專利名稱：一種長壽命大扭矩新型渦輪鉆具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鉆探技術領域，特別是石油鉆井用的一種長壽命大扭矩新型渦輪鉆具。
背景技術：
隨著科學技術的發(fā)展，渦輪鉆具已經發(fā)展成為石油鉆探技術領域不可缺少的一種井下工具，在鉆探施工中起著越來越大的作用。但由于渦輪鉆具在井下工作條件惡劣，還存在著扭矩小、軸承壽命尤其是止推軸承工作壽命較短等問題，嚴重影響了其迅速發(fā)展。渦輪鉆具的主要部件是渦輪，每一級渦輪由一個定子和一個轉子組成。定子和轉子的形狀基本一樣，只是葉片的彎曲方向相反。渦輪利用渦流在葉片兩面產生的壓差來使轉子產生轉動，轉子轉動的速度及扭矩由葉片的形狀和葉片的角度決定。止推軸承是渦輪鉆具的重要組成部分之一，在其上作用著很大的軸向負荷。目前，止推軸承在工作時采用鉆井液進行潤滑，而鉆井液含有研磨性顆粒這一問題是不可能解決的，因此其壽命較短成為渦輪鉆具中最為薄弱的環(huán)節(jié)。在鉆井過程中，渦輪鉆具本身的扶正效果不夠理想，在鉆井時易于出現(xiàn)井眼軌跡偏移的問題，尤其不利于直井的鉆井。

實用新型內容為了克服現(xiàn)有技術的不足之處，本實用新型提供一種長壽命大扭矩新型渦輪鉆具。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是該渦輪鉆具主要由渦輪節(jié)和支承節(jié)兩大獨立單元組成。其特征在于處于渦輪節(jié)下部及支承節(jié)中部的止推軸承組采用的是一種用密閉式油浸方式潤滑的推力球軸承，用潤滑油來取代含有研磨性顆粒的鉆井液潤滑，可極大地提高止推軸承的工作壽命。該種軸承不用鉆井液來冷卻和潤滑，保證了不受研磨材料的作用，從而具有更長的壽命。為了使軸承組頂部鉆井液所作用的壓力得到釋放，在第一止推軸承組與第二止推軸承組的軸承組外圈與(渦輪節(jié)、支承節(jié))殼體間加工出可通過鉆井液的通道槽，在(渦輪節(jié)、支承節(jié))殼體與軸承組外圈間形成鉆井液的通道；該通道槽可以是方形、半橢圓形、半圓形或其它的形狀，最好為半圓形；為了方便，通道槽可以在外殼內部加工，也可以加工在軸承外圈上。當通道槽加工在軸承外圈上時，為了防止軸承外圈相互錯動，在軸承上下組接觸面上鉆上止動銷孔，安裝上止動銷防止其錯開而影響其通道的暢通；為了防止在軸承外圈上開平行于支承節(jié)軸中心線的直槽而影響軸承的壽命，所開的通道槽可以是以支承節(jié)軸中心線為軸線的螺旋線型。處于渦輪節(jié)中部的渦輪組，每一級渦輪都是相同的。為了得到合理的大扭矩，定子和轉子的葉片角度與其它的渦輪鉆具不同。根據(jù)優(yōu)選及現(xiàn)場實驗確定，葉片入口端與出口端兩個高點連線與水平線的夾角一般取53° -67°，最好是65°。為了增加渦輪鉆具鉆進時的防斜效果，在上接頭的上部加工出三個或四個穩(wěn)定器的短棱，在短棱上加工出安放變徑穩(wěn)定器活塞套29的圓孔，把加工好的變徑穩(wěn)定器的活塞30及第一 O型圈(31)、第二 O型圈(33)及Y型密封圈與擋圈32安裝好后一同放入活塞套里，再安裝在上接頭上。在安放活塞套29的圓孔處加工出母扣、而在活塞套上加工出對應的公扣的方式來固定活塞套?；钊撞捎寐菁y的方式固定時，可在適當位置安裝上防松螺釘34;也可以采用滾珠鎖緊的方式來固定活塞套29，也可以采取卡簧、卡緊鋼絲、壓緊螺栓等方式。在渦輪節(jié)上接頭I或支承節(jié)上接頭17上增加了變徑穩(wěn)定器的功能，使渦輪鉆具的扶正效果更好?；钊?0的工作面為球形面，上面鑲嵌硬質合金與金剛石的復合體或其它的耐磨材料。本實用新型的有益效果是，與現(xiàn)有技術相比，該實用新型提高了渦輪節(jié)、支承節(jié)中止推軸承的壽命，從而保證了渦輪鉆具整體的使用壽命；改變了渦輪葉片的角度，從而獲得較大的扭矩；增加了變徑穩(wěn)定器的功能，使渦輪鉆具的扶正效果更好，更能滿足鉆探生產的需要。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型渦輪鉆具第一部分渦輪節(jié)的半剖面結構示意圖。