一种井底钻井液增能器的制作方法

本发明涉及钻井领域，特别涉及一种井底钻井液增能器，用于为井底钻井液增能，使其有足够的能量返回地面。

背景技术：

近年来，随着全球对能源需求的提高，钻井数量和深度逐渐增加，开采的难度也逐渐提高，导致现有的技术不能满足当今钻井的需要，因而采用更高效更可靠的钻井技术显得尤为重要。动力智能钻井系统能实现实时控制和动力井下供电，可大大降低复杂井及深井、超深井的钻井成本和提高钻井安全，将是钻井工业的发展方向。

在动力智能钻井作业中，电钻杆取代了普通钻杆以完成钻井液以及强电的输送，由于电钻杆的电缆以及其他部件占用了一定的钻杆空间，这大大减少了钻井液在钻杆中流动时的过流面积，使得钻井液在流动中产生的损失的能量大大增加，这将导致钻井液的返回能量降低，严重时甚至难以返回地面，使钻井液不能实现有效循环，同时，影响了井壁的稳定性。为解决这一问题，发明了一款井底钻井液增能器。

技术实现要素：

本发明的目的是：为环空的钻井液增能，使其具有足够的能量返回地面，解决电钻杆中钻井液能量损失大无法返回地面的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种井底钻井液增能器，包括上短节外壳、下短节外壳、双联动同轴电机、叶片转筒、叶片、锥形套筒、轴承、密封装置，其中双联动同轴电机包括电机a、电机b以及同轴电机转轴。其特征在于：上短节外壳为电机a的外壳，下短节外壳为电机b的外壳。在上短节外壳和下短节外壳的外表面安装有锥形套筒和轴承，叶片转筒安装在轴承外部，叶片转筒通过键与同轴电机转轴连接，叶片焊接在叶片转筒上，密封装置安装在锥形套筒密封环槽内。

所述上短节外壳在内部靠近螺纹方向有凸台，该凸台用于定位电机a以及密封电机a。所述下短节外壳在内部靠近螺纹方向有凸台，该凸台用于定位电机b以及密封电机b。上短节外壳和下短节外壳的壳体上开有螺纹孔，在螺纹孔处安装螺钉固定锥形套筒。上短节外壳一端的外表面设置有外螺纹，外螺纹与上部电钻杆接头螺纹连接；下短节外壳一端的内表面设置有内螺纹，内螺纹与下部电钻杆接头螺纹连接

所述电机a和电机b共用同轴电机转轴。同轴电机转轴外部开有键槽，通过键与叶片转筒连接；同轴电机转轴内部为中空，该同轴电机转轴内部用于传输钻井液和放置电缆。

所述叶片转筒外表面上焊接有叶片，且内部开有键槽。

本发明的有益效果是：1、结构简单，制造成本低廉。2、结构紧凑，占用空间较小，适应了井下空间狭小的特点。3、这种增能器可以通过添加叶片级数、改变叶片大小的方式调整供能强度，适应性好。4这种增能器不仅可以提高返回钻井液能量，辅助钻井液返回地面，还可以增加钻井液环空压力，保证井壁的稳定性。

附图说明

图1为增能器结构图。

图2为上短节外壳结构图。

图3为下短节外壳结构图。

图4为叶片转筒结构图。

图5为叶片周向分布简图。

图6为动力智能钻井井底钻具系统简图。

图中：1.垫片；2.螺钉；3.锥形套筒；3a.锥形套筒密封环槽；4.键；5.叶片转筒；5a.转筒键槽；6.下短节外壳；6a.下螺纹孔；6b.下凸台；7.双联动同轴电机；7a.电机a；7b.电机b；7c.同轴电机转轴；8.电缆；9.密封装置；10.叶片；11.轴承；12.套筒；13.上短节外壳；13a.上螺纹孔；13b.上凸台；14.可爬行的井壁支撑机械；15.井下电机；16.钻头；17.电钻杆。

具体实施方式

本发明不受下述实施实例的限制，可以根据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合附图对本发明做进一步叙述。上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布局方向来确定的。

