专利名称：双层壳体螺杆钻具马达定子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种螺杆钻具马达定子，尤其是涉及一种双层壳体螺杆钻具马达定 子。
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。马达有转子和定子组成；定子 由壳体和橡胶衬套组成，橡胶衬套的外壁与壳体内孔粘接；橡胶衬套的内孔为连续螺旋线 型，横截面为径向均布花瓣型，花瓣头数为2个或2个以上，壳体上下两端有与螺杆钻具其 他部件连接的螺纹。目前，广泛应用的螺杆钻具定子的壳体为等壁厚金属圆管；橡胶衬套 外圆为圆柱型(见附图1)，内孔为连续螺旋线型，工作过程中在转子的挤压和高压作用下， 橡胶衬套将发生变形，由于橡胶衬套壁厚不等，变形不均勻，工作状态下的定子橡胶衬套的 橡胶机械性能减弱，影响马达工作效率，降低定子使用寿命。新型的预轮廓式螺杆钻具马达 定子(中国实用新型专利，公开号CN201219215)，在定子壳体内孔预先加工一个与橡胶衬 套内孔形状相同或大致相同的定子壳体(见附图2)，由于定子橡胶衬套的壁厚基本相同， 受力后变形均勻、橡胶的机械性能得到增强，提高螺杆钻具马达工作效率，延长定子使用寿 命。但是，当在深井钻井作业时，地层温度高，有时可高达180°C以上，井下周围环境的热量 通过定子壳体传至橡胶衬套，橡胶在高温条件下失效变形，导致螺杆钻具马达效率降低直 至损坏。
发明内容
为了克服在深井钻井作业时地层温度高，现有螺杆钻具马达定子的橡胶衬套在高 温条件下失效变形快，导致马达使用寿命短的不足，本发明提供一种双层壳体螺杆钻具马 达定子。该双层壳体螺杆钻具马达定子能够延缓地层热量的传导，有效延长螺杆钻具使用
寿命ο本发明解决其技术问题所采用的技术方案是双层壳体螺杆钻具马达定子的定子 包括壳体和橡胶衬套，橡胶衬套粘接在与其外轮廓形状相同的壳体内。本发明的一技术方案是，壳体的上端与上定位套固定连接，下端与下定位套固定 连接，壳体外圆小于上定位套、下定位套的外圆；与壳体固定连接的上定位套和下定位套固 定安装在外壳体中部，壳体的外圆与外壳体内孔之间有环空。本发明另一技术方案是，壳体安装在外壳体内，壳体的上、下两端与外壳体固定连 接，壳体中部外圆与外壳体内孔之间有环空。上述二项技术方案中，壳体的外圆与外壳体内孔之间的环空内安装有隔热填料； 隔热填料为聚苯乙烯或/和气凝胶或/和树脂或/和超细玻璃棉或/和酚醛泡沫塑料或/ 和高硅氧棉或/和液体。本发明前二项技术方案中，壳体的外圆与外壳体内孔之间的环空可以是密封空
3间，环空内为真空或空气或其他气体。当环空内为真空时，壳体或/和外壳体或/和上定位 套或/和下定位套上有抽真空所用的孔。本发明又一技术方案是，壳体的上端与上定位套固定连接，下端与下定位套固定 连接，壳体外圆小于上定位套、下定位套的外圆；与壳体固定连接的上定位套和下定位套固 定安装在外壳体中部，壳体的外圆与外壳体内孔之间有轴向液流通道；上定位套和下定位 套上有液流通孔将定子内腔与轴向液流通道连通。本发明再一项技术方案是，壳体安装在外壳体内，壳体的上、下两端与外壳体固定 连接，壳体中部外圆与外壳体内孔之间有环空；壳体上有液流通孔将定子内腔与轴向液流 通道连通。本发明各个技术方案中的壳体外表面有涂层，外壳体内孔、外圆表面有涂层；涂层 的材料为复合硅酸镁铝隔热涂料、稀土保温涂料、涂覆型复合硅酸盐隔热涂料。外壳体的上 端、下端有与螺杆钻具其他部件连接的螺纹。本发明的有益效果是，结构简单合理，便于装配，隔热层(隔热填料、液流通道、真 空、空气)、涂层等可以有效减小地层高温对定子橡胶衬套的影响，延长螺杆钻具的使用寿 命。
