[实用新型]一种带有轴向力平衡毂的涡轮钻具中空马达

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钻探涡轮钻具，尤其是一种带有轴向力平衡毂的涡轮钻具中 空马达，属于钻井设备技术领域。

背景技术

涡轮钻井技术可减少能源消耗、降低成本，具有良好的经济与社会效益，是钻探工 程领域前沿技术之一。涡轮钻具是工业应用最早的一种井下动力钻具，其工作原理是将工 作液的流体压力能量转变为输出轴的旋转机械能量，驱动钻头转动以破碎井底地层岩石。

涡轮钻具以涡轮马达为动力部分，以涡轮马达主轴为支撑部分，在涡轮马达主轴 上设有止推轴承组，钻井作业时，涡轮马达主轴要承担轴向力和钻压。现有技术中，涡轮钻 具处于工作状态时，具有一定压力的工作液由涡轮钻具上端进入涡轮马达工作腔，通过液 力传动驱动涡轮马达的转子及涡轮马达主轴运转，此时涡轮马达主轴受到的轴向力包括工 作液通过涡轮马达转子时产生的向下轴向力、涡轮马达主轴上端与下端压差造成的向下轴 向力。针对大尺寸涡轮钻具而言，由于涡轮马达主轴承受的向下轴向力通常远大于钻压，涡 轮马达主轴承受的轴向力与钻压存在不平衡的问题，极易导致涡轮马达主轴上的止推轴承 组过早失效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种带有轴向力平衡毂的涡轮 钻具中空马达，以解决大尺寸涡轮钻具涡轮马达主轴承受的轴向力与钻压不平衡的问题， 延长涡轮钻具的工作寿命。

本实用新型上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种带有轴向力平衡毂的涡轮钻具中空马达，包括上接头、锁紧螺母、平衡毂、涡 轮马达主轴、上径向扶正轴承、涡轮转子、涡轮定子、涡轮马达壳体、下径向扶正轴承和下接 头；所述锁紧螺母与涡轮马达主轴均为中空结构，锁紧螺母配装在涡轮马达主轴的上端；所 述平衡毂、上径向扶正轴承、涡轮转子和下径向扶正轴承从上至下依次套装在涡轮马达主 轴的外面；所述平衡毂由平衡毂外套和平衡毂内套组成，所述平衡毂外套上端设有端盖，在 平衡毂外套内壁与锁紧螺母上端面之间形成压力平衡腔，平衡毂外套和平衡毂内套以间隙 配合方式装配，在平衡毂外套和平衡毂内套之间形成环状缝隙；所述上径向扶正轴承由轴 承内套和轴承外套组成，在轴承内套与轴承外套之间形成轴承配合间隙；所述轴承配合间 隙、环状缝隙、压力平衡腔、锁紧螺母及涡轮马达主轴的中空结构以串联方式贯通。

上述带有轴向力平衡毂的涡轮钻具中空马达，所述平衡毂内套、上径向扶正轴承 内套、涡轮转子和下径向扶正轴承内套通过锁紧螺母与涡轮马达主轴下部的轴肩端面压 紧，成为一个随涡轮转子旋转的整体；所述平衡毂外套、上径向扶正轴承外套、涡轮定子和 下径向扶正轴承外套通过上接头、下接头与涡轮马达壳体端面压紧，成为一个静止的整体。

上述带有轴向力平衡毂的涡轮钻具中空马达，所述平衡毂外套在端盖上设有阶梯 孔，所述阶梯孔与绳索取芯钻进工艺中的取芯内管总成相匹配。

上述带有轴向力平衡毂的涡轮钻具中空马达，所述平衡毂外套内径为D1，平衡毂 内套外径为D2，在平衡毂外套和平衡毂内套之间形成的环状缝隙宽度

Δ1=（D1-D2）/2，且0.20mm≤Δ1≤1.00mm，平衡毂外套的轴向长度L1≥200mm，平 衡毂内套的轴向长度L2≥150mm。

上述带有轴向力平衡毂的涡轮钻具中空马达，所述上径向扶正轴承的轴向长度L3 ≥60mm，上径向扶正轴承的轴承外套的内径D3与上径向扶正轴承的轴承内套的外径D4的配 合间隙Δ2=（D3-D4）/2，且0.20mm≤Δ2≤1.00mm。

上述带有轴向力平衡毂的涡轮钻具中空马达，所述马达主轴中空结构的内孔直径 D3≥Φ20mm。