[发明专利]一种大扭矩串联马达等壁厚螺杆钻具

说明书

本发明涉及一种大扭矩串联马达等壁厚螺杆钻具，主要由旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成Ⅰ、中空转子马达总成、万向轴总成Ⅱ、传动轴总成组成，工作时，钻井液流向动力部分，高压钻井液由马达入口向出口移动过程中,消耗自身水功率对中空转子做功,钻井液压力能转换为中空转子旋转机械能，整套螺杆钻具的在实心转子和空心转子配合作用下，削减了输出转速对钻压的敏感性，相对单独的实心转子马达或空心转子马达，显示出明显的优越性，在近钻头处，配合扶正器，实现传递较大扭矩的功能，适合钻进大位移、定向井、水平井。

技术领域

本发明涉及钻井用一种大扭矩串联马达等壁厚螺杆钻具，特别涉及一种可以传递大扭矩串联马达等壁厚螺杆钻具。

背景技术

为了解决深井、大位移井、水平井钻井的扭矩问题，钻井工作者为钻硬地层开始寻找增大螺杆钻具功率和扭矩的方法。发现把常规的2段马达串在一起就可以达到该目的，于是产生了串联马达，第1台串联马达能以最大的机械钻速驱动常规的牙轮钻头和金刚石钻头钻进。虽然机械钻速增加了，但牙轮钻头的寿命减少了，因而串联马达的应用率很低，20世纪80年代初出现了聚晶金刚石复合片钻头，许多公司开发了与牙轮钻头更匹配的具有单个动力节的低速高扭矩马达来代替早期的高速低扭矩马达，但依然遇到非常难钻的地层，渴求进一步增大钻井液马达的功率和转速，于是产生了中速马达，它们具有所需的扭矩和钻速来驱动PDC钻头。

在现有马达上方增加另一个转子定子副，其间由一个可承受更大扭矩的高强度传动结构连接，就形成了串联马达比原单节马达输出扭矩和功率的增加值，与附加马达的级数大约成正比把2个现有马达串接在一起，不仅避免了昂贵的加工费用，不需要特殊的运输条件，而且在现场使用时，单节马达和串联马达需要的钻井液流量相同，除需要稍微增大立管压力外，其它操作参数基本相似，因此，串联马达是一个解决大功率大扭矩马达问题的具有经济性和实用性的办法一般地，一个串联马达的附加动力节含有2级或更多的级数，所以串联马达的扭矩和功率比一个单一的4级马达高50％，有些设计把2个完整的马达相联接，可得到2倍输出扭矩。

随着螺杆钻具制造技术的进步，加工和制造加长的马达转子和定子成为可能，许多厂家做过整根螺杆来传递达到扭矩，但是整根的加长马达替代串联的马达，同样可以得到大功率和大扭矩输出的螺杆钻具。因为加长马达的定转子较长，属于细长轴加工产品，现有的深孔镗床、深孔钻床，加工的长杆件，直线度和椭圆度达不到螺杆钻具使用要求，为了解决大扭矩问题和加工制造难题，提出运用一种新式的等壁厚串联马达。

发明内容

本发明的目的是：为解决现有螺杆钻具马达故障率高、输出扭矩低等问题，设计了一种大扭矩串联马达等壁厚螺杆钻具，其可提供大功率、高转矩和较高机械钻速，且可在井下长时间工作，减少了起、下钻操作，降低了钻井成本。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种大扭矩串联马达等壁厚螺杆钻具，主要由旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成Ⅰ、中空转子马达总成、万向轴总成Ⅱ、传动轴总成组成，旁通阀壳体、防掉接头壳体、定子壳体、万向轴壳体、传动轴壳体部分通过改进双台肩NC56扣连接，增强壳体的连接强度，串联部分由2个不同级数的马达总成和2个相同大小的万向轴总成构成，马达总成为3.5级的定转子配合、中空转子马达总成为2级的定转子配合，工作时，高压钻井液由马达入口向出口移动中，消耗自身水功率对中空转子做功，钻井液压力能转换为中空转子旋转机械能，整套螺杆钻具的在实心转子和中空转子配合作用下削减了输出转速对钻压的敏感性。

所述一种大扭矩串联马达等壁厚螺杆钻具的万向轴总成Ⅰ及万向轴总成Ⅱ的万向轴上下接头、实心转子和中空转子的母扣都为NC31螺纹扣，万向轴总成Ⅰ及万向轴总成Ⅱ中12个塞销孔通过焊接打磨成型。