反冲式无叶片井下动力单元和反冲式无叶片井下动力钻具制造技术

本实用新型专利技术涉及油气能源开采设备技术领域，是一种反冲式无叶片井下动力单元和反冲式无叶片井下动力钻具，前者包括外筒组件和动力组件，动力组件包括芯轴和自转体，芯轴悬挂安装在外筒组件内且两者之间能相对旋转，芯轴的中部设有开口向上的进液盲道，芯轴的下部外侧设有能与其同步转动的自转体；后者包括连接筒、联轴器、连接管和至少两个依次排列的反冲式无叶片井下动力单元，每两相邻反冲式无叶片井下动力单元的外筒组件之间均安装有连接筒，自转体与芯轴之间沿圆周分布有能与进液盲道相通的自转流道。本实用新型专利技术结构简单，易于加工，装配精度要求低，且不会受到环境的限制，其还能实现标准化生产，从而可降低生产成本，使其易于推广。

【技术实现步骤摘要】
反冲式无叶片井下动力单元和反冲式无叶片井下动力钻具
本技术涉及油气能源开采设备
，是一种反冲式无叶片井下动力单元和反冲式无叶片井下动力钻具。
技术介绍
目前油气钻井行业应用的井下动力钻具主要有容积式螺杆钻具和涡轮钻具。其中容积式螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具；而涡轮钻具则是将钻井液的动能转换成机械能的一种动力钻具。其中涡轮钻具的基本结构与原理是：涡轮钻具由多级涡轮串联，每一级涡轮由一个定子和一个转子组成。定子和转子上设计有很多弯曲的叶片。钻井液流经涡轮转子后，受叶片形状作用，将一部分动能传递给转子叶片，带动转子转动将液体动能转化成转子的机械能输出。现有的涡轮钻具存在的问题是：1.主要部件设计、加工、装配难度高。涡轮叶片结构影响工具性能，叶片结构复杂，为三维曲面，一般设计难度较大；外筒长度较长，加工都需专业设备；运动、静止部件配合精度高，装配困难。轴承工况恶劣。起扶正主轴的径向轴承工作在钻井液中，极易磨损；一般常规轴承难以胜任；止推轴承需要承受涡轮节上巨大的轴向力，一般也需单独设计。以上原因，导致涡轮钻具设计加工门等技术门槛高，零部件标准化程度低，加工及使用成本高，应用推广困难。
技术实现思路
本技术提供了一种反冲式无叶片井下动力单元和反冲式无叶片井下动力钻具，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有涡轮钻具存在的结构复杂，加工难度大，装配精度高，易受环境的制约，标准化程度低，生产成本高，不易于推广的问题。本技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种反冲式无叶片井下动力单元，包括外筒组件和动力组件，动力组件包括芯轴和自转体，芯轴悬挂安装在外筒组件内且两者之间能相对旋转，芯轴的中部设有开口向上的进液盲道，芯轴的下部外侧设有能与其同步转动的自转体，自转体与芯轴之间沿圆周分布有能与进液盲道相通的自转流道，所有自转流道的出口均呈旋向相同的倾斜状。下面是对上述技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述自转体和芯轴可传动连接在一起。上述自转体可包括内转体和外转体，内转体位于芯轴的下部外侧，内转体的上部与芯轴的下部外侧通过花键联接安装在一起，对应内转体下方位置的芯轴外侧设有限位部件，内转体的外侧固定安装有外转体，对应内转体中部位置的芯轴上沿圆周分布有内出液孔，内转体上沿圆周分布有能与对应的内出液孔相通的连通出液孔，外转体上沿竖直向分布有至少一圈流道圈，每圈流道圈均包括至少两个沿圆周分布于外转体上的外出液孔，所有的外出液孔均呈旋向相同的倾斜状，内出液孔、连通出液孔和外出液孔共同形成自转流道。