本发明专利技术描述了井下动力钻具和制造方法，其中提供具有与定子的所需内几何特征互补的外几何特征的心轴。在心轴上提供柔性套管且柔性套管和心轴提供于模具中。另外，加强材料引入模具中以填充柔性套管与模具之间的空间。所述材料随后固化以结合加强材料和柔性套管。固化的加强材料和柔性套管然后从模具移除，从而制造定子插入物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】定子插入物、其制造方法及包括该定子插入物的井下动力钻具
技术介绍
井下动力钻具(downhole motor)(通俗地称作“泥衆马达(mud motor)”)是用于钻孔操作中以转动钻头、产生电力等等的强力发电机。如术语“泥浆马达”所暗示的，泥浆马达通常由钻井液(drilling fluid)(例如泥浆)提供动力。这种钻井液也用于润滑钻柱和带走钻屑，并因此通常包含颗粒状物质如钻孔切屑，其可缩短井下动力钻具的使用寿命。 因此，存在着对经济地制备井下动力钻具和井下动力钻具部件的新途径的需求，其为经济的且有利于在现场的快速更换。
技术实现思路
本专利技术描述了制造用于井下动力钻具的定子插入物(stator insert)的方法，其中该方法包括提供具有与所述定子的所需内几何特征互补的外几何特征的心轴，之后施加柔性套管到所述心轴上的步骤。该柔性套管和心轴置于模具中且加强材料被引入模具中以填充柔性套管与模具之间的空间。加强材料进行固化从而结合加强材料和柔性套管，且固化的加强材料和柔性套管从模具移除从而制造定子插入物。按照本专利技术的方面，该方法进一步包括从所述定子插入物移除心轴。另外，按照本专利技术的方面，该方法 进一步包括将定子插入物插入定子管中。另外，本专利技术进一步描述了在模制的定子插入物插入定子管中之前从定子插入物移除心轴。按照一些方面，本专利技术进一步描述了在定子插入物插入定子管中之后从定子插入物移除心轴。按照本专利技术的方面，定子插入物具有基本圆形的外轮廓和定子管具有基本圆形的外轮廓。另外，定子插入物和定子管分别可以具有互补的带花键的外和内轮廓。按照本专利技术的方面，该方法进一步包括将定子插入物组件结合到定子管的内表面上。在一个方面，这可以使用粘合剂完成。粘合剂可以应用到定子插入物的外表面上。另外，粘合剂可以应用到定子管的内表面上。按照本专利技术的方面，定子插入物可以通过使粘合剂流入定子插入物的外表面和定子管的内表面之间而结合到定子管上。本领域技术人员可以认识到，粘合剂可以包含选自环氧树脂、聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚氨酯基粘合剂的一种或多种粘合剂。另外，按照本专利技术，定子管的内表面可以进行制备以用于结合。在一个方面中，定子管内表面的用于结合的这一制备包括选自以下的一个或多个步骤清洁定子管的内表面、对定子管的内表面去脂、对定子管的内表面喷砂和对定子管的内表面喷丸。所述步骤不是彼此排斥的。按照本专利技术的方面，定子插入物是新的模制定子插入物且该方法进一步包括从定子管移除磨损的模制定子插入物的步骤。另外，可以在心轴和柔性套管之间施加真空以使柔性套管顺应心轴的外几何特征。按照本专利技术的方面，粘结剂可以应用到柔性套管上以利于柔性套管与加强材料之间的结合。另外，该套管可以是弹性体。此外，弹性体可以包含选自橡胶、天然橡胶(NR)、合成聚异戊二烯(IR)、丁基橡胶、卤化的丁基橡胶、聚丁二烯(BR)、腈橡胶、丁腈橡胶(NBR)、 氢化的丁腈橡胶(HNBR)、羧化的氢化丁腈橡胶(XHNBR)、氯丁橡胶(CR)、氟橡胶(FKM)和全氟弹性体(FFKM)的一种或多种化合物。在一个实施方式中，加强材料可以是复合材料。或者，加强材料可以是聚合物。另夕卜，在一个方面中，加强材料包含选自环氧树脂、聚酰亚胺、聚酮、聚醚醚酮(PEEK)、酚醛树月旨、水泥、陶瓷和聚苯硫醚(PPS)的一种或多种化合物。本专利技术进一步描述了加强材料是选自液体、糊状物、浆料、粉末和颗粒的形式。按照本专利技术的可选实施方式，描述了用于井下动力钻具的定子插入物，其中该定子插入物包括包括内表面和外表面的柔性套管，该内表面限定包括多个内叶的内螺旋腔； 和环绕外表面的加强材料，该加强材料配置为可移除地与刚性外管结合。如本文中所描述的，加强材料配置为通过粘合剂与刚性外管结合或者可以配置为机械地与刚性外管结合。 在一个方面中，加强材料的外表面是带花键的。按照本专利技术的可选实施方式，描述了井下动力钻具，其包括定子及容纳在定子中的转子，该定子包括定子管、包括内表面和外表面的柔性套管(该内表面限定包括多个内叶的内螺旋腔)和环绕外表面的加强材 料(该加强材料配置为可移除地与刚性外管结合)。附图简沭为更充分地理解本专利技术的特征和所需的目的，结合附图来进行以下详细说明，其中相似的附图标记在几幅附图中始终代表对应的部件，且其中图I显示了本专利技术可以用于其中的井场(wellsite)系统。图2A-2C显示了根据本专利技术的一个实施方式的具有I : 2叶分布(lobe profile) 的Moineau型容积式(positive displacement)井下动力钻具。