一种涡轮钻具动力节及其涡轮级制造技术

本实用新型专利技术提供一种涡轮级，包括转子和套装于转子外部的定子，转子设有转子内环，定子设有定子内环，还包括安装于定子内环与转子内环之间、用以承受径向载荷的一对内环摩擦副。该涡轮级，采用在定子和转子之间安装摩擦副，以此来代替径向轴承承受径向载荷，节省了径向轴承所占用的安装空间，并且可以有效的提升涡轮钻具的机械效率、延长涡轮级和涡轮钻具的使用寿命、提高井底总成的导向性。本实用新型专利技术还提供一种包括上述涡轮级的涡轮钻具动力节，通过在主轴上安装定子压紧机构，可以将定子压紧于机壳上，以防止定子转动；通过在主轴上安装转子压紧机构，可以将各级转子逐级压紧，并最终压紧至主轴上，以防止转子与主轴发生相对转动。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮钻具动力节及其涡轮级
本技术涉及石油钻采井下设备
，更具体地说，涉及一种涡轮级。本技术还提供一种包括上述涡轮级的涡轮钻具动力节。
技术介绍
涡轮钻具在20世纪20年代最早出现，并于50年代在前苏联得到广泛应用，至今俄罗斯仍然大规模采用涡轮钻具作为井下马达。涡轮钻具相比螺杆马达，具有转速高，功率大等特点，另外涡轮钻具为全钢结构，不像螺杆马达具有橡胶的定子部件，从而涡轮钻具更能适应井下的高温高压特点，耐腐蚀，工作寿命长。传统的涡轮钻具一般分为动力节和支承节。动力节部分一般配有100级左右的涡轮级，每个涡轮级包括一个静止的定子叶轮和一个旋转的转子叶轮。钻井液流经定子叶片通道时，流动方向发生偏转，流动速度提高，静压下降，动压升高；当从定子叶片流出后，即进入转子叶片通道，转子叶片的弯曲方向与定子叶片刚好相反，从而对流体施加反向的偏转力，最终流体恢复轴向流出，其周向动量的改变产生了对转子叶片的反作用力，推动转子叶片旋转，输出轴功。支承节一般配有多级推力轴承，主要是承载流体对主轴和转子施加的推力。传统涡轮钻具的动力节中，一般每隔20级至30级需要布置一个径向轴承，起到扶正主轴的作用。这类轴承分为两大类，第一类的摩擦副为橡胶-合金，第二类的摩擦副为合金-合金。相比较而言，第二类的性能和寿命优于第一类。但是相比动力节的其他部件来说，轴承仍然是寿命最短的部件，一般涡轮钻具在钻井工作完成以后的保养维护中，主要需要替换的就是轴承部件。对于涡轮钻具来说，每一级涡轮的定子和转子之间都留有很小的径向间隙，这个间隙必须由径向轴承来保持，一旦径向轴承出现磨损，涡轮的高速转子就和定子相接触，导致涡轮叶片的直接损坏和失效。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种涡轮级，可以代替传统的径向轴承承受径向载荷，提高了钻具的使用寿命、节约了使用成本。本技术还提供一种包括上述涡轮级的涡轮钻具动力节，其整体长度得到显著缩短，且结构简单、机械效率高、使用寿命长。本技术提供一种涡轮级，包括转子和套装于所述转子外部的定子，所述转子设有转子内环，所述定子设有定子内环，还包括安装于所述定子内环的内侧面，且套装于所述转子内环的外侧面、用以承受径向载荷的一对内环摩擦副。优选的，所述内环摩擦副包括喷涂于所述内侧面的第一硬质合金层，以及喷涂于所述外侧面的第二硬质合金层。优选的，所述内环摩擦副具体为焊接于所述定子内环内侧面和/或焊接于所述转子内环外侧面的硬质合金套。优选的，还包括焊接于所述第一硬质合金层或者所述第二硬质合金层内部的多个合金块，多个所述合金块均布于所述第一硬质合金层或者所述第二硬质合金层。优选的，一对所述内环摩擦副开设有沿所述内环摩擦副的径向延伸的导流槽，所述导流槽为多个，多个所述导流槽沿所述内环摩擦副的周向均匀分布。优选的，还包括安装于所述定子外环的内侧面以及所述转子外环的外侧面的一对外环摩擦副。一种涡轮钻具动力节，包括机壳、主轴、套装于所述主轴的多个所述涡轮级，还包括套装于所述主轴、用以将上一级所述转子压紧于下一级所述转子的转子压紧机构；还包括套装于所述主轴、用以将全部所述定子压紧于所述机壳的定子压紧机构。优选的，所述转子压紧机构包括设于全部所述涡轮级的上部的整流帽，以及套装于所述主轴，且设于全部所述涡轮级下部的转子锁紧螺母，所述整流帽和所述转子锁紧螺母能够将上一级的所述转子压紧于下一级的所述转子上。优选的，所述定子压紧机构具体为套装于所述整流帽，以及用以将全部所述定子压紧于所述机壳的定子锁紧螺母。优选的，所述整流帽设有内螺纹，所述主轴设有外螺纹，所述整流帽与所述主轴螺纹连接。与上述
技术介绍
