本發(fā)明涉及石油天然氣工業(yè)鉆井，特別涉及一種軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具、馬達(dá)總成及鉆具使用方法。
背景技術(shù)：
1、井下動(dòng)力鉆具是把鉆井液的能量轉(zhuǎn)化為鉆井破巖動(dòng)力的井底鉆具，在提高鉆井速度、減小鉆井成本、實(shí)現(xiàn)井身軌跡定向控制等方面發(fā)揮著巨大的作用，目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)和利用的井下動(dòng)力鉆具主要有三種，分別是螺桿鉆具、渦輪鉆具以及電動(dòng)鉆具。
2、電動(dòng)鉆具出現(xiàn)相對(duì)較早，其輸出轉(zhuǎn)速高、減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差，井下電動(dòng)機(jī)的絕緣和密封性能要求高，使用壽命低，上世紀(jì)40年代，隨著渦輪鉆具的出現(xiàn)而逐漸被淘汰。
3、渦輪鉆具在上世紀(jì)得到大量應(yīng)用，具有耐高溫、沒(méi)有橫向振動(dòng)、運(yùn)行平穩(wěn)的優(yōu)勢(shì)，但其缺點(diǎn)也非常明顯，高轉(zhuǎn)速低扭矩的特點(diǎn)不適于鉆井工況，長(zhǎng)度較大、扭矩軟特性、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等詬病，以及較高的制造和維護(hù)成本，限制了其應(yīng)用范圍，因此隨著螺桿鉆具的出現(xiàn)，渦輪鉆具應(yīng)用范圍受到局限。
4、螺桿鉆具是目前應(yīng)用最為普遍的井下動(dòng)力鉆具，因?yàn)槠渚哂械退俅笈ぞ?、扭矩硬特性等特點(diǎn)，非常適合鉆井施工，因此是現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的井下動(dòng)力鉆具。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，目前應(yīng)用廣泛的螺桿鉆具，由于鉆具的定子殼體內(nèi)需要大量的橡膠組件，受橡膠的溫度特性限制，不適用于高溫井，并且對(duì)油基鉆井液十分敏感，在高溫高壓井使用受到限制。由于螺桿鉆具在耐高溫方面性能不佳，導(dǎo)致其使用壽命低、生產(chǎn)和維護(hù)成本高，環(huán)境適應(yīng)能力差，適用性差。
2、鑒于上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的一種軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具、馬達(dá)總成及鉆具使用方法。
3、本發(fā)明實(shí)施例提供一種軸流板翼式馬達(dá)總成，包括：所述馬達(dá)總成包括相互連接的上接頭和定子，設(shè)置在定子橢圓形內(nèi)孔中的轉(zhuǎn)子，分別設(shè)置在轉(zhuǎn)子上下兩端的輸入分流盤(pán)和輸出分流盤(pán)；
4、所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯軸，所述轉(zhuǎn)子芯軸上設(shè)有多個(gè)輻條、每個(gè)輻條的凹槽內(nèi)設(shè)有板翼組件；所述板翼組件包括彈簧和板翼，所述板翼在彈簧彈力作用下與所述橢圓形內(nèi)孔的內(nèi)壁連接；
5、所述輸入分流盤(pán)和輸出分流盤(pán)上均設(shè)有兩組分流孔，且所述輸入分流盤(pán)的分流孔和輸出分流盤(pán)的分流孔位置交錯(cuò)設(shè)置，以引導(dǎo)液體在轉(zhuǎn)子內(nèi)的走向，實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
6、在一些可選的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子芯軸上的輻條數(shù)量為8個(gè)，且圓周均勻設(shè)置。
7、在一些可選的實(shí)施例中，所述板翼組件還包括密封條，安裝在輻條的凹槽中的密封槽內(nèi)；
8、所述密封條采用耐高溫材質(zhì)；所述板翼采用軟金屬材質(zhì)或表面電鍍軟金屬；所述彈簧為壓縮彈簧。
9、在一些可選的實(shí)施例中，所述定子上下兩端均設(shè)有凸臺(tái)和外螺紋；所述凸臺(tái)上設(shè)有定位銷(xiāo)；上端凸臺(tái)的定位銷(xiāo)與輸入分流盤(pán)上的定位凹槽配合，下端凸臺(tái)上的定位銷(xiāo)與輸出分流盤(pán)上的定位凹槽配合。
10、在一些可選的實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子下端設(shè)有第一齒輪輸出軸，以輸出轉(zhuǎn)速和扭矩。