图1是现有等壁厚金属圆管螺杆钻具马达定子结构示意图。图2是现有预轮廓式螺杆钻具马达定子结构示意图。图3是本发明第一实施例结构示意图。图4是本发明第二实施例结构示意图。图5是本发明第三实施例结构示意图。图6是本发明第四实施例结构示意图。图7是本发明第五实施例结构示意图。图8是本发明第六实施例结构示意图。图中1.外壳体，2.上定位套，3.螺纹，4.隔热填料，5.下定位套，6.内凸台，7.轴 向液流通道，8.液流通孔，9.涂层，10.，11.壳体，12.橡胶衬套，13.环空。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明双层壳体螺杆钻具马达定子，主要包括定子、上定位套2、下定位套5，定子 由壳体11和橡胶衬套12组成，橡胶衬套12可以是等壁厚的(参见附图2)，也可以是不等 壁厚的(参见附图1)。橡胶衬套12粘接在与其外轮廓形状相同或大致相同的壳体11内。 外壳体1的上端、下端有与螺杆钻具其他部件连接的螺纹3，通常是上端与旁通阀的壳体连 接，下端与万向轴壳体连接。本发明第一实施例(参见附图3)，壳体11的上端与上定位套2固定连接，下端与 下定位套5固定连接，壳体11外圆小于上定位套2、下定位套5的外圆；与壳体11固定连 接的上定位套2和下定位套5固定安装在外壳体1中部，即外壳体1上、下两端的连接螺纹 3之间，壳体11的外圆与外壳体1内孔之间有环空13 ；环空13内安装有隔热填料4。
本发明第二实施例(参见附图4)，壳体11安装在外壳体1内，壳体11的上、下两 端与外壳体1固定连接，壳体11中部外圆与外壳体1内孔之间有环空13 ；环空13内安装 有隔热填料4。上述第一、二实施例中的隔热填料4可以有多种选择，通常选用导热性能差的材 料，如聚苯乙烯、气凝胶、树脂、超细玻璃棉、酚醛泡沫塑料、高硅氧棉、液体等。填充的隔热 填料4可以是单一材料，也可以是上述材料中2种或2种以上的组合。本发明第三实施例(参见附图5)，壳体11的上端与上定位套2固定连接，下端与 下定位套5固定连接，壳体11外圆小于上定位套2、下定位套5的外圆；与壳体11固定连 接的上定位套2和下定位套5固定安装在外壳体1中部，即外壳体1上、下两端的连接螺纹 3之间，壳体11的外圆与外壳体1内孔之间有环空13 ；环空13为密封空间，环空13内为真 空，也可充满空气或其他气体。本发明第四实施例(参见附图6)，壳体11安装在外壳体1内，壳体11的上、下两 端与外壳体1固定连接，壳体11中部外圆与外壳体1内孔之间有环空13 ；环空13为密封 空间，环空13内为真空，也可充满空气或其他气体。本发明第三、四实施例中的当壳体11外圆与外壳体1内孔之间的环空13为真空 时，应该有抽真空所用的孔10。孔10可以在壳体11或/和外壳体1或/和上定位套2或 /和下定位套5上。孔10可以是轴向的，也可以是径向的，抽完真空后将孔10封闭即可； 同时，上定位套2、下定位套5与壳体11、外壳体1固定连接时要做好密封，可采用橡胶密封 圈或其他密封方式。本发明第五实施例(参见附图7)，壳体11的上端与上定位套2固定连接，下端与 下定位套5固定连接，壳体11外圆小于上定位套2、下定位套5的外圆；与壳体11固定连 接的上定位套2和下定位套5固定安装在外壳体1中部，壳体11的外圆与外壳体1内孔之 间有轴向液流通道7 ；上定位套2和下定位套5上有液流通孔8将定子内腔与轴向液流通 道7连通。本发明第六实施例(参见附图8)，壳体11安装在外壳体1内，壳体11的上、下两 端与外壳体1固定连接，通常采用螺纹连接或焊接方式。壳体11中部外圆与外壳体1内孔 之间有环空13 ；壳体11上有液流通孔8将定子内腔与轴向液流通道7连通。本发明第五、六实施例中的液流通孔8可以是轴向的，也可以是径向的。钻井作业 时，泥浆液可以依次通过液流通孔8、轴向液流通道7、液流通孔8从上至下流动，使得定子 得到有效冷却。上述实施例均可以实现降低地层高温对定子橡胶衬套影响的目的，提高螺杆钻具 在高温地层中的使用寿命。为了保证本发明双层壳体螺杆钻具马达定子在高温下施工作业时，减少地层温度 对橡胶衬套的不利影响，可以在定子壳体11外表面、外壳体1的内、外表面喷涂涂层9 ；涂 层9多选用隔热效果好的材质，如复合硅酸镁铝隔热涂料、稀土保温涂料、涂覆型复合硅 酸盐隔热涂料等等；涂层9的厚度为0. 05 2mm，通常涂层9厚度为0. 2 Imm时效果比 较好。本发明双层壳体螺杆钻具马达定子，定子壳体11通常与上定位套2、下定位套5的 内孔固定连接，采用螺纹、定位销、键(花键、平键)、焊接等连接方式均可，也可以采用偏心轴方式；上定位套2上端、下定位套5下端的内孔中可以有内凸台6，将壳体11轴向固定。 上定位套2、壳体11、下定位套5固定连接后，再安装在外壳体1内孔上、下两端的连接螺纹 3之间；可以采用螺纹连接、销连接、键连接、焊接等方式固定连接，采用其中一种或者其组 合均可。 应该注意的是，上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计 很多替代实施例而不脱离权利要求书的范围。
