一种可置于井下钻具用齿轮式液压马达机构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种可置于井下钻具用齿轮式液压马达机构。所述马达机构包括第一、二端直通接头、紧固件、同轴设置的马达上、下盖、多个齿轮组件和一个以上中隔板，任一齿轮组件包括支承块、小齿轮和轴及内齿圈，小齿轮设在支承块的凹入部内，内齿圈包括设齿槽的内壁和设键槽的外壁，键槽能将旋转扭矩传至钻井用钻头；任一中隔板设在相邻两个齿轮组件间；马达上、下盖通过紧固件将齿轮组件、中隔板组装，并在中轴线区域形成钻井介质通道；第一、二端直通接头设在马达上盖上并将容纳各小齿轮的液压腔连通，以形成进、出液通路。本实用新型专利技术克服了螺杆因气体润滑性差和可压缩性造成的螺杆转速波动大、寿命短问题，具有较好的经济效益。

A gear type hydraulic motor mechanism for downhole drilling tools

【技术实现步骤摘要】
一种可置于井下钻具用齿轮式液压马达机构
本技术属于油气钻井或钻探工程用井下动力装备
，具体来讲，涉及一种能可置于井下钻具用齿轮式液压马达机构。
技术介绍
目前，低产、低压、低渗油气藏勘探比重逐年扩大，大斜度井、水平井成为勘探开发的主流。由于气体钻井技术具有较高机械钻速，能有效治理井漏、保护油气储层，同时能够大幅度提高单井产量等优点。因此，将气体钻井技术应用到低产、低压、低渗等非常规油气资源勘探开发中具有重大意义和广阔的市场前景。实践表明，气体钻定向井、水平井，可大幅提高机械钻速，有效发现和保护油气层，提高单井产量，减少耕地征用和环境污染，具有显著的经济效益。该技术实现了大塔场构造效益开发，完成40口氮气钻大斜度井，平均单井获气3.25×104m3/d，是常规钻井产量6倍以上。然而，由于缺乏可靠、有效的气体钻井井下动力工具，目前气体钻井技术仅限用于钻大斜度井段，还不能用于水平井段，定向井段造斜须由泥浆钻井技术完成，极大程度地限制了该气体钻井技术的推广应用。而开发气相条件下井下动力工具将为气体钻定向井、水平井提供重要的技术支撑。目前，国内外主要有以下几种气体钻井技术井下动力工具：(1)空气螺杆国内外用于气体钻井的井下动力工具主要是气体驱动的螺杆，这些空气螺杆都是近30年来在泥浆螺杆的基础上发展而来，没有革命性变化。国内拥有空气螺杆的有北京石油机械厂和天津立林等，基本上都用于泡沫钻井，在干气体条件下的应用尚不成熟。由于气体本身的润滑性能差和气体可压缩性这一缺陷，导致气动螺杆寿命短(一般在30～50小时以内，常规泥浆螺杆超过120小时)，转速波动较大，造成钻头刃齿非正常磨损、钻柱扭矩异常变化、注气压力骤然升高等问题；同时容易飞车，造成定子橡胶过早失效，甚至抽筒，导致空气螺杆可靠性差。(2)自转式空气锤国内，川庆钻探、中石化西南局、西南石油大学等单位均进行过自转式空气锤研制。其中，《一种自转式空气锤》(授权号CN201598972U)，描述的是一种用气体驱动空气锤活塞往复运动，并通过一种机械螺旋式离合机构将活塞的直线运动转化为钻头旋转运动的气体钻井井下动力工具。该工具是直接利用气体的压缩能进行驱动。由于气体是一种高压缩比的可压缩流体，因此用气体直接驱动活塞冲击并将冲击转换为旋转这一过程具有明显的“软”特性。(3)气液联合驱动井下动力工具《气体钻井井下动力工具》(授权号CN104213829B)、《一种气驱液自循环的气体钻井螺杆工具》(授权号CN105484665B)，二者均描述了一种利用气体驱动液压活塞往复运动，从而推动高压液体进入密闭的螺杆机构，通过液体的密闭循环而使螺杆旋转的气体钻井井下动力工具。但由于气体的可压缩性，使整套机构的工作特性仍存在明显的“软”特性，且响应速度也很慢。综上所述，目前国内外的空气螺杆在干气条件下的应用尚不成熟，所存在的问题主要包括：(1)寿命短，一般在30～50小时以内，而常规螺杆的寿命超过120小时。(2)易飞车，造成马达摩擦副温度剧烈升高和定子橡胶过早失效，甚至倒扣、抽筒，极易引发井下事故。(3)不稳定，转速随载荷波动大，导致钻头易磨损。(4)刚性差，载荷增大容易导致蹩转，克服载荷瞬间转速陡升。(5)少润滑，啮合传动的运动副无法获得良好的润滑和散热效果，严重影响其使用寿命。(6)泄漏大，由于介质粘度低、空气螺杆密封性差，压缩空气泄漏损失大。