专利名称:冲压叠片式金属定子螺杆钻具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种冲压叠片式金属定子螺杆钻具，其包括螺杆定子外壳、螺杆转子和金属定子，所述金属定子固接在螺杆定子外壳内部，该金属定子内腔形状与所述螺杆转子外部轮廓相匹配且所述螺杆转子在钻井液等流体驱动下能够在金属定子内腔中转动，所述金属定子由多个冲压成型的金属片层层叠装而成。本实用新型通过采用低成本的冲压成型制造工艺，大大降低了金属定子螺杆钻具的加工难度，而且使得低成本高精度的批量生产成为可能。
【专利说明】冲压叠片式金属定子螺杆钻具
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油、天然气开采工具领域，尤其是一种冲压叠片式金属定子螺杆钻具。
【背景技术】
[0002]石油钻井领域内井下动力钻具最早起源于涡轮钻具的应用，主要原因是加工工艺简单，对精度控制要求不太严格，其不利因素是高转速和低扭矩，对钻头要求比较苛刻，随着数值模拟技术和数控加工技术的完善，螺杆钻具开始进入钻井市场，但是由于细长杆刀具在加工精度控制上的不确定性，螺杆钻具采用了具有温度使用限制的含加强筋橡胶定子。根据国内专利查新，2007年西南石油大学申报了《一种全金属定子螺杆钻具》(专利号200610021439.8)，但是未公布其金属定子的加工工艺。
[0003]根据市场调研，目前石油钻井用全金属螺杆钻具尚属于实验室理论阶段，主要原因是长纵深金属螺旋定子腔室的加工精度不能保障，定子与转子配合间隙不易控制，定子腔室的表面热处理难以进行。这些问题的解决因大大依赖于高精尖的数控加工技术，加工工艺门槛太高，加工周期长、成本高，不利于实现批量生产。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种成本低、易加工的冲压叠片式金属定子螺杆钻具。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型包括螺杆定子外壳、螺杆转子和金属定子，所述金属定子固接在螺杆定子外壳内部，该金属定子内腔形状与所述螺杆转子外部轮廓相匹配且所述螺杆转子在钻井液等流体驱动下能够在金属定子内腔中转动，所述金属定子由多个冲压成型的金属片层层叠装而成。
[0006]所述螺杆定子外壳内壁加工有一道半圆形螺旋定位槽，该定位槽的旋距与螺杆转子的旋距一致。
[0007]所述金属定子上设有与螺杆定子外壳的定位槽相匹配的定位凸起。
[0008]所述冲压成型的金属片厚度为3_5mm。
[0009]所述冲压成型的金属片采用硅钢片或铝合金片或其他金属材质制成。
[0010]本实用新型的有益效果是:本实用新型冲压叠片式金属定子螺杆钻具通过采用低成本的冲压成型制造工艺，大大降低了金属定子螺杆钻具的加工难度，而且使得低成本高精度的批量生产成为可能。本实用新型冲压叠片式金属定子螺杆钻具可适用于石油钻井过程中替代使用目前广泛应用的橡胶定子螺杆钻具，同时因为它使用了金属定子，克服了橡胶定子的抗高温限制，因此也可以在深井超深井钻井中替代涡轮钻具，从而发挥较低螺杆钻具转速带来的钻头多选性优势。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型冲压叠片式金属定子螺杆钻具的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]参见图1，本实用新型的冲压叠片式金属定子螺杆钻具包括螺杆定子外壳1、螺杆转子2和金属定子3，所述金属定子3固接在螺杆定子外壳I内部，该金属定子3内腔形状与所述螺杆转子2外部轮廓相匹配且所述螺杆转子2在钻井液等流体驱动下能够在金属定子3内腔中转动，所述金属定子3由多个冲压成型的金属片层层叠装而成。
