一种螺杆钻具马达的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于石油、天然气钻井领域的螺杆钻具马达。
【背景技术】
[0002]螺杆钻具马达是目前最广泛使用的一种井下动力钻具，主要用于定向井、水平井的造斜及扭方位施工，一部分也用于直井反扣或侧钻作业中。美国50年代中期开始研制螺杆钻具，1962年用于生产，不同厂家生产的有迪纳钻具(Smith公司)、纳维钻具(Christensen公司)和波斯钻具，其基本原理都是基于容积式马达。传统的螺杆钻具马达的定子内部有大量的橡胶，而橡胶在转子的连续且不规则的挤压及井底高温的连续作用下，容易造成热在橡胶内聚集，导致橡胶的高温老化，从而降低螺杆钻具的性能，减小螺杆钻具的使用寿命。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种可控制螺杆钻具马达的过盈量或者间隙的螺杆钻具马达。
[0004]本发明所采用的技术方案为:一种螺杆钻具马达，它包括定子和转子，所述转子安设在定子的内孔中，其特征在于:所述转子的上端与防掉杆总成连接，下端通过内啮合齿轮总成与导流套总成相连，在定子内设置有限位机构与防掉杆相配设。
[0005]按上述技术方案，内啮合齿轮总成包括安设在转子下端的外齿轮、固设在导流套内并与外齿轮相啮合的内齿轮，两者的传动比I1大于I且小于2(1〈 i !〈2)，导流套将转子的偏心运动转化为定轴运动。
[0006]按上述技术方案，所述限位机构包括固定设置在定子上端的上径向轴承，上径向轴承包括静圈和动圈，静圈固定在定子内，动圈可以转动，所述防掉杆上设有光滑段与动圈的光滑面相配合。
[0007]按上述技术方案，所述限位机构包括固定设置在定子上端的上径向轴承，上径向轴承包括静圈和动圈，静圈固定在定子内，动圈可以转动，所述防掉杆上设有外齿轮与动圈内设置的内齿轮相啮合，两者的传动比i大于I且小于2 (1< “<2)，其中，“ < I1 ο
[0008]按上述技术方案，所述转子的下端通过下轴承支承在导流套总成的中间壳体上，其通过下轴承限制转子的径向位置。
[0009]按上述技术方案，所述导流套总成包括与定子下端相连的中间壳体、设置在中间壳体内孔内的导流套、设置在导流套与中间壳体之间的衬套，安设在中间壳体下端的下壳体，所述导流套通过下径向轴承在衬套内，在导流套内设置有钻井液流经的内孔，所述下壳体用于将衬套压装在中间壳体内。
[0010]按上述技术方案，所述防掉杆总成包括与定子上端相连的防掉壳体、与转子上端连接的防掉杆、设置在防掉杆上端的防掉螺母和锁紧螺母，所述限位机构与防掉杆的中间部位向配设。
[0011]按上述技术方案，该螺杆钻具马达用于直螺杆钻具或弯螺杆钻具。
[0012]按上述技术方案，当所述定子的内旋转面为全金属时，定子和转子的(啮合)间隙控制在0~5mm。
[0013]按上述技术方案，当所述定子的内旋转面为橡胶衬套时，定子和转子的(啮合)过盈量控制在0~3mmo
[0014]本发明所取得的有益效果为:
1、本发明通过设置限位机构以及内啮合齿轮总成，将转子公转的轨迹控制在较佳的情况下，能有效的控制转子和定子的过盈量或间隙，从而保证螺杆钻具的性能，提高螺杆钻具的使用寿命。
[0015]2、本发明中转子的输出端通过内齿轮总成与导流套配设，从而将转子的偏心运动转化为导流套的定轴运动，能增大螺杆钻具马达的扭矩，提高其工作效率。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的一个实施例的螺杆钻具马达的上部分装配示意图。
[0017]图2为本发明的一个实施例的螺杆钻具马达的下部分装配示意图。
[0018]图3为本发明的另一个实施例的螺杆钻具马达的上部分装配示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0020]实施例1:
如图1、2所示，本实施例提供了一种螺杆钻具马达，它包括定子6和转子5，转子5安设在定子6的内孔中，转子5的上端与防掉杆总成连接，下端通过内啮合齿轮总成与导流套总成相连，在定子6内设置有限位机构与防掉杆相配设。
[0021]所述防掉杆总成包括与定子6上端螺纹相连的防掉壳体1、与转子5上端连接的防掉杆2、设置在防掉杆2上端的锁紧螺母13和防掉螺母14，限位机构与防掉杆2的中间部位相配设。其中，限位机构包括上径向轴承4，防掉壳体将隔套3和上径向轴承4固定在定子6的上端，上径向轴承4包括静圈和动圈，静圈固定在定子6内，动圈可以转动，在防掉杆2上设有外齿轮与动圈内设置的内齿轮相啮合(实施例可以选择传动比为I1=L 24)以限制转子5和定子6之间的间隙。通过设置上径向轴承4，以便满足转子5在定子6内的运动。
