一种扭冲马达的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种扭冲马达，包括由左至右依次连接的旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，马达总成包括螺杆定子和带中心孔的螺杆转子，旁通阀总成和马达总成之间连接有扭矩脉冲发生器，扭矩脉冲发生器包括套筒接头，套筒接头内设置有定子分流阀和转子分流阀，定子分流阀内偏心设置有上喷嘴，定子分流阀沿圆周设置有轴向通孔，转子分流阀右端和螺杆转子相连接，转子分流阀的中心孔内设置有下喷嘴，下喷嘴中心孔的轴线和上喷嘴中心孔的轴线相互平行。本发明利用通过扭矩脉冲发生器的钻井液产生流量波动，使得传动轴总成中的传动轴转速“忽大忽小”，消除钻井过程中PDC钻头?钻柱粘滑振动现象，提高钻速延长钻头使用寿命。
【专利说明】
一种扭冲马达
技术领域
[0001]本发明涉及一种钻井辅助工具，更具体的说，是涉及一种扭冲马达。
【背景技术】
[0002]目前在石油与天然气钻井过程中，普通螺杆钻具已得到广泛的应用；普通螺杆钻具的工作原理为泥浆栗栗出的泥浆流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现螺杆钻具将液体压力能转为机械能的钻井作业;但在钻井作业过程中，螺杆钻具带动钻头切削岩层需要一定能量，在这一过程中会出现钻头粘滑振动现象;主要表现为在钻进过程中，钻头停止转动而螺杆钻具在钻井液的驱动下继续扭转，当螺杆钻具扭转所积蓄的能量足以破碎岩层时，粘滞的钻头便滑脱，在滑脱阶段，螺杆钻具积蓄的能量瞬间释放，钻头在正反方向突然加速或减速，导致钻头寿命缩短，所需钻进扭矩增加，钻头进尺减小，钻进效率降低。
[0003]为了解决普通螺杆钻具作业过程中，钻头粘滑振动现象所带来的一系列问题，目前主要采取的措施有优化钻井参数、采用水力加压器和扭力冲击器等钻井工具;实践表明优化钻井参数对减小粘滑振动现象效果并不明显，并且优化钻井参数将会延长作业周期和增加作业成本;水力加压器和扭力冲击器等钻井工具结构复杂，加工制造成本较高，容易出现零部件失效问题，钻井液在通过水力加压器和扭力冲击器等钻井工具时会产生一定压耗，降低了钻井工作效率;综合以上分析，在钻井过程中亟需一种结构简单、工作效果明显和对钻井液压力损耗$父小的钻井工具，以解决钻井过程中钻头的粘滑振动现象O
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种扭冲马达，利用通过扭矩脉冲发生器的钻井液产生流量波动，使得传动轴总成中的传动轴转速“忽大忽小”，这样可以消除钻井过程中PDC钻头-钻柱粘滑振动现象，提高钻速，降低钻进所需扭矩，改善钻头工作状态，延长钻头使用寿命，提高钻头进尺等优良性能。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0006]本发明的一种扭冲马达，包括由左至右依次连接的旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，所述马达总成包括螺杆定子和带中心孔的螺杆转子，所述旁通阀总成和马达总成之间连接有扭矩脉冲发生器，所述扭矩脉冲发生器包括套筒接头，所述套筒接头内沿轴向由左至右设置有定子分流阀和转子分流阀，所述定子分流阀内偏心设置有上喷嘴，所述定子分流阀沿圆周设置有轴向通孔，所述转子分流阀右端和所述螺杆转子相连接，所述转子分流阀的中心孔内设置有下喷嘴，所述下喷嘴中心孔的轴线和上喷嘴中心孔的轴线相互平行。
[0007]所述套筒接头左端设置有与旁通阀总成相连接的内螺纹，所述套筒接头右端设置有与马达总成相连接的外螺纹。
[0008]所述套筒接头内部沿圆周设置有凸台，所述凸台位于转子分流阀的右端。
[0009]所述定子分流阀和套筒接头通过花键定位连接。
[0010]所述上喷嘴和下喷嘴均由硬质合金材料制成。
[0011]与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是:
[0012](I)本发明中，旁通阀总成和马达总成之间连接扭矩脉冲发生器，扭矩脉冲发生器包括套筒接头、偏心设置有上喷嘴的定子分流阀、中心孔内设置有下喷嘴的转子分流阀，由于上喷嘴的中心孔和下喷嘴的中心孔不同轴，转子分流阀随螺杆转子共同进行行星运动，致使上喷嘴中心孔与下喷嘴中心孔出现闭合和开启现象，使得驱动螺杆转子转动的钻井液流量发生变化，螺杆输出的扭矩将产生温和冲击，利用通过扭矩脉冲发生器的钻井液产生流量波动，使得传动轴总成中的传动轴转速“忽大忽小”，这样可以消除钻井过程中PDC钻头-钻柱粘滑振动现象，提高钻速，降低钻进所需扭矩，改善钻头工作状态，延长钻头使用寿命，提尚钻头进尺等优良性能；
[0013](2)本发明中，套筒接头内部沿圆周设置有凸台，且凸台位于转自分流阀的右端，当马达总成部分由于异常原因，出现壳体断裂或者脱扣时，转子分流阀会往下掉，并会卡在接头内，实现防掉功能；
[0014](3)本发明中，上喷嘴与下喷嘴的材质选用硬质合金，能够解决两者长时间的相互磨损；