[0013]所述螺杆定子外壳I内壁加工有一道半圆形螺旋定位槽，该定位槽的旋距与螺杆转子2的旋距一致。
[0014]所述金属定子3上设有与螺杆定子外壳I的定位槽相匹配的定位凸起。
[0015]所述冲压成型的金属片厚度为3-5_。
[0016]所述冲压成型的金属片采用硅钢片或铝合金片或其他金属材质制成。
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明:
[0018]本实用新型的冲压叠片式金属定子螺杆钻具主要包括螺杆定子外壳1、螺杆转子2、金属定子3三部分组成。其中螺杆定子外壳I内壁加工有一道半圆形螺旋定位槽，定位槽的旋距与螺杆转子的旋距一致，该定位槽的加工工艺简单，精度高，成本低，因为其旋距与螺杆转子的旋距一致，所以可以保证金属定子腔室与螺杆转子间的高精度配合间隙控制。冲压叠片式金属定子由一系列厚度约3-5_且冲压成型的金属片(硅钢片、铝合金片或其他金属材质均可)层层叠装而成，该金属片外有一处定位凸起，与螺杆定子外壳I内的定位槽配合，起到精确控制金属定子3旋距和传递钻具扭矩的作用。螺杆转子2在冲压叠片式金属定子3内形成的腔室中，被钻井液等流体驱动，输出动力，驱动钻头实现钻进。该螺杆钻具的金属定子3与螺杆转子2之间的配合间隙可以通过更换相应的金属叠片组来实现优化选配。
[0019]本实用新型冲压叠片式金属定子螺杆钻具可适用于石油钻井过程中替代使用目前广泛应用的橡胶定子螺杆钻具，同时因为它使用了金属定子3，克服了橡胶定子的抗高温限制，因此也可以在深井超深井钻井中替代涡轮钻具，从而发挥较低螺杆钻具转速带来的钻头多选性优势。目前石油钻井用全金属螺杆钻具尚属于实验室理论阶段，主要原因是长纵深金属螺旋定子腔室的加工精度不能保障，定子与转子配合间隙不易控制，定子腔室的表面热处理难以进行。这些问题的解决因大大依赖于高精尖的数控加工技术，加工工艺门槛太高，加工周期长、成本高，不利于实现批量生产。本实用新型冲压叠片式金属定子螺杆钻具通过采用低成本的冲压成型制造工艺，大大降低了金属定子螺杆钻具的加工难度，而且使得低成本高精度的批量生产成为可能。
[0020]综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本实用新型的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本实用新型的范围之内。
【权利要求】
1.一种冲压叠片式金属定子螺杆钻具，其特征在于:包括螺杆定子外壳(I)、螺杆转子(2)和金属定子(3)，所述金属定子(3)固接在螺杆定子外壳(I)内部，该金属定子(3)内腔形状与所述螺杆转子(2)外部轮廓相匹配且所述螺杆转子(2)在钻井液等流体驱动下能够在金属定子(3)内腔中转动，所述金属定子(3)由多个冲压成型的金属片层层叠装而成。2.按照权利要求1所述的冲压叠片式金属定子螺杆钻具，其特征在于:所述螺杆定子外壳(I)内壁加工有一道半圆形螺旋定位槽，该定位槽的旋距与螺杆转子(2)的旋距一致。3.按照权利要求2所述的冲压叠片式金属定子螺杆钻具，其特征在于:所述金属定子(3)上设有与螺杆定子外壳(I)的定位槽相匹配的定位凸起。4.按照权利要求1所述的冲压叠片式金属定子螺杆钻具，其特征在于:所述冲压成型的金属片厚度为3-5mm。5.按照权利要求1所述的冲压叠片式金属定子螺杆钻具，其特征在于:所述冲压成型的金属片采用硅钢片或铝合金片制成。
【文档编号】E21B4-02GK204283207SQ201420506030
【发明者】张振海, 李立昌, 刘永峰 [申请人]中国石油集团渤海钻探工程有限公司