根据图1，一种井底钻井液增能器，包括上短节外壳13、下短节外壳6、双联动同轴电机7、叶片转筒5、叶片10、锥形套筒3、轴承11，其中双联动同轴电机7包括电机a7a、电机b7b以及同轴电机转轴7c。其特征在于：上短节外壳13为电机a7a的外壳，下短节外壳6为电机b7b的外壳。在上短节外壳13和下短节外壳6的外表面安装有锥形套筒3和轴承11，叶片转筒5安装在轴承11外部，叶片转筒5通过键4与同轴电机转轴7c连接，叶片10焊接在叶片转筒5上，密封装置9安装在锥形套筒密封环槽3a内，防止环空钻井液进入上短节外壳13、叶片转筒5、下短节外壳6形成的封闭腔内。

根据图1，所述电机a7a和电机b7b共用同轴电机转轴7c。同轴电机转轴7c外部开有键槽，通过键4与叶片转筒5连接；同轴电机转轴7c内部为中空，该同轴电机转轴7c内部用于传输钻井液和放置电缆8。

根据图1、图2和图3，所述上短节外壳13在内部靠近螺纹方向有上凸台13b，该上凸台13b用于定位电机a7a以及密封电机a7a。所述下短节外壳6在内部靠近螺纹方向有下凸台6b，该下凸台6b用于定位电机b7b以及密封电机b7b。上短节外壳13的壳体上开有上螺纹孔13a，下短节外壳6的壳体上开有下螺纹孔6a，在螺纹孔处安装螺钉2固定锥形套筒3。

根据图2、图3和图6，上短节外壳13一端的外表面设置有外螺纹，外螺纹与上部电钻杆17接头螺纹连接；下短节外壳6一端的内表面设置有内螺纹，内螺纹与下部电钻杆17接头螺纹连接。

根据图1和图4，所述叶片转筒5外表面上焊接有叶片10，且叶片转筒5内部开有转筒键槽5a。叶片转筒5安装在轴承11上。

根据图5，所述叶片10焊接在叶片转筒5上，叶片转筒5周向均匀焊接6枚叶片10。

根据图1、图5和图6，动力智能钻井中，地面电能及泥浆通过上部电钻杆17传送到本发明的井底钻井液增能器内部，通过井底钻井液增能器依次传送给下部电钻杆、可爬行的井壁支撑机械14和井下电机15；电能驱动井下电机15旋转，带动钻头旋转破岩；钻井液经过井下电机15、钻头16进入到环空，并被井底钻井液增能器增能，从而顺利上返到地面。

本发明的原理是：根据图1和图6，供电装置通过电缆8将强电传递到双联动同轴电机7上，使电机a7a和电机b7b同向转动，共同驱动同轴电机转轴7c转动，再通过键4驱动叶片转筒5转动，带动叶片转筒5上的叶片10转动，转动的叶片10将带动钻井液轴向流动并挤压钻井液，从而将能量传递给环空钻井液。同时，钻井液以及电能还通过同轴电机转轴7c传送到下部电钻杆中。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种井底钻井液增能器，用于为环空钻井液增能，解决动力智能钻井中钻井液流动损失过大而难以返回地面的问题。该增能器包括上短节外壳、下短节外壳、双联动同轴电机、叶片转筒、叶片、锥形套筒、轴承和密封装置。上短节外壳和下短节外壳为双联动同轴电机外壳，其外表面安装有锥形套筒和轴承，叶片转筒安装在轴承外部，叶片转筒通过键与同轴电机转轴连接，叶片焊接在叶片转筒上，密封装置安装在锥形套筒密封环槽内。电缆为双联动同轴电机供电，使双联动同轴电机旋转，驱动同轴电机转轴转动，再通过键驱动叶片转筒旋转，带动叶片转动，叶片将带动钻井液轴向流动并挤压环空钻井液，从而实现井底钻井液增能。

技术研发人员：肖仕红;龚锦程;张辉耀;刘建生;张靖柯;唐鹏
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2018.07.15
技术公布日：2018.12.11