[0015](4)本发明结构简单，加工制造成本较低，对钻井液压力损耗较小。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的结构示意图；
[0017]图2是图1中I部分的局部放大示意图；
[0018]图3是图2中A-A剖视图；
[0019]图4是图2中B-B剖视图；
[0020]图5是本发明中上喷嘴中心孔与下喷嘴中心孔闭合、开启示意图。
[0021]附图标记:I旁通阀总成；2扭矩脉冲发生器;3马达总成;4万向轴总成；5传动轴总成;21套筒接头;22上喷嘴;23定子分流阀；24转子分流阀；25下喷嘴;31螺杆定子;32螺杆转子;51下接头。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0023]如图1至图4所示，本发明的一种扭冲马达，包括由左至右依次连接的旁通阀总成
1、马达总成3、万向轴总成4和传动轴总成5，所述旁通阀总成1、马达总成3、万向轴总成4和传动轴总成5与普通螺杆钻具结构原理类似，所述马达总成3包括螺杆定子31，所述螺杆定子31内设置有带轴向中心孔的螺杆转子32。所述传动轴总成5包括下接头51，用于连接钻头。
[0024]所述旁通阀总成I和马达总成3之间连接有扭矩脉冲发生器2，所述扭矩脉冲发生器2包括套筒接头21，所述套筒接头21左端设置有与旁通阀总成I相连接的内螺纹，所述套筒接头21右端设置有与马达总成3相连接的外螺纹。所述套筒接头21内沿轴向由左至右设置有定子分流阀23和转子分流阀24，所述定子分流阀23和套筒接头21通过花键方式定位连接，所述花键沿圆周可设置为三个或四个，所述定子分流阀23内沿轴向偏心设置有上喷嘴22，所述上喷嘴22可以通过热装方式固定于定子分流阀23的偏心孔内，也就是上喷嘴22的中心轴和定子分流阀23的中心轴相互平行但不重叠，另外，所述定子分流阀23沿圆周设置有轴向通孔，所述轴向通孔可设置为四个，每个轴向通孔的截面的径向宽度可不同。所述转子分流阀24右端和所述螺杆转子32可通过螺纹相连接，所述转子分流阀24的中心孔内设置有下喷嘴25，所述下喷嘴25可通过热装方式固定于转子分流阀24的中心孔内。所述上喷嘴22和下喷嘴25均由硬质合金材料制成，能够解决两者长时间的相互磨损。所述上喷嘴22中心孔的轴线和下喷嘴25中心孔的轴线相互平行但不重叠，转子分流阀24随螺杆转子32共同进行行星运动，致使上喷嘴22中心孔与下喷嘴25中心孔出现闭合和开启现象。所述转子分流阀24替代普通螺杆钻具中的防掉螺母，所述套筒接头21内部沿圆周设置有凸台，所述凸台位于转子分流阀24的右端，当马达总成3部分由于异常原因，出现壳体断裂或者脱扣时，转子分流阀24会往下掉，并会卡在套管接头21内，实现防掉功能。
[0025]钻井作业过程中，所述转子分流阀24随螺杆转子32在螺杆定子31中共同进行行星运动，致使上喷嘴22中心孔与下喷嘴25中心孔出现闭合和开启现象，如图5所示。当上喷嘴22中心孔与下喷嘴25中心孔闭合时，钻井液全部流经螺杆马达动力腔，驱动螺杆转子32转动，当上喷嘴22中心孔与下喷嘴25中心孔开启时，有一部分钻井液流入螺杆转子32中心孔，并在螺杆转子32末端流出，从而造成驱动螺杆转子32转动的钻井液流量发生变化，螺杆输出的扭矩将产生温和冲击，再由万向轴总成4和传动轴总成5将扭矩传递给钻头，实现消除PDC钻头-钻柱粘滑振动现象。
[0026]尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
【主权项】
1.一种扭冲马达，包括由左至右依次连接的旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，所述马达总成包括螺杆定子和带中心孔的螺杆转子，其特征在于，所述旁通阀总成和马达总成之间连接有扭矩脉冲发生器，所述扭矩脉冲发生器包括套筒接头，所述套筒接头内沿轴向由左至右设置有定子分流阀和转子分流阀，所述定子分流阀内偏心设置有上喷嘴，所述定子分流阀沿圆周设置有轴向通孔，所述转子分流阀右端和所述螺杆转子相连接，所述转子分流阀的中心孔内设置有下喷嘴，所述下喷嘴中心孔的轴线和上喷嘴中心孔的轴线相互平行。2.根据权利要求1所述的一种扭冲马达，其特征在于，所述套筒接头左端设置有与旁通阀总成相连接的内螺纹，所述套筒接头右端设置有与马达总成相连接的外螺纹。3.根据权利要求1所述的一种扭冲马达，其特征在于，所述套筒接头内部沿圆周设置有凸台，所述凸台位于转子分流阀的右端。4.根据权利要求1所述的一种扭冲马达，其特征在于，所述定子分流阀和套筒接头通过花键定位连接。5.根据权利要求1所述的一种扭冲马达，其特征在于，所述上喷嘴和下喷嘴均由硬质合金材料制成。
【文档编号】E21B4/02GK106089024SQ201610440437
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】朱益辉, 刘禹铭, 李波, 赵金成, 冯跃凯, 吕克华, 孟凡华, 王昆剑
【申请人】中国海洋石油总公司, 中海油能源发展股份有限公司