上述对应内出液孔位置的内转体内侧可设有能连通所有连通出液孔的内环槽，对应内环槽上方位置的内转体与芯轴之间设有位于内出液孔上方的上密封圈，对应内环槽下方位置的内转体与芯轴之间均设有位于内出液孔下方的下密封圈；对应外出液孔位置的内转体外侧设有能连通所有连通出液孔的外环槽，对应外环槽上方位置的内转体与外转体之间设有位于所有外出液孔上方的上密封圈，对应外环槽下方位置的内转体与外转体之间设有位于所有外出液孔下方的下密封圈。上述外筒组件可包括上外筒、中外筒和下外筒，上外筒的下部外侧与中外筒的上部内侧固定安装在一起，中外筒的下部外侧与下外筒的上部内侧固定安装在一起，中外筒的内侧设有位于自转体上方的中内环台，中内环台上座有套装在芯轴外侧的轴套，轴套的上方位于上外筒的下部内侧，对应轴套上方位置的上外筒内侧设有上内环台，对应上内环台与轴套之间位置的芯轴与上外筒之间设有转动轴承，芯轴的上部外侧设有座于转动轴承上的第一外环台。上述轴套与芯轴之间可设有扶正轴承，对应转动轴承与扶正轴承之间位置的芯轴外侧安装有隔套，对应扶正轴承底部位置的芯轴外侧固定安装有锁紧环，且扶正轴承座于锁紧环上。上述第一外环台与上内环台之间可设有第一旋转密封，芯轴的下部与中内环台之间设有第二旋转密封，对应第一旋转密封下方位置的上外筒上设有平衡活塞，对应第二旋转密封下方位置的中外筒上设有平衡活塞。上述上外筒的下部外侧与中外筒的上部内侧可通过螺纹连接固定安装在一起，且两者的连接处设有密封圈和防转键；中外筒的下部外侧与下外筒的上部内侧通过螺纹连接固定安装在一起，且两者的连接处设有密封圈和防转键。上述进液盲道的上部内侧可设有内花键，芯轴的下部外侧设有外花键。本技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用反冲式无叶片井下动力单元的反冲式无叶片井下动力钻具，包括连接筒、联轴器、连接管和至少两个依次排列的反冲式无叶片井下动力单元，每两相邻反冲式无叶片井下动力单元的外筒组件之间均安装有连接筒，连接筒的两端均与相应的外筒组件的端部通过螺纹连接固定安装在一起，且在两者的螺纹连接处均设有防转键；每两相邻反冲式无叶片井下动力单元的芯轴之间均设有位于连接筒内的连接管，连接管的两端均与相应的芯轴通过联轴器安装在一起，连接管上沿圆周分布有通液孔。本技术结构合理而紧凑，使用方便，其通过进液盲道和自转流道的设置，可使高压流体作用于自转体并带动自转体旋转，进而带动了待驱动部件的旋转，其结构简单，易于加工，装配精度要求低，便于装配，且不会受到环境的限制，其还能实现标准化生产，从而可降低生产成本，使其易于推广。附图说明附图1为本技术实施例二的主视剖视结构示意图。附图2为附图1中外转体的俯视剖视放大结构示意图。附图中的编码分别为：1为芯轴，2为进液盲道，3为内转体，4为外转体，5为限位部件，6为内出液孔，7为连通出液孔，8为外出液孔，9为内环槽，10为上密封圈，11为下密封圈，12为外环槽，13为上外筒，14为中外筒，15为下外筒，16为中内环台，17为轴套，18为上内环台，19为转动轴承，20为第一外环台，21为扶正轴承，22为隔套，23为锁紧环，24为第一旋转密封，25为第二旋转密封，26为平衡活塞，27为连接密封圈，28为防转键，29为内花键，30为外花键，31为连接筒，32为联轴器，33为连接管，34为通液孔，35为上接头。具体实施方式本技术不受下述实施例的限制，可根据本技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。在本技术中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。