[0022]所述导流套总成包括与定子6下端相连的中间壳体21、设置在中间壳体内孔内的导流套11、设置在导流套11与中间壳体21之间的衬套10，安设在中间壳体21下端的下壳体，所述导流套11通过下径向轴承9在衬套10内，其上端设有垫圈9，所述下壳体用于衬套10压装在中间壳体21内。在导流套11上设有钻井液的流经通道，在导流套11的外壁的一端或两端设置有耐磨层，在衬套的内壁的一端或两端对应设有耐磨层。
[0023]本实施例中，转子5的下端通过下轴承7支承在中间壳体21上，并通过下轴承限制转子的径向位置。下轴承7安设在衬套10的上方，通过中间壳体21上的台肩定位。
[0024]本实施例中，内啮合齿轮总成包括安设在转子5下端的外齿轮、固设在导流套内并与外齿轮相啮合的内齿轮(本实施例可以选择传动比为i2=l.23)。本发明通过转子5下端的外齿轮和导流套11上端的内齿轮的啮合，在下径向轴承9的配合下，可以将转子5的偏心运动转换成导流套11的定轴运动，输出扭矩和转速，再结合螺杆钻具的传动轴总成，将马达的功率输出。
[0025]所述的螺杆钻具马达可以用于直螺杆钻具，也可以用于弯螺杆钻具。当然，本发明可以在全金属螺杆钻具中使用，也可以在常规的带有橡胶衬套定子的螺杆钻具中使用。在全金属螺杆钻具中使用时，即当所述定子的内旋转面为全金属时，定子和转子的啮合间隙控制在0~5mm ;在常规的带有橡胶衬套定子的螺杆钻具中使用，即当所述定子的内旋转面为橡胶衬套时，定子和转子的啮合过盈量控制在0~3mm。
[0026]实施例2:
如图3所示，本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处在于限位结构的设置不同，本实施例中的限位结构包括固定设置在定子6上端的上径向轴承4，上径向轴承4包括静圈和动圈，静圈固定在定子6内，动圈可以转动，所述防掉杆上设有光滑段与动圈的光滑面相配合。
【主权项】
1.一种螺杆钻具马达，它包括定子和转子，所述转子安设在定子的内孔中，其特征在于:所述转子的上端与防掉杆总成连接，下端通过内啮合齿轮总成与导流套总成相连，在定子内设置有限位机构与防掉杆相配设。
2.根据权利要求1所述的一种螺杆钻具马达，其特征在于，内啮合齿轮总成包括安设在转子下端的外齿轮、固设在导流套内并与外齿轮相啮合的内齿轮，导流套将转子的偏心运动转化为定轴运动。
3.根据权利要求1或2所述的一种螺杆钻具马达，其特征在于，所述限位机构包括固定设置在定子上端的上径向轴承，上径向轴承包括静圈和动圈，静圈固定在定子内，动圈可以转动，所述防掉杆上设有光滑段与动圈的光滑面相配合。
4.根据权利要求1或2所述的一种螺杆钻具马达，其特征在于，所述限位机构包括固定设置在定子上端的上径向轴承，上径向轴承包括静圈和动圈，静圈固定在定子内，动圈可以转动，所述防掉杆上设有外齿轮与动圈内设置的内齿轮相啮合。
5.根据权利要求1或2所述的一种螺杆钻具马达，其特征在于，所述转子的下端通过下轴承支承在导流套总成的中间壳体上，并通过下轴承限制转子的径向位置。
6.根据权利要求1或2所述的一种螺杆钻具马达，其特征在于，所述导流套总成包括与定子下端相连的中间壳体、设置在中间壳体内孔内的导流套、设置在导流套与中间壳体之间的衬套，安设在中间壳体下端的下壳体，所述导流套通过下径向轴承在衬套内，在导流套内设置有钻井液流经的内孔，所述下壳体用于将衬套压装在中间壳体内。
7.根据权利要求1或2所述的一种螺杆钻具马达，其特征在于，所述防掉杆总成包括与定子上端相连的防掉壳体、与转子上端连接的防掉杆、设置在防掉杆上端的防掉螺母和锁紧螺母，所述限位机构与防掉杆的中间部位相配设。
8.根据权利要求1或2所述的一种螺杆钻具马达，其特征在于，该螺杆钻具马达用于直螺杆钻具或弯螺杆钻具。
9.根据权利要求1或2所述的一种螺杆钻具马达，其特征在于，当所述定子的内旋转面为全金属时，定子和转子的嗤合间隙控制在0~5mm。
10.根据权利要求1或2所述的一种螺杆钻具马达，其特征在于，当所述定子的内旋转面为橡胶衬套时，定子和转子的啮合过盈量控制在0~3mm。
【专利摘要】本发明公开了一种螺杆钻具马达，它包括定子和转子，所述转子安设在定子的内孔中，其特征在于：所述转子的上端与防掉杆总成连接，下端通过内啮合齿轮总成与导流套总成相连，在定子内设置有限位机构与防掉杆相配设。本发明所取得的有益效果为：1、本发明能有效的控制转子和定子的过盈量或间隙，从而保证螺杆钻具的性能，提高螺杆钻具的使用寿命。2、本发明中转子的输出端通过内齿轮总成与导流套配设，使导流套将转子的偏心运动转化为定轴运动，能增大螺杆钻具马达的扭矩，提高其工作效率。
【IPC分类】E21B4-02
【公开号】CN104847257
【申请号】CN201510186401
【发明人】张小俊, 程永, 关勤勤
【申请人】江汉石油钻头股份有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月20日