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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN104334817104334817A(43)申请公布日2015.02.04(21)申请号201280072288.2E21B3/025(2006.01)(22)申请日2012.04.19(85)PCT国际申请进入国家阶段日2014.10.14(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2012/0341742012.04.19(87)PCT国际申请的公布数据WO2013/158096EN2013.10.24(71)申请人哈里伯顿能源服务公司地址美国得克萨斯州(72)发明人A·J·斯特里特马特(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100代理人丁晓峰(51)Int.Cl.权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图3页附图3页E21B4/04(2006.01)按照条约第19条修改的权利要求书2页按照条约第19条修改的权利要求书2页(54)发明名称具有高速马达齿轮系统的钻井组件(57)摘要本申请提出了钻柱组件、井底钻具组件(BHA),以及钻柱中BHA所用的动力传动系。揭露了一种用于在地面地层钻进钻孔的钻柱的BHA。BHA包括壳体,可旋转地连接到壳体的钻头,以及流体驱动的马达组件,比如容积式马达(PDM)。PDM组件包括驱动轴,以输出PDM生成的旋转驱动力。还包括了差动齿轮组,其具有连接到驱动轴的第一组齿轮部件,使第一齿轮部件与壳体啮合的第二齿轮部件,以及连接到钻头的第三齿轮部件。差速齿轮组将旋转驱动力从驱动轴传输到钻头,并以大于PDM组件的速度的速度旋转钻头。CN104334817ACN104387ACN104334817A权利要求书1/2页1.一种在钻柱中使用从而在地质储层中钻出井眼的井底钻具组件(BHA),该BHA包括:壳体;钻头,该钻头可旋转地连接到壳体;流体驱动的马达组件,该马达组件具有配置为以第一速度将马达组件生成的旋转驱动力输出的驱动轴;差速齿轮组,该差速齿轮组具有机械地连接到流体驱动的马达组件的驱动轴上的第一齿轮部件、使第一齿轮部件与壳体啮合的第二齿轮部件、以及机械地连接到钻头的第三齿轮部件,差速齿轮组将旋转驱动力从驱动轴传递到钻头,且以大于第一速度的第二速度旋转钻头。2.如权利要求1所述的BHA,其中,差速齿轮组为行星齿轮系,第一齿轮部件为行星架,第二齿轮部件为环形齿轮,且第三齿轮部件为中心齿轮。3.如权利要求2所述的BHA,其中,行星架连续地直接连接到流体驱动的马达的驱动轴。4.如权利要求2所述的BHA,其中,环形齿轮连续地直接连接到壳体。5.如权利要求4所述的BHA,其中,环形齿轮与壳体一体成型。6.如权利要求2所述的BHA,其中,中心齿轮连续地连接到钻头。7.如权利要求2所述的BHA,进一步包括输出轴,该输出轴延伸出壳体之外并连接到钻头,中心齿轮连续地直接连接到输出轴。8.如权利要求7所述的BHA,其中,中心齿轮与输出轴一体成型。9.如权利要求1所述的BHA,其中,流体驱动的马达组件为容积式马达。10.如权利要求1所述的BHA,其中,马达组件的驱动轴包括细长的管状部,该细长的管状部具有纵向延伸穿过管体的第一一流体通道,该第一流体通道被配置为使得钻井流体从马达组件通过驱动轴流入差速齿轮组。11.如权利要求10所述的BHA,进一步包括细长的输出轴,该输出轴将钻头连接到差速齿轮组并包括延伸穿过输出轴的第二流体通道,该第二流体通道被流体地连接到第一流体通道,并配置为使得钻井流体从驱动轴通过输出轴流入钻头。12.如权利要求11所述的BHA,进一步包括限流装置,该限流装置设置在第一和第二流体通道之间,并被配置为调整钻井流体从第一流体通道流到第二流体通道的流量。13.如权利要求11所述的BHA,进一步包括一个或多个流体旁路通道,所述流体旁路通道重新引导钻井流体从第一流体通道远离第二流体通道,并流入差速齿轮组。14.如权利要求1所述的BHA,其中,驱动轴包括在其远端的轭,该轭机械地将第一齿轮部件连接到驱动轴。15.一种在具有钻杆和钻头的钻柱中的井底钻具组件(BHA)所用的动力传动系,该动力传动系包括:容积式马达(PDM)组件,该容积式马达组件包括:马达壳体,该马达壳体被配置为可操作地连接到钻柱中的钻杆,并从其中接受钻井流体;多瓣定子,该多瓣定子限定出内部通道;2CN104334817A权利要求书2/2页多瓣转子,该多瓣转子设置在定子之中,以及驱动轴,该驱动轴连接到转子,且配置为以第一速度输出PDM组件生成的旋转驱动力;差速齿轮组,该差速齿轮组包括:第一齿轮部件,该第一齿轮部件被机械地连接到PDM组件的驱动轴,第二齿轮部件,该第二齿轮部件使第一齿轮部件与马达壳体啮合,以及第三齿轮部件,该第三齿轮部件机械地连接