下面结合实施例及附图对本技术作进一步描述：实施例一：如附图1、2所示，该反冲式无叶片井下动力单元包括包括外筒组件和动力组件，动力组件包括芯轴1和自转体，芯轴1悬挂安装在外筒组件内且两者之间能相对旋转，芯轴1的中部设有开口向上的进液盲道2，芯轴1的下部外侧设有能与其同步转动的自转体，自转体与芯轴1之间沿圆周分布有能与进液盲道2相通的自转流道，所有自转流道的出口均呈旋向相同的倾斜状。在使用过程中，可将上部管串与外筒组件的上部固定安装在一起，所述上部管串的内侧应设有能与进液盲道2相通的过液流道，将待驱动部件与芯轴1的底部或自转体传动连接在一起；然后可将其整体下入井内，并向管串内注入高压流体，此时高压流体将通过过液流道进入进液盲道2并从自转流道喷出，而喷出的高压流体将产生作用于自传体的反向作用力，从而可驱动自转体带动芯轴1和待驱动部件旋转。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反冲式无叶片井下动力单元，其特征在于包括包括外筒组件和动力组件，动力组件包括芯轴和自转体，芯轴悬挂安装在外筒组件内且两者之间能相对旋转，芯轴的中部设有开口向上的进液盲道，芯轴的下部外侧设有能与其同步转动的自转体，自转体与芯轴之间沿圆周分布有能与进液盲道相通的自转流道，所有自转流道的出口均呈旋向相同的倾斜状。

【技术特征摘要】
1.一种反冲式无叶片井下动力单元，其特征在于包括包括外筒组件和动力组件，动力组件包括芯轴和自转体，芯轴悬挂安装在外筒组件内且两者之间能相对旋转，芯轴的中部设有开口向上的进液盲道，芯轴的下部外侧设有能与其同步转动的自转体，自转体与芯轴之间沿圆周分布有能与进液盲道相通的自转流道，所有自转流道的出口均呈旋向相同的倾斜状。2.根据权利要求1所述的反冲式无叶片井下动力单元，其特征在于自转体和芯轴传动连接在一起。3.根据权利要求2所述的反冲式无叶片井下动力单元，其特征在于自转体包括内转体和外转体，内转体位于芯轴的下部外侧，内转体的上部与芯轴的下部外侧通过花键联接安装在一起，对应内转体下方位置的芯轴外侧设有限位部件，内转体的外侧固定安装有外转体，对应内转体中部位置的芯轴上沿圆周分布有内出液孔，内转体上沿圆周分布有能与对应的内出液孔相通的连通出液孔，外转体上沿竖直向分布有至少一圈流道圈，每圈流道圈均包括至少两个沿圆周分布于外转体上的外出液孔，所有的外出液孔均呈旋向相同的倾斜状，内出液孔、连通出液孔和外出液孔共同形成自转流道。4.根据权利要求3所述的反冲式无叶片井下动力单元，其特征在于对应内出液孔位置的内转体内侧设有能连通所有连通出液孔的内环槽，对应内环槽上方位置的内转体与芯轴之间设有位于内出液孔上方的上密封圈，对应内环槽下方位置的内转体与芯轴之间均设有位于内出液孔下方的下密封圈；对应外出液孔位置的内转体外侧设有能连通所有连通出液孔的外环槽，对应外环槽上方位置的内转体与外转体之间设有位于所有外出液孔上方的上密封圈，对应外环槽下方位置的内转体与外转体之间设有位于所有外出液孔下方的下密封圈。5.根据权利要求1或2或3或4所述的反冲式无叶片井下动力单元，其特征在于外筒组件包括上外筒、中外筒和下外筒，上外筒的下部外侧与中外筒的上部内侧固定安装在一起，中外筒的下部外侧与下外筒的上部内侧固定安装在一起，中外筒的内侧设有位于自转体上方的中内环台，中内环台上座有套装在芯轴外侧的轴套，轴套的上方位于上外筒的下部内侧，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾卫林，
申请(专利权)人：曾卫林，
类型：新型
国别省市：新疆,65