[实用新型]一种大扭矩涡轮钻具

说明书

本实用新型公开了一种大扭矩涡轮钻具，涉及涡轮钻具装置技术领域。本实用新型包括涡轮节和轴承节，涡轮节和轴承节之间连接有连接件，涡轮节包括涡轮壳体、涡轮定子、涡轮转子和涡轮轴，涡轮壳体套设在涡轮轴外，涡轮轴沿轴向间隔开设有多个定位键槽，定位键槽配设有限位键，涡轮定子的外壁与涡轮壳体的内壁相互连接，涡轮定子的内壁与涡轮轴的外壁相互连接，多个涡轮定子和涡轮转子间隔分布设置，涡轮转子的内壁设置有与限位键相互适配的直通键槽。

技术领域

本实用新型涉及涡轮钻具装置技术领域，具体涉及一种大扭矩涡轮钻具。

背景技术

随着油气开发的持续进展，后期油气开发中深井、超深井的比例逐渐增大，井深的增加使得地质结构复杂，工作条件极其恶劣。涡轮钻具是石油钻井作业过程中常用的一种钻具，其利用钻井泵打出的高压钻井液体作动力，当钻井液在泵的驱动下通过涡轮时，涡轮定子使钻井液流偏转，冲击涡轮转子，涡流在叶片两面产生的压差来使涡轮转子发生转动，迫使转子带动涡轮轴转动，从而完成钻井液的动能转化为机械能，最后通过止推套筒接头和传动轴传递给钻头。

由于早期钻井技术水平有限，涡轮钻具转速较低，扭矩较小，涡轮转子与涡轮轴通常采用配合关系或者3mm的钢丝键等方式来定位。随着PDC轴承及 PDC钻头等技术引进到涡轮钻具中，使涡轮钻具适应于高转速，大载荷，工况恶劣超高温等钻井环境，大大提高了涡轮的效率。随着涡轮钻具转速逐渐升高，涡轮轴与涡轮转子间的扭矩逐渐增大，原来涡轮转子与涡轮轴采用配合关系或者3mm的钢丝键等方式，随着使用时间的增加，造成涡轮轴及涡轮转子内表面磨损严重或3mm钢丝键由于扭矩过大出现断裂，进而导致两者之间发生自转，大大降低涡轮节转化成的机械性能，大大影响涡轮效率，减少涡轮的寿命。由于每节涡轮钻具至少具有70级以上涡轮定子和转子，原来涡轮涡轮轴上键槽采用通体键槽形式，装配过程是易出现矩形键窜动，每几组涡轮组的矩形键干涉相邻几组涡轮组装配情况出现，装配过程中费时费力，大大浪费装配时间。

现有的涡轮钻具的涡轮节和轴承节一般通过中间节连接，中间节主要中间壳体和设置在中间壳体内的隔环，复合接头等部件组成。加工有花键槽的复合接头的一端与涡轮轴下部的螺纹连接，加工有花键的复合接头一端与传动轴的上端螺纹连接，两者透过带斜坡的花键配合；涡轮节壳体和轴承节壳体分别连接到中间壳体的两端。由于两段复合接头配合连接，导致钻具整体长度增加，且壳体螺纹连接处存在的强度薄弱环节，导致整体强度降低，若在井下出现壳体断裂情况，将需要打捞作业，处理难度较大，大大增加的涡轮钻具危险系数。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种大扭矩涡轮钻具，以避免出现矩形键窜动的情况，避免每几组涡轮组的矩形键干涉相邻几组涡轮组装配情况出现，提高装配效率。

本实用新型具体采用以下技术方案：

本实用新型的大扭矩涡轮钻具，包括涡轮节和轴承节，涡轮节和轴承节之间连接有连接件，涡轮节包括涡轮壳体、涡轮定子、涡轮转子和涡轮轴，涡轮壳体套设在涡轮轴外，涡轮轴沿轴向间隔开设有多个定位键槽，定位键槽配设有限位键，涡轮定子的外壁与涡轮壳体的内壁相互连接，涡轮定子的内壁与涡轮轴的外壁相互连接，多个涡轮定子和涡轮转子间隔分布设置，涡轮转子的内壁设置有与限位键相互适配的直通键槽。

本实用新型进一步优选的：涡轮定子包括定子外圈、定子内圈和定子叶片，多个定子叶片环形阵列设置在定子内圈与定子外圈之间，定子叶片沿圆周方向向下倾斜，相邻定子叶片之间设置有间隙；涡轮转子包括转子内圈、转子外圈和转子叶片，多个转子叶片环形阵列设置在转子内圈与转子外圈之间，转子叶片沿圆周方向向下倾斜，相邻转子叶片之间设置有间隙；定子叶片的倾斜方向与转子叶片相反。

本实用新型进一步优选的：定子外圈的外壁与涡轮壳体的内壁相互连接，转子内圈的内壁与涡轮轴的外壁相互连接，相邻涡轮定子之间形成环形腔室，涡轮转子位于环形腔室内。