圖2是本實用新型渦輪鉆具第二部分支承節(jié)的半剖面結構示意圖。圖3是本實用新型渦輪鉆具第一部分渦輪節(jié)的一種結構的半剖面示意圖。圖4是本實用新型渦輪鉆具第二部分支承節(jié)的一種結構的半剖面示意圖。圖5是本實用新型渦輪鉆具止推軸承組外圈開有螺旋形通道槽及安裝有止動銷的局部剖視圖。圖6是本實用新型渦輪鉆具渦輪定子葉片沿直徑方向的剖面結構示意圖。圖7是本實用新型渦輪鉆具渦輪轉子葉片沿直徑方向的剖面結構示意圖。圖8是本實用新型渦輪鉆具渦輪節(jié)上接頭I或支承節(jié)上接頭17增加變徑穩(wěn)定器功能的變化示意圖。圖9是過變徑穩(wěn)定器活塞中心線橫截面的剖面示意圖。圖中1.渦輪節(jié)上接頭，2.上花鍵，3.調整套，4.徑向軸承，5.墊套I，6.定子，7.轉子，8.墊套II，9.導向外套，10.導向套，11.軸承組，12.渦輪節(jié)外殼，13.渦輪軸，14.渦輪節(jié)下接頭，15.花鍵套，16.鉆井液通道；17.支承節(jié)上接頭，18.花鍵頭，19.導向套，20.調整套，21.調整套，22.支承節(jié)軸承組，23.支承節(jié)外殼，24.墊套，25.支承節(jié)軸，26.支承節(jié)下接頭，27.止動銷，28.墊圈，B為定子、轉子葉片入口端與出口端兩個高點連線與水平線的夾角，29.變徑穩(wěn)定器活塞套，30.變徑穩(wěn)定器活塞，31.第一 O型圈，32. Y型密封圈及擋圈，33.第二 O型圈，34.防松螺釘。
具體實施方式
在
圖1、圖3中，渦輪節(jié)上接頭I的上部母扣與鉆鋌或鉆桿相連接，下部公扣與渦輪節(jié)外殼12的上端母扣連接，渦輪節(jié)外殼12的下端母扣與渦輪節(jié)下接頭14的上部公扣連接，潤輪節(jié)下接頭14的下部公扣與另一個潤輪節(jié)或支承節(jié)相連接。在潤輪節(jié)內部由上到下依次有上花鍵I的下母扣與渦輪軸13的上公扣連接，渦輪軸13的下公扣與花鍵套15的母扣連接。在渦輪軸與外殼間依次安裝有調整套3、徑向軸承4、墊套1、第一級定子6、第一級轉子7、第η級定子6、第η級轉子7，墊套118、徑向軸承4、導向外套9、導向套10、軸承組11。用調整套3及墊套I調整安裝間隙。圖3中在軸承組外圈上加工有鉆井液通道16，在導向外套9上加工出與鉆井液通道16相配的孔，增加了有與鉆井液通道16相配的墊圈28。在圖3、圖4中，支承節(jié)上接頭17的母扣可與渦輪節(jié)下接頭14的下端公扣連接，支承節(jié)上接頭17的下公扣與支承節(jié)外殼23的上母扣連接，支承節(jié)外殼23的下母扣與支承節(jié)下接頭26的公扣連接。在支承節(jié)內部由上到下依次有花鍵頭18的上花鍵可與渦輪節(jié)花鍵套15的內花鍵相連接，其下端母扣與支承節(jié)軸25的上端公扣連接，支承節(jié)軸25的下端母扣可與鉆頭相連接。在支承節(jié)軸25與外殼23間依次安裝有調整套20、21、徑向軸承4、軸承組22、徑向軸承4、墊套24，在花鍵頭18導流孔處安裝有導向套19。在圖5中，在軸承組外圈上加工有鉆井液通道16，在兩套徑向軸承4上相應接觸位置加工出相應的通道孔。在圖5中，在軸承組外圈外表面上所開的通道槽16是以支承節(jié)軸中心線為軸線的螺旋線型，在各級軸承外圈之間接觸面的相應位置鉆有止動銷孔，安裝有止動銷27。在圖6、圖7中，葉片入口端與出口端兩個高點連線與水平線的夾角B為65°。在圖8、圖9中，渦輪節(jié)上接頭I或支承節(jié)上接頭17增加了變徑穩(wěn)定器的功能，其長度根據(jù)情況進行了加長，與之相配的花鍵2、花鍵頭18也要進行相應的加長。在上接頭的上部加工出三個穩(wěn)定器的短棱，在短棱上加工出安放活塞套29的三個圓孔及母扣，把加工好的活塞30及O型圈31、33及Y型密封圈與擋圈32安裝好后一同放入加工有與母扣相配公扣的活塞套后安裝在上接頭上，并在短棱的側面適當位置安裝上防松螺釘34?；钊?0的工作面為球形面，上面鑲嵌硬質合金與金 剛石的復合體或其它的耐磨材料。
