大功率高速高效涡轮钻具定子和转子组合件.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103015889A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103015889A(43)申请公布日2013.04.03(21)申请号201210554814.0(22)申请日2012.12.20(71)申请人中国船舶重工集团公司第七〇三研究所地址150000黑龙江省哈尔滨市道里区洪湖路35号(72)发明人牛夕莹梁晨郁顺旺王林刘宇王慧杰马涛马晓红何建元(74)专利代理机构大庆禹奥专利事务所23208代理人朱士文杨晓梅(51)Int.Cl.E21B4/02(2006.01)E21B10/46(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图55页(54)发明名称大功率高速高效涡轮钻具定子和转子组合件(57)摘要大功率高速高效涡轮钻具定子和转子组合件，它属于石油钻井行业。本发明为了解决现有的低速涡轮钻具携带钻头种类有限、级数较多、效率偏低等问题。本发明的定子叶片盘和一个转子叶片盘组成一个级，级的反动度小于0.5，十个级由上至下依次套装在轴上组成一涡轮钻具动力节，十个级之间通过端面压紧配合，壳体套装在十个级上的外部，转子叶片及定子叶片的型线均采用样条曲线构筑，转子叶片的样条曲线形状为捺字形，定子叶片的样条曲线形状为撇字形。CN103589ACN103015889A权利要求书1/1页1.一种大功率高速高效涡轮钻具定子和转子组合件，其特征在于：包括轴（6）、壳体（2）、定子（4）和转子（5），定子（4）上设有定子叶片盘，转子（5）上设有转子叶片盘，定子叶片盘和转子叶片盘组成一个级，级的反动度小于0.5，级的内壁套装在轴（6）上，轴（6）上设有十个级，级与级之间的端面为压紧配合，轴（6）的下端设有钻头（9），级的外壁套有壳体（2），所述定子叶片盘包括圆筒状的定子内圆盘（4-1）、圆筒状的定子外圆盘（4-2）和样条曲线形状为撇字形的定子叶片（4-3），定子叶片（4-3）均匀环形分布在以轴心为中心的定子叶片盘上，且位于圆筒状的定子内圆盘（4-1）和圆筒状的定子外圆盘（4-2）之间，所述转子叶片盘包括圆筒状的转子内圆盘（5-1）、圆筒状的转子外圆盘（5-2）和样条曲线形状为捺字形的转子叶片（5-3），转子叶片（5-3）均匀环形分布在以轴心为中心的转子叶片盘上，且位于圆筒状的转子内圆盘（5-1）和圆筒状的转子外圆盘（5-2）之间，转子叶片（5-3）及定子叶片（4-3）的材料均为ZG20CrMnSiNi2，所述的轴（5）和壳体（2）上均设有锁紧机构。2.根据权利要求1所述的大功率高速高效涡轮钻具定子和转子组合件，其特征在于：所述的钻头（9）为PDC钻头、TSP钻头、金刚石钻头。3.根据权利要求1所述的大功率高速高效涡轮钻具定子和转子组合件，其特征在于：所述的壳体（2）上的锁紧机构为壳体（2）的上部边缘和下部边缘处均设有内螺纹和与内螺纹配合的第一螺栓（1）。4.根据权利要求1所述的大功率高速高效涡轮钻具定子和转子组合件，其特征在于：所述的轴（6）上的锁紧机构为轴（6）的上部边缘和下部边缘处均设有外螺纹和与外螺纹配合的第二螺栓（8）。5.根据权利要求1所述的大功率高速高效涡轮钻具定子和转子组合件，其特征在于：所述的壳体（2）内表面设有第一卡槽（3），定子（4）外侧设有与第一卡槽相（3）吻合的突起，轴（6）的外表面设有第二卡槽7），转子（5）的外侧设有与轴（6）的外表面相吻合的突起。6.根据权利要求1所述的大功率高速高效涡轮钻具定子和转子组合件，其特征在于：级压降为450-600kPa，容积流量为28-32L/s，转子转速为2500-3300rpm时，级效率为60-75%，功率为8-12kW。7.根据权利要求1或6所述的大功率高速高效涡轮钻具定子和转子组合件，其特征在于：级压降为535kPa，容积流量为30L/s，转子转速为3000rpm时，级效率可达70%，功率为11kW。2CN103015889A说明书1/3页大功率高速高效涡轮钻具定子和转子组合件[0001]技术领域：本发明属于石油钻井行业，具体涉及一种大功率高速高效涡轮钻具定子和转子组合件。[0002]背景技术：涡轮钻具利用高速高压泥浆冲击叶片，使其获得能量，从而带动与之相连的钻头旋转破岩。涡轮钻具主要由涡轮定子、涡轮转子、主轴、止推轴承、中部轴承、下部轴承和外壳组成。钻探时钻杆不转动，钻杆工作条件可以得到明显改善，也没有旋转钻杆所需功率的消耗。与其它钻具相比，涡轮钻具具有高钻速、钻井效率高、钻时短等优点；将能量集中在井底，驱动钻头旋转破岩；钻井时钻杆不动，减少了钻杆、套管的磨损及事故的发生。因此，采用涡轮钻具钻井特别适合于硬质地层深井作业。[0003]20世纪30年代，前苏联在石油钻探中最早采用涡轮钻具。到50年代，涡轮钻获得了