相比，本技术提供一种涡轮级，通过在定子内环的内侧面以及转子内环的外侧面安装一对内环摩擦副，来代替传统的径向轴承承受径向载荷。由于每一级涡轮的定子和转子之间都留有较小的径向间隙，此间隙通过径向轴承来保持，一旦径向轴承出现磨损，涡轮的高速转子就会与定子相接触，从而导致涡轮叶片的直接损坏，进而损坏涡轮钻具。由此，本技术的涡轮级，采用在定子和转子之间安装摩擦副，以此来代替径向轴承承受径向载荷，节省了径向轴承所占用的安装空间，并且可以有效的保护涡轮级和涡轮钻具，提高了涡轮级和涡轮钻具的使用寿命。本技术还提供一种包括上述涡轮级的涡轮钻具动力节，由于具有上述涡轮级，使得钻具的整体长度显著缩短，从而使钻具下游的钻头到钻具上游的MWD(随钻测井工具)之间的距离也缩短，测井数据的及时性得以提高，整个BHA(井底总成)因而具有更好的导向性。另外，采用涡轮级替代传统径向轴承，使得整个动力节中轴承布置的数量和位置更为灵活，在总长度限定的条件下，在动力节布置更多的带有径向轴承的涡轮级不会改变动力节的动力输出性能，反而能使径向载荷分布更均匀，更加有利于提高主轴的稳定性以及延长涡轮级摩擦副的使用寿命。最后，由于传统径向轴承被涡轮级替代，整个动力节的流道呈现完全周期性，有助于提升机械效率，同时抑制冲蚀等现象的发生，从而使钻具整体的动力性能得以提升，涡轮的使用寿命得以延长。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本技术所提供的涡轮级的结构示意图；图2为图1中转子的结构示意图；图3为图2的剖视图；图4为图1中定子的结构示意图；图5为图4的剖视图。其中，1-转子、11-转子内环、12-转子外环、2-定子、21-定子内环、22-定子外环、3-机壳、4-主轴、5-整流帽、6-转子锁紧螺母、7-定子锁紧螺母、8-内环摩擦副、9-导流槽。具体实施方式本技术的核心是提供一种涡轮级，可以代替径向轴承承受径向载荷，节省了径向轴承所占用的安装空间，并且同时具有普通涡轮级的动力输出功能。本技术还提供一种包括上述涡轮级的涡轮钻具动力节，相较于传统的涡轮钻具动力节，由于径向轴承被涡轮级所替换，使得钻具的整体长度得以缩短，机械效率得以提高，设计灵活度得以加大。需要说明的是，本文中出现的方位词“上、下”方向指的是图1中的上、下方向。本文中出现的方位词均是以本领域技术人员的习惯用法以及说明书附图为基准而设立的，它们的出现不应当影响本技术的保护范围。为了使本
的技术人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。请参考图1、图2、图3、图4和图5，图1为本技术所提供的涡轮级的结构示意图；图2为图1中转子的结构示意图；图3为图2的剖视图；图4为图1中定子的结构示意图；图5为图4的剖视图。本技术提供一种涡轮级，包括转子1和定子2，安装时，定子2套装在转子1外部。转子1设有转子内环11和转子外环12，定子2设有定子内环21和定子外环22，转子内环11的外侧面以及定子内环21的内侧面安装有一对摩擦副，该对摩擦副具有足够的强度和耐磨性，当钻具工作时，该摩擦副起代替径向轴承承受径向载荷的作用，由此可以取代径向轴承，从而避免了径向轴承磨损而损伤涡轮级及钻具，提高了涡轮级及钻具的作用寿命，且节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮级，包括转子(1)和套装于所述转子(1)外部的定子(2)，所述转子(1)设有转子内环(11)和转子外环(12)，所述定子(2)设有定子内环(21)和定子外环(22)，其特征在于，还包括安装于所述定子内环(21)的内侧面，且套装于所述转子内环(11)的外侧面、用以承受径向载荷的一对内环摩擦副。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮级，包括转子(1)和套装于所述转子(1)外部的定子(2)，所述转子(1)设有转子内环(11)和转子外环(12)，所述定子(2)设有定子内环(21)和定子外环(22)，其特征在于，还包括安装于所述定子内环(21)的内侧面，且套装于所述转子内环(11)的外侧面、用以承受径向载荷的一对内环摩擦副。2.根据权利要求1所述的涡轮级，其特征在于，所述内环摩擦副包括喷涂于所述内侧面的第一硬质合金层，以及喷涂于所述外侧面的第二硬质合金层。3.根据权利要求1所述的涡轮级，其特征在于，所述内环摩擦副具体为焊接于所述定子内环内侧面和/或焊接于所述转子内环外侧面的硬质合金套。4.根据权利要求2所述的涡轮级，其特征在于，还包括焊接于所述第一硬质合金层或者所述第二硬质合金层内部的多个合金块，多个所述合金块均布于所述第一硬质合金层或者所述第二硬质合金层。5.根据权利要求1～4任一项所述的涡轮级，其特征在于，一对所述内环摩擦副开设有沿所述内环摩擦副的径向延伸的导流槽，所述导流槽为多个，多个所述导流槽沿所述内环摩擦副的周向均匀分布。6.根据权利要求5所述的涡轮级，其特征在于，还包括安装于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐跃华，王巍雄，
申请(专利权)人：西迪技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43