權利要求1.一種長壽命大扭矩新型渦輪鉆具，該渦輪鉆具主要由渦輪節(jié)和支承節(jié)兩大獨立單元組成，其特征在于處于渦輪節(jié)下部及支承節(jié)中部的止推軸承組采用的是一種用密閉式油浸方式潤滑的推力球軸承。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種長壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是渦輪節(jié)中的定子和轉子的葉片角度，葉片入口端與出口端兩個高點連線與水平線的夾角一般取53。-67。，最好是 65°。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種長壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是渦輪節(jié)上接頭(I)與支承節(jié)上接頭(17)進行了加長，在上接頭的上部加工出三個或四個穩(wěn)定器的短棱，在短棱上加工出安放變徑穩(wěn)定器活塞套(29)的圓孔，把加工好的變徑穩(wěn)定器的活塞(30)及第一 O型圈(31)、第二 O型圈(33)及Y型密封圈與擋圈(32)安裝好后一同放入活塞套后安裝在渦輪節(jié)上接頭(I)或支承節(jié)上接頭(17)上，形成一個小的變徑穩(wěn)定器。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種長壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是在渦輪節(jié)上接頭(I)或支承節(jié)上接頭(17)安放活塞套(29)的圓孔處加工出母扣、而在活塞套上加工出對應的公扣的方式來固定活塞套，在短棱側面適當位置安裝上防松螺釘(34)。
5.根據(jù)權利要求3所述的所述的一種長壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是渦輪節(jié)上接頭(I)或支承節(jié)上接頭(17)的活塞套(29)采用滾珠鎖緊的方式來固定，也可以采取卡簧、卡緊鋼絲、壓緊螺栓來固定活塞套(29)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種長壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是在第一止推軸承組(11)、第二止推軸承組(22)的軸承組外圈上加工出可通過鉆井液的通道槽(16)，該通道槽可以是方形、半橢圓形、半圓形。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種長壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是在第一止推軸承組(11)、第二止推軸承組(22)的軸承外圈上下組接觸面上鉆上止動銷孔，安裝上止動銷(26)防止其錯開而影響其通道的暢通。
8.根據(jù)權利要求6所述的一種長壽命大扭矩新型渦輪鉆具，其特征是止推軸承組通道槽(16)是以支承節(jié)軸中心線為軸線的螺旋線型。
專利摘要一種長壽命大扭矩新型渦輪鉆具，主要由渦輪節(jié)和支承節(jié)兩大獨立單元組成。處于渦輪節(jié)下部及支承節(jié)中部的止推軸承組采用的是一種用密閉式油浸方式潤滑的推力球軸承；為了使軸承組頂部鉆井液所作用的壓力得到釋放，在軸承組外圈上加工出可通過鉆井液的通道槽；為了得到合理的大扭矩，根據(jù)優(yōu)選及現(xiàn)場實驗確定，葉片入口端與出口端兩個高點連線與水平線的夾角一般取53°-67°，最好是65°；為了增加渦輪鉆具鉆進時的防斜效果，在渦輪節(jié)上接頭或支承節(jié)上接頭的上部加工出三個或四個穩(wěn)定器的短棱，在短棱上安裝上活塞使之具有變徑穩(wěn)定器的功能。該實用新型提高了渦輪節(jié)、支承節(jié)中止推軸承的壽命，能獲得較大的扭矩，提高了渦輪鉆具的扶正能力。
文檔編號E21B4/00GK202866643SQ20122003694
公開日2013年4月10日 申請日期2012年1月30日 優(yōu)先權日2012年1月30日
發(fā)明者袁淑英, 陳廣嶺 申請人:袁淑英, 陳廣嶺