(7)导热差，压缩和膨胀过程中都有较大热损耗，螺杆马达局部工作环境温度很高，导致非金属零件易老化和金属零部件易腐蚀。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本技术的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本技术的目的之一在于提供一种能够用于替代空气螺杆进行钻水平井或定向井(尤其是气体钻井钻水平井或定向井)的井下动力工具。为了实现上述目的，本技术提供了一种可置于井下钻具用齿轮式液压马达机构，所述液压马达机构包括第一端直通接头、第二端直通接头、紧固件、以及同轴设置的马达上盖、两个以上的齿轮组件、一个以上的中隔板和马达下盖，其中，所述两个以上的齿轮组件中的任一齿轮组件均包括支承块、小齿轮、小齿轮轴和内齿圈，其中，支承块具有凹入部和沿所述轴的方向设置的第一中孔，小齿轮固定设置在小齿轮轴上并设置在支承块的所述凹入部内，内齿圈具有设置有齿槽的内圆周壁和设置有键槽的外壁，所述键槽能够将内齿圈的旋转扭矩传递至钻井用钻头，所述齿槽与小齿轮啮合；所述一个以上的中隔板的数量比所述两个以上的齿轮组件的数量少一个，且所述一个以上的中隔板中的任一中隔板均设置在所述两个以上的齿轮组件中相邻的两个齿轮组件之间，任一中隔板均具有沿所述轴的方向设置的第二中孔；所述马达上盖具有沿所述轴的方向设置的第三中孔，所述马达下盖具有沿所述轴的方向设置的第四中孔，所述马达上盖和马达下盖通过与所述紧固件连接以将所述两个以上的齿轮组件、所述一个以上的中隔板紧密组装，并使所述第一中孔、第二中孔、第三中孔和第四中孔连通以形成钻井介质流向井底的通道，所述任一齿轮组件中与马达上盖靠近的齿轮组件的小齿轮轴的两端分别通过轴承固定在马达上盖和中隔板上，并通过马达上盖、内齿圈、支承块、小齿轮和中隔板形成上液压腔，所述任意齿轮组件中与马达下盖靠近的齿轮组件的小齿轮轴的两端分别通过轴承固定在马达下盖和中隔板上，并通过马达下盖、内齿圈、支承块、小齿轮和中隔板形成下液压腔，所述任意齿轮组件中位于两个相邻的中隔板之间的齿轮组件的小齿轮轴的两端分别通过轴承固定在所述两个相邻的中隔板上，并通过所述两个相邻的中隔板、内齿圈、支承块和小齿轮形成中液压腔；所述第一端直通接头设置在马达上盖上，并通过分别贯穿设置在马达上盖、所述任一中隔板上的第一贯穿孔将所述上液压腔、中液压腔和下液压腔连通，以形成进液通路；所述第二端直通接头设置在马达上盖上，并通过分别贯穿设置在马达上盖、所述任一中隔板上的第二贯穿孔将所述上液压腔、中液压腔和下液压腔连通，以形成出液通路。在本技术的一个示例性实施例中，所述任一齿轮组件中的小齿轮、小齿轮轴和支承块的所述凹入部的数量均可为两个或者均为三个以上，所述第一端直通接头的数量相应为两个或相应为三个以上，并且所述第二端直通接头的数量相应为两个或相应为三个以上。在本技术的一个示例性实施例中，所述液压马达机构还可包括套装在马达上盖、所述两个以上的齿轮组件、所述一个以上的中隔板和马达下盖之外的马达缸套，所述马达缸套通过连接键与所述任一齿轮组件的内齿圈的键槽连接。在本技术的一个示例性实施例中，所述紧固件可以为拉杆螺柱组件，所述拉杆螺柱组件通过贯穿马达上盖、所述两个以上的齿轮组件、所述一个以上的中隔板和马达下盖以实现所述紧密组装。例如，所述拉杆螺柱组件还可与位于上游的传动轴和/或位于下游的下心轴连接。在本技术的一个示例性实施例中，所述液压马达机构还可包括将第一和第二端直通接头分别与液压动力源连接的高压胶管。本技术的另一方面提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可置于井下钻具用齿轮式液压马达机构，其特征在于，所述液压马达机构包括第一端直通接头、第二端直通接头、紧固件、以及同轴设置的马达上盖、两个以上的齿轮组件、一个以上的中隔板和马达下盖，其中，/n所述两个以上的齿轮组件中的任一齿轮组件均包括支承块、小齿轮、小齿轮轴和内齿圈，其中，支承块具有凹入部和沿所述轴的方向设置的第一中孔，小齿轮固定设置在小齿轮轴上并设置在支承块的所述凹入部内，内齿圈具有设置有齿槽的内圆周壁和设置有键槽的外壁，所述键槽能够将内齿圈的旋转扭矩传递至钻井用钻头，所述齿槽与小齿轮啮合；/n所述一个以上的中隔板的数量比所述两个以上的齿轮组件的数量少一个，且所述一个以上的中隔板中的任一