图3A-3F显示了根据本专利技术的一个实施方式的具有3 4叶分布的Moineau型容积式井下动力钻具。图4和5A- 显示了根据本专利技术的一个实施方式的制备定子的方法。图6和7A-7D显示了根据本专利技术的一个实施方式的制备定子插入物的方法。图8显示了根据本专利技术的一个实施方式的具有花键几何特征的定子管和定子插入物。图9显示了根据本专利技术的一个实施方式的制备定子的替代方法。专利技术详细说明本专利技术的实施方式提供了用于井下动力钻具的定子和定子插入物，其制备方法和包括该定子的井下动力钻具。本专利技术的各种实施方式可以用于井场系统中。井场系统图I显示了本专利技术可以用于其中的井场系统。该井场系统可以是陆上的或海上的。在该示例性的系统中，钻孔11通过以公知的方式旋转钻孔而在地下地层(subsurface formations)中形成。本专利技术的实施方式也可以使用定向钻孔，如下面所描述的。钻柱(drill string) 12悬于钻孔11内并具有底部钻具组件(bottom hole assembly) (BHA) 100 (其包括在其下端的钻头105)。表面系统包括平台和位于钻孔11上方的井架装置10，该装置10包括转盘16、方钻杆17、吊钩18和旋转水龙头19。钻柱12通过由未示出的装置提供能量的转盘16转动，转盘16在钻柱的上端与方钻杆17接合。钻柱12从连接到游动滑车(也未示出)上的吊钩18悬下，经过方钻杆17和旋转水龙头19(其允许钻柱相对于吊钩旋转)。如公知的，可以可选择地使用顶驱动系统。在该实施方式的实施例中，表面系统进一步包括储存于在井场形成的凹坑27中的钻井液或泥浆26。泵29经由水龙头19中的端口输送钻井液26到钻柱12的内部，从而使得钻井液向下流过钻柱12，如定向箭头8所示。钻井液经由钻头15中的端口排出钻柱12，且随后通过钻柱外侧和钻孔壁之间的环形区域向上循环，如定向箭头9所示。以这种公知的方式，钻井液润滑钻头并随着其返回到凹坑27以再循环时携带岩屑(formation cuttings)直到表面。所显示的实施方式的底部钻具组件100包括随钻测井(LWD)模块120、随钻测量 (MWD)模块130、旋转导向系统(roto-steerable system)和马达以及钻头105。LWD模块120如本领域中所知的容纳于特殊类型的钻铤(drill collar)中，且可以包含一种或多种已知类型的测井工具(logging tool)。也可以理解，可以采用多于一个 LWD和/或MWD模块，例如，如120A处表示的。(在全文中，对120位置处模块的说明也可以选择地指120A位置处的模块。)LWD模块包括用于测量本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.13 US 12/617,8661.一种制造用于井下动力钻具的定子插入物的方法，该方法包括 提供具有与所述定子的所需内几何特征互补的外几何特征的心轴； 施加柔性套管到所述心轴上； 将柔性套管和心轴置于模具中； 将加强材料引入模具中以填充柔性套管与模具之间的空间； 固化加强材料以结合加强材料和柔性套管；和 从模具移除固化的加强材料和柔性套管； 从而制造定子插入物。2.权利要求I的方法，进一步包括 从所述定子插入物移除心轴。3.权利要求I的方法，进一步包括 将所述定子插入物插入定子管中。4.权利要求3的方法，进一步包括 在模制的定子插入物插入定子管中之前从定子插入物移除心轴。5.权利要求3的方法，进一步包括 在定子插入物插入定子管中之后从定子插入物移除心轴。6.权利要求3的方法，其中所述定子插入物具有基本圆形的外轮廓和所述定子管具有基本圆形的外轮廓。7.权利要求3的方法，其中所述定子插入物和所述定子管分别具有互补的带花键的外和内轮廓。8.权利要求3的方法，进一步包括 将定子插入物组件结合到定子管的内表面上。9.权利要求3的方法，其中所述将定子插入物结合到定子管上的步骤包括应用粘合剂。10.权利要求9的方法，其中所述将定子插入物结合到定子管上的步骤包括应用粘合剂到定子插入物的外表面上。11.权利要求9的方法，其中所述将定子插入物结合到定子管上的步骤包括应用粘合剂到定子管的内表面上。12.权利要求9的方法，其中所述将定子插入物结合到定子管上的步骤包括使粘合剂流入定子插入物的外表面和定子管的内表面之间。13.权利要求9的方法，其中所述粘合剂包括选自环氧树脂、聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚氨酯基粘合剂的一种或多种粘合剂。14.权利要求3的方法，进一步包括 制备定子管的内表面以用于结合。15.权利要求14的方法，其中所述制备定子管的内表面以用于结合的步骤包括选自以下的一个或多个步骤清洁定子管的内表面、对定子管...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·阿克巴里，J·拉迈尔，T·卡缪尔，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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