11、本發(fā)明實(shí)施例還提供一種軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具，包括：密封總成和如上任一所述的馬達(dá)總成；
12、所述密封總成連接馬達(dá)總成，用于通過(guò)傳動(dòng)軸將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞至鉆頭。
13、在一些可選的實(shí)施例中，還包括設(shè)置在馬達(dá)總成和密封總成之間的減速總成，所述減速總成包括：內(nèi)齒圈、多個(gè)行星輪、行星輪架和太陽(yáng)輪；
14、所述內(nèi)齒圈與定子下端連接，其內(nèi)壁具有齒，與所述行星輪嚙合；
15、所述太陽(yáng)輪設(shè)置在多個(gè)行星輪中間，與各行星輪分別嚙合，所述太陽(yáng)輪與馬達(dá)總成中的轉(zhuǎn)子連接；
16、所述行星輪與所述行星輪架相連，所述行星輪架設(shè)有第二齒輪輸出軸，以輸出轉(zhuǎn)速和扭矩。
17、在一些可選的實(shí)施例中，所述密封總成，包括：密封主體和設(shè)置在密封主體內(nèi)的傳動(dòng)軸，所述傳動(dòng)軸和密封主體之間設(shè)置有軸承；
18、所述密封主體包括依次連接的外筒和限位接頭，所述外筒連接減速總成中的內(nèi)齒圈，所述限位接頭設(shè)有傳遞軸孔，且通過(guò)傳動(dòng)軸孔與傳動(dòng)軸密封性配合；
19、所述傳動(dòng)軸下端設(shè)有輸出接頭，以連接鉆頭；
20、所述軸承包括推力軸承和向心軸承。
21、本發(fā)明實(shí)施例還提供如上所述的軸流板翼式馬達(dá)總成和如上所述的軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具在鉆井過(guò)程中的應(yīng)用。
22、在一些可選的實(shí)施例中，軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具的使用方法，包括：
23、將所述軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具安裝在鉆井管柱底部，所述軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具底部連接鉆頭；
24、將所述軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具下入井底，鉆井液經(jīng)鉆井管柱和馬達(dá)總成中的輸入分流盤(pán)進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)部帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)子帶動(dòng)將輸出的轉(zhuǎn)速和扭矩經(jīng)減速總成傳遞至密封總成中的傳動(dòng)軸，經(jīng)所述傳動(dòng)軸輸出至鉆頭，帶動(dòng)鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)。
25、在一些可選的實(shí)施例中，所述鉆井液經(jīng)鉆井管柱和馬達(dá)總成中的輸入分流盤(pán)進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)部帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，包括：
26、鉆井管柱中的鉆井液經(jīng)馬達(dá)總成中的輸入分流盤(pán)的分流孔進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)部；
27、在輸入分流盤(pán)和輸出分流盤(pán)的作用下，將具有多個(gè)板翼的轉(zhuǎn)子內(nèi)部分成兩個(gè)高壓腔和兩個(gè)低壓腔；
28、在所述高壓腔和所述低壓腔的壓差作用下，推動(dòng)所述板翼轉(zhuǎn)動(dòng)。
29、在一些可選的實(shí)施例中，還包括：
30、所述鉆井管柱在動(dòng)力源帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，所述鉆頭在所述鉆井管柱和所述軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具雙重帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。
31、本發(fā)明實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案的有益效果至少包括：