中隔板均设置在所述两个以上的齿轮组件中相邻的两个齿轮组件之间，任一中隔板均具有沿所述轴的方向设置的第二中孔；/n所述马达上盖具有沿所述轴的方向设置的第三中孔，所述马达下盖具有沿所述轴的方向设置的第四中孔，所述马达上盖和马达下盖通过与所述紧固件连接以将所述两个以上的齿轮组件、所述一个以上的中隔板紧密组装，并使所述第一中孔、第二中孔、第三中孔和第四中孔连通以形成钻井介质流向井底的通道，所述任一齿轮组件中与马达上盖靠近的齿轮组件的小齿轮轴的两端分别通过轴承固定在马达上盖和中隔板上，并通过马达上盖、内齿圈、支承块、小齿轮和中隔板形成上液压腔，所述任一齿轮组件中与马达下盖靠近的齿轮组件的小齿轮轴的两端分别通过轴承固定在马达下盖和中隔板上，并通过马达下盖、内齿圈、支承块、小齿轮和中隔板形成下液压腔，所述任一齿轮组件中位于两个相邻的中隔板之间的齿轮组件的小齿轮轴的两端分别通过轴承固定在所述两个相邻的中隔板上，并通过所述两个相邻的中隔板、内齿圈、支承块和小齿轮形成中液压腔；/n所述第一端直通接头设置在马达上盖上，并通过分别贯穿设置在马达上盖、所述任一中隔板上的第一贯穿孔将所述上液压腔、中液压腔和下液压腔连通，以形成进液通路；/n所述第二端直通接头设置在马达上盖上，并通过分别贯穿设置在马达上盖、所述任一中隔板上的第二贯穿孔将所述上液压腔、中液压腔和下液压腔连通，以形成出液通路。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可置于井下钻具用齿轮式液压马达机构，其特征在于，所述液压马达机构包括第一端直通接头、第二端直通接头、紧固件、以及同轴设置的马达上盖、两个以上的齿轮组件、一个以上的中隔板和马达下盖，其中，
所述两个以上的齿轮组件中的任一齿轮组件均包括支承块、小齿轮、小齿轮轴和内齿圈，其中，支承块具有凹入部和沿所述轴的方向设置的第一中孔，小齿轮固定设置在小齿轮轴上并设置在支承块的所述凹入部内，内齿圈具有设置有齿槽的内圆周壁和设置有键槽的外壁，所述键槽能够将内齿圈的旋转扭矩传递至钻井用钻头，所述齿槽与小齿轮啮合；
所述一个以上的中隔板的数量比所述两个以上的齿轮组件的数量少一个，且所述一个以上的中隔板中的任一中隔板均设置在所述两个以上的齿轮组件中相邻的两个齿轮组件之间，任一中隔板均具有沿所述轴的方向设置的第二中孔；
所述马达上盖具有沿所述轴的方向设置的第三中孔，所述马达下盖具有沿所述轴的方向设置的第四中孔，所述马达上盖和马达下盖通过与所述紧固件连接以将所述两个以上的齿轮组件、所述一个以上的中隔板紧密组装，并使所述第一中孔、第二中孔、第三中孔和第四中孔连通以形成钻井介质流向井底的通道，所述任一齿轮组件中与马达上盖靠近的齿轮组件的小齿轮轴的两端分别通过轴承固定在马达上盖和中隔板上，并通过马达上盖、内齿圈、支承块、小齿轮和中隔板形成上液压腔，所述任一齿轮组件中与马达下盖靠近的齿轮组件的小齿轮轴的两端分别通过轴承固定在马达下盖和中隔板上，并通过马达下盖、内齿圈、支承块、小齿轮和中隔板形成下液压腔，所述任一齿轮组件中位于两个相邻的中隔板之间的齿轮组件的小齿轮轴的两端分别通过轴承固定在所述两个相邻的中隔板上，并通过所述两个相邻的中隔板、内齿圈、支承块和小齿轮形成中液压腔；
所述第一端直通接头设置在马达上盖上，并通过分别贯穿设置在马达上盖、所述任一中隔板上的第一贯穿孔将所述上液压腔、中液压腔和下液压腔连通，以形成进液通路；
所述第二端直通接头设置在马达上盖上，并通过分别贯穿设置在马达上盖、所述任一中隔板上的第二贯穿孔将所述上液压腔、中液压腔和下液压腔连通，以形成出液通路。


2.根据权利要求1所述的齿轮式液压马达机构，其特征在于，所述任一齿轮组件中的小齿轮、小齿轮轴和支承块的所述凹入部的数量均为两个或者均为三个以上，所述第一端直通接头的数量相应为两个或相应为三个以上，并且所述第二端直通接头的数量相应为两个或相应为三个以上。


3.根据权利要求1所述的齿轮式液压马达机构，其特征在于，所述齿轮式液压马达机构还包括套装在马达上盖、所述两个以上的齿轮组件、所述一个以上的中隔板和马达下盖之外的马达缸套，所述马达缸套通过连接键...

【专利技术属性】
技术研发人员：范黎明，李宬晓，邓虎，赵军，邓柯，吴俊，赵友，王跃江，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51