[发明专利]一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置

说明书

本发明公开了一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置，包括马达总成套筒、涡轮叶片、凸轮连轴、配气盘、密封盖机构、凸轮机构、轴承机构、气门机构、O型密封圈、进气口A、进气口B、进气道A、进气道B、环形空间、排气道A、排气道B、排气口A、排气口B、气体流道、液体流道、气缸。本发明使气体能够可控地进出气缸腔体来提供动力，并克服了因进气和排气不协调而导致的工具失效；通过增大进气流道和出气流道的横截面积减少钻具的压降，保证通过螺杆后的高压气体有足够的压力送入井底携岩循环；两组进气和出气通道使气体交替驱动气缸活塞，螺杆平稳输出扭矩，解决了气体钻水平井、定向井和大位移井的持续、稳定井下动力问题。

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，具体来说是一种用在气体钻井中的气驱液动气体螺杆钻具马达总成上的配气装置。

背景技术

气体钻井是欠平衡钻井技术的一种，主要是采用空气、氮气、天然气或柴油机尾气等作为循环介质的钻井技术。目前，气体钻井技术已被世界公认为一种有效缩短钻井时间、降低钻井成本、解放油气层的实用技术，已成为油气田高效开发的重要手段。气体螺杆钻具是气体钻井必不可少的工具，但是由于气体是可压缩性介质，使得常规气体螺杆钻具马达总成转子在钻井过程中输出扭矩值低且扭矩不稳定，造成钻具憋停和释放后高速转动，出现“飞车”等现象，导致现有气体钻井螺杆钻具性能差、寿命低，不能稳定可靠、高效安全地进行气体钻井定向钻进。

申请人在先申请过公开号为105443035A的中国专利文献《一种可遥控调速的气驱液动气体钻井螺杆钻具》，以及公开号为105484665A的中国专利文献《一种气驱液自循环的气体螺杆钻具》，两份专利公布的方案主要包括从上至下依次连接的马达总成、万向轴总成和传动轴总成；气体钻井时，利用地面注入的高压气体推动活塞高速往复运动，驱动螺杆内部不可压缩液体实现自循环运动，将压力能转化为机械能，使液体推动转子转动，通过万向轴和传动轴输出平稳和足够大的扭矩给钻头，从而实现气体钻井定向钻进作业。具有平稳输出扭矩、延长钻具使用寿命的效能。

在上述已公开发明工作原理基础上，本发明设计了一种用于气驱液动气体螺杆钻具马达总成的“井下配气装置”，使地面高压气体能够在配气装置形成的内流道，通过凸轮和气门组的控制，可控地进入和排出气缸腔体，为气驱液动气体螺杆钻具气缸活塞运动提供动力，从而实现气体钻井提速及定向钻井作业。

发明内容

本发明旨在对现有技术进一步完善和优化，提供一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置，将地面高压气体通过可控地进气通道送入气缸做功，为气驱液动气体螺杆钻具气缸活塞运动提供动力，并且通过排气通道可控地将做功完成后的气体从气缸排入气体流道、进入下部钻具内流道及钻头水眼，克服了因进气和排气不协调而导致的工具失效。本发明配气装置的进气流道和出气流道的横截面积大，减少了钻井过程中的压降，保证通过螺杆后的高压气体有足够的压力送入井底携岩作业。本发明的配气装置具有两组进气和出气流道，使气体交替驱动气缸活塞，克服了气缸活塞做功不连续的难题，有效解决了气体钻水平井、定向井和大位移井的持续、稳定井下动力问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种气驱液动气体螺杆钻具马达总成的配气装置，其特征在于，包括马达总成套筒、涡轮叶片、凸轮连轴、配气盘、密封盖机构、凸轮机构、轴承机构、气门机构、O型密封圈、进气口A、进气口B、进气道A、进气道B、环形空间、排气道A、排气道B、排气口A、排气口B、气体流道、液体流道、气缸；

所述密封盖机构由顶盖、环盖A、环盖B、环盖C、环盖D组成；凸轮机构由进气控制凸轮A、进气控制凸轮B、排气控制凸轮A、排气控制凸轮B组成；轴承机构由轴承组A、轴承组B、轴承组C、轴承组D组成；气门机构由排气气门组A、排气气门组B、进气气门组A、进气气门组B组成；所述气缸包括气缸腔体A、气缸腔体B、气缸活塞；