32、本發(fā)明實(shí)施例提供的軸流板翼式馬達(dá)總成，通過(guò)設(shè)置輸入分流盤(pán)和輸出分流盤(pán)對(duì)鉆井液進(jìn)行分流，使馬達(dá)總成的轉(zhuǎn)子內(nèi)部形成兩個(gè)高壓腔和兩個(gè)低壓腔，在高壓腔和低壓腔的壓差作用推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；且所述定子內(nèi)腔設(shè)置為橢圓形，進(jìn)一步通過(guò)所抵接的板翼的長(zhǎng)短差異，保證壓差作用于板翼時(shí)能產(chǎn)生足夠的推動(dòng)力；該馬達(dá)組件通過(guò)液壓力直接做功，功率密度大，體積小，鉆井時(shí)造斜能力好、曲率半徑小。該馬達(dá)總成無(wú)需采用橡膠材質(zhì)組件，均可采用耐高溫材料實(shí)現(xiàn)，因此能夠很好的適用于高溫井，提高了鉆具的耐高溫性能，延長(zhǎng)了其使用壽命，降低了生產(chǎn)和維護(hù)成本，馬達(dá)總成環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，適用性好。
33、本發(fā)明實(shí)施例提供的軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具，包括上述的馬達(dá)總成和密封總成，由于其馬達(dá)組件通過(guò)液壓力直接做功，功率密度大，體積小，鉆井時(shí)造斜能力好、曲率半徑小。該井下動(dòng)力鉆具的組件無(wú)需采用橡膠材質(zhì)，均可采用耐高溫材料實(shí)現(xiàn)，因此能夠很好的適用于高溫井，提高了鉆具的耐高溫性能，延長(zhǎng)了其使用壽命，降低了生產(chǎn)和維護(hù)成本，動(dòng)力鉆具環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，適用性好。
34、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
35、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
1.一種軸流板翼式馬達(dá)總成，其特征在于，包括：所述馬達(dá)總成包括相互連接的上接頭和定子，設(shè)置在定子橢圓形內(nèi)孔中的轉(zhuǎn)子，分別設(shè)置在轉(zhuǎn)子上下兩端的輸入分流盤(pán)和輸出分流盤(pán)；
2.如權(quán)利要求1所述的馬達(dá)總成，其特征在于，轉(zhuǎn)子芯軸上的輻條數(shù)量為8個(gè)，且圓周均勻設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1所述的馬達(dá)總成，其特征在于，所述板翼組件還包括密封條，安裝在輻條的凹槽中的密封槽內(nèi)；
4.如權(quán)利要求1所述的馬達(dá)總成，其特征在于，所述定子上下兩端均設(shè)有凸臺(tái)和外螺紋；所述凸臺(tái)上設(shè)有定位銷(xiāo)；上端凸臺(tái)的定位銷(xiāo)與輸入分流盤(pán)上的定位凹槽配合，下端凸臺(tái)上的定位銷(xiāo)與輸出分流盤(pán)上的定位凹槽配合。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的馬達(dá)總成，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子下端設(shè)有第一齒輪輸出軸，以輸出轉(zhuǎn)速和扭矩。
6.一種軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具，其特征在于，包括：密封總成和如權(quán)利要求1-5任一所述的馬達(dá)總成；
7.如權(quán)利要求6所述的鉆具，其特征在于，設(shè)置在馬達(dá)總成和密封總成之間的減速總成，所述減速總成包括：內(nèi)齒圈、多個(gè)行星輪、行星輪架和太陽(yáng)輪；
8.如權(quán)利要求6或7所述的鉆具，其特征在于，所述密封總成，包括：密封主體和設(shè)置在密封主體內(nèi)的傳動(dòng)軸，所述傳動(dòng)軸和密封主體之間設(shè)置有軸承；
9.如權(quán)利要求1-5任一所述的軸流板翼式馬達(dá)總成和如權(quán)利要求6-8任一所述的軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具在鉆井過(guò)程中的應(yīng)用。
10.如權(quán)利要求6-8任一所述的軸流板翼式井下動(dòng)力鉆具使用方法，包括：
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述鉆井液經(jīng)鉆井管柱和馬達(dá)總成中的輸入分流盤(pán)進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)部帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，包括：
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，還包括：