮定子10、扶正轴承11、支撑圆环12、下密封端头13、串轴承14、TC轴承15、TC轴承16 依次安装好后装入涡轮外壳17中；涡轮外壳17与上密封端头5螺纹连接。在图3中空心中轴1为空心作为绳索取心钻具内管总成E上下运行通道，上预留一定数量的斜孔作为钻井液流通通道，斜孔上方加工有螺纹用于与TC轴承7进行螺纹连接，空心中轴1下端加工有螺纹用于与下密封端头13进行螺纹连接。图4中，图4-1是涡轮定子10结构图，图4-2是涡轮定子10剖面图，图4_3是涡轮转子9结构图，图4-4是涡轮转子9剖面图。1个涡轮转子9与1个涡轮定子10组成1 级涡轮，涡轮转子9安装在涡轮外壳17内侧，涡轮定子10安装在空心中轴1上，这与常规涡轮钻具的结构相反。在图5中密封端头5外侧加工有螺纹，用于与涡轮外壳17进行螺纹连接，内侧加工有矩形凹槽用于填充密封圈6，防止钻井液从密封端头5与TC轴承7间隙外泄。在图6中下密封端头13上端内侧加工有螺纹用于与空心中轴1进行螺纹连接，内侧预留圆形台阶用于安装悬挂密封接头C，下密封端头13上加工有多个倾斜贯穿圆孔作为钻井液流通通道。在图7中悬挂密封接头C上端是打捞矛头18，临近打捞矛头处安装有密封圈19， 用于密封悬挂密封接头C与下密封端头13的间隙，确保钻井液从空心中轴1上预留的斜孔进入涡轮钻具B，悬挂密封接头C下端安装有打捞钩21，打捞钩21下端与绳索取心钻具内管E相连接。在应用涡轮钻具B进行绳索取心工作时，将悬挂密封接头C与绳索取心钻具内管 E相连接，用钢丝绳将悬挂密封接头C与绳索取心钻具内管E下入涡轮钻具B中，确保密封圈19到达下密封端头13台阶处，打开泥浆泵后，钻井液从上端钻杆A进入涡轮钻具B空心中轴1，下端悬挂密封接头C阻止钻井液向下端流动，钻井液由空心中轴1上部预留的钻井液流通通道进入涡轮外壳17和空心中轴1的环形空间推动涡轮转子9旋转，涡轮转子9旋转带动涡轮外壳17旋转，涡轮外壳17带动绳索取心钻具外管D旋转，绳索取心钻具外管D 带动钻头F旋转破岩，岩芯通过钻头F进入绳索取心钻具内管E，当岩芯装满绳索取心钻具内管E后，用钢丝绳下入打捞器，将悬挂密封接头C与绳索取心钻具内管E从井下提出，重复以上过程进行连续绳索取心钻进。 以上是本实用新型的较佳实施例，凡是依本实用新型技术方案所做的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1. 一种可以应用于绳索取心钻进的涡轮钻具，由空心中轴、涡轮外壳、涡轮定子、涡轮转子、上密封端头、下密封端头、扶正轴承、多级串轴承、TC轴承、上金刚石止推轴承、下金刚石止推轴承构成，其特征是采用空心中轴，涡轮定子安装在空心中轴上，涡轮转子安装在涡轮外壳内侧。
专利摘要一种可以应用于绳索取心钻进的涡轮钻具。采用空心中轴，定子安装在空心中轴上，转子安装在涡轮钻具外壳内侧，钻头通过螺纹连接在外壳上，钻井液通过空心中轴上预留的通道进入涡轮钻具驱动转子旋转，转子带动外壳旋转，从而驱动全面钻头或取心钻头旋转破岩。空心中轴为绳索取心工具预留上下运行的通道，可进行绳索取心钻进。
文档编号E21B4/00GK202194564SQ20112021401
公开日2012年4月18日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者冯美贵, 史新慧, 张德龙, 朱迪斯, 杨鹏, 王海达, 翁炜, 黄玉文 申请人:北京探矿工程研究所