权利要求
一种双层壳体螺杆钻具马达定子，定子包括壳体和橡胶衬套，橡胶衬套粘接在与其外轮廓形状相同的壳体内，其特征是所述壳体(11)的上端与上定位套(2)固定连接，下端与下定位套(5)固定连接，壳体(11)外圆小于上定位套(2)、下定位套(5)的外圆；与壳体(11)固定连接的上定位套(2)和下定位套(5)固定安装在外壳体(1)中部，壳体(11)的外圆与外壳体(1)内孔之间有环空(13)。
2.一种双层壳体螺杆钻具马达定子，定子包括壳体和橡胶衬套，橡胶衬套粘接在与其 外轮廓形状相同的壳体内，其特征是所述壳体(11)安装在外壳体(1)内，壳体(11)的上、 下两端与外壳体(1)固定连接，壳体(11)中部外圆与外壳体(1)内孔之间有环空(13)。
3.根据权利要求1、2任一所述双层壳体螺杆钻具马达定子，其特征是所述环空(13) 内安装有隔热填料(4)。
4.根据权利要求3所述双层壳体螺杆钻具马达定子，其特征是所述隔热填料(4)为 聚苯乙烯或/和气凝胶或/和树脂或/和超细玻璃棉或/和酚醛泡沫塑料或/和高硅氧棉 或/和液体。
5.根据权利要求1、2任一所述双层壳体螺杆钻具马达定子，其特征是所述环空(13) 为密封空间，环空(13)内为真空或空气或其他气体。
6.根据权利要求5所述双层壳体螺杆钻具马达定子，其特征是所述环空(13)为真空 时，壳体(11)或/和外壳体(1)或/和上定位套(2)或/和下定位套(5)上有抽真空所用 的孔(10)。
7.—种双层壳体螺杆钻具马达定子，定子包括壳体和橡胶衬套，橡胶衬套粘接在与其 外轮廓形状相同的壳体内，其特征是所述壳体(11)的上端与上定位套(2)固定连接，下端 与下定位套(5)固定连接，壳体(11)外圆小于上定位套(2)、下定位套(5)的外圆；与壳体 (11)固定连接的上定位套(2)和下定位套(5)固定安装在外壳体(1)中部，壳体(11)的外 圆与外壳体(1)内孔之间有轴向液流通道(7)；上定位套(2)和下定位套(5)上有液流通 孔(8)将定子内腔与轴向液流通道(7)连通。
8.—种双层壳体螺杆钻具马达定子，定子包括壳体和橡胶衬套，橡胶衬套粘接在与其 外轮廓形状相同的壳体内，其特征是所述壳体(11)安装在外壳体(1)内，壳体(11)的上、 下两端与外壳体(1)固定连接，壳体(11)中部外圆与外壳体(1)内孔之间有环空(13)；壳 体(11)上有液流通孔⑶将定子内腔与轴向液流通道(7)连通。
9.根据权利要求1、2、7、8任一所述双层壳体螺杆钻具马达定子，其特征是所述壳体 (11)外表面有涂层(9)；所述外壳体⑴内孔表面有涂层(9)；所述外壳体⑴外圆表面有 涂层(9)。
10.根据权利要求9所述双层壳体螺杆钻具马达定子，其特征是所述涂层(9)的材料 为复合硅酸镁铝隔热涂料、稀土保温涂料、涂覆型复合硅酸盐隔热涂料。
11.根据权利要求10所述双层壳体螺杆钻具马达定子，其特征是所述涂层(9)的厚 度为0. 05 2_。
12.根据权利要求1、2、7、8任一所述双层壳体螺杆钻具马达定子，其特征是所述外壳 体(1)的上端、下端有与螺杆钻具其他部件连接的螺纹(3)。
全文摘要
一种双层壳体螺杆钻具马达定子。为了克服在深井钻井作业时地层温度高，现有螺杆钻具马达定子橡胶衬套在高温条件下老化失效快，导致马达使用寿命短的不足，本发明定子壳体(11)的上端与上定位套(2)固定连接，下端与下定位套(5)固定连接，壳体(11)外圆小于上定位套(2)、下定位套(5)的外圆；与壳体(11)固定连接的上定位套(2)和下定位套(5)固定安装在外壳体(1)中部，壳体(11)的外圆与外壳体(1)内孔之间为隔热填料(4)，或者是轴向液流通道(7)，还可以是真空的。其有益效果是结构简单合理，便于装配，有效减小地层高温对定子的影响，延长螺杆钻具的使用寿命。
文档编号H02K15/02GK101882818SQ20101022813
公开日2010年11月10日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者任宪可, 夏秀文, 李明谦, 李良君, 王春阳, 陆天明, 马峰 申请人:中国石油集团渤海石油装备制造有限公司