叶片式井下动力钻具
专利汇可以提供叶片式井下动力钻具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 叶片 式井下动 力 钻具，适用于石油、 天然气 勘探、开发中作为井下动力钻具。其动力节中的主要对磨、密封元件，如叶片体、耐磨体、 定子 滑 块 均选用软金属或耐磨材料制造，在结构上选用磨损后元件具有自动补偿功能的结构。从而提高了叶片式井下动力钻具的使用寿命，并扩大了该钻具的井深适用范围，即浅井或超深井均能使用。，下面是叶片式井下动力钻具专利的具体信息内容。
1、一个由旁通阀(1)、动力节(2)、轴承节(3)、限压阀(4)组成的石油钻井用叶片式井下动力钻具，其特征是：
a.动力节(2)包括外壳(5)、隔液密封架(27)、密封圈(28)、定子头(6)、定子壳(8)、定子体(26)、定子滑块(24)、定子簧片(25)组成的固定系统和主轴(19)、叶片体(12)、叶片轴(13)、耐磨块(14)、叶片片簧(15)、定位块(20)、挡销(21)、钢球(22)、拨簧(9)、拨簧固定钢丝(10)、钢丝套(23)、转子头耐磨套(16)、转子头定位套(17)、转子头压紧套(18)组成的旋转部分，其旋转部分位于固定系统之中，并通过上下两个径向滑动轴承(30)与固定系统组成动联结；
b.定子壳(8)上端开有两个进液孔(7)，下端开有两个出液孔(11)，内径上开有两个对称的全通键槽(37)；
c.定子壳(8)两端的定子头(6)内径上开有两个对称的键槽(31)，外径的对应位置上有两个对称的支爪(32)；
d.主轴(19)为一空心轴，其内孔(49)为通孔，两端有螺纹(46、50)，外表面的中部开有四个均布的安装叶片系统的阶梯型长槽-叶片槽(29)及拨簧槽(51)，叶片槽(29)的两端设有圆形盲孔(47)，拨簧槽(51)的两端设有钢丝穿孔(48)；
e.四个定位块(20)上设有偏置的阶梯形圆通孔(60、61)和圆柱突台(62)，其大曲面的曲率半径等于主轴大径半径，并通过圆柱突台(62)、挡销(21)、钢球(22)、叶片轴(13)使叶片体(12)在主轴(19)上定位和组成动联接。
2、根据权利要求1所述的石油钻井用叶片式井下动力钻具，其特征是两个定子体（26）是一个带c型通槽（38）的柱体，两个装在定子体（26）c型通槽（38）中的定子滑块（24）的工作面为v型，定子簧片（25）为波浪式的簧片、装在定子滑块（24）和定子体（26）之间，整个定子体装入定子壳（8）的全通键槽（37）中。
3、根据权利要求1或2所述的石油钻井用叶片式井下动力钻具，其特征是两定子体（26′）是一个带E型长槽的柱体，槽上还具有收口边缘（44），而定子滑块（24′）为四个圆柱形辊子，装入E型长槽（42、43）内，定子簧片（25′）为波浪式簧片，装在定子滑块（24′）和定子体（26′）之间，整个定子被装入定子壳（8）的全通槽（37）中。
4、根据权利要求1所述的石油钻井用叶片式井下动力钻具，其特征是叶片体（12）为长柱形，柱形面由弧面（54、55、57）、平面（56）组成，其上开有里大口小的阶梯形通槽（52）、两端有偏置的叶片轴孔（53）。
5、根据权利要求1或4所述的石油钻井用叶片式井下动力钻具，其特征是叶片体（12′）是长柱形，柱形面由弧形面（54、55、57）和平面（56）组成，其两端有偏置的叶片轴孔（53）。
本发明公开了一种叶片式井下动力钻具，适用于石油、天然气的勘探、开发中作为井下动力钻具;也可作为其他钻探工程中的井下动力钻具。
1977年7月美国《油气杂志》公开的加里森叶片式井下动力钻具，采用橡胶作为主要工作元件。目前，橡胶元件的允许使用温度较低，耐磨损性还较差，从而限制了这种钻具使用井深的增加及使用寿命的提高。
本发明的目的在于提供一种取消了不耐高温、耐磨性差的橡胶作钻具的主要工作元件，并且选用主要工作元件磨损后能自动补偿的新式井下动力钻具。这种新式井下动力钻具具有适用井深范围广、工作寿命长的特点。
本发明是这样实现的：一个由旁通阀（1）、动力节（2）、轴承节（3）、限压阀（4）组成的石油钻井用叶片式井下动力钻具，其特征是：a.动力节（2）包括外壳（5）、隔液密封架（27）、密封圈（28）、定子头（6）、定子壳（8）、定子体（26）、定子滑块（24）、定子簧片（25）组成的固定系统和主轴（19）、叶片体（12）、叶片轴（13）、耐磨块（14）、叶片片簧（15）、定位块（20）、挡销（21）、钢球（22）、拨簧（9）、拨簧固定钢丝（10）、钢丝套（23）、转子头耐磨套（16）、转子头定位套（17）、转子头压紧套（18）组成的旋转部分，其旋转部分位于固定系统之中，并通过上下两个径向滑动轴承（30）与固定系统组成动联结。b.定子壳（8）上端开有两个进液孔（7），下端开有两个出液孔（11），内径上开有两个对称的全通键槽（37）。c.定子壳（8）两端的定子头（6）内径上开有两个对称的键槽（31），外径的对应位置上有两个对称的支爪（32）。d.主轴（19）为一空心轴，其内孔（49）为通孔，两端有螺纹（46、50），外表面的中部开有四个均布的安装叶片系统的阶梯型长槽一叶片槽（29）及拨簧槽（51），叶片槽（29）的两端设有圆形盲孔（47），拨簧槽（51）的两端设有钢丝穿孔（48）。e.四个定位块（20）上设有偏置的阶梯形圆通孔（60、61）和圆柱突台（62），其大曲面的曲率半径等于1主轴大径半径，并通过圆柱突台 （62）、挡销（21）、钢球（22）、叶片轴（13）使叶片体（12）在主轴（19）上定位和组成动联接。当地面钻井泵将钻井液升压，并经钻杆送至本钻具动力节（2）的外环空腔（34）时（参见图3），高压钻井液会再经定子壳（8）上端的进液孔（7）进入封闭腔（33），去推动叶片体（12）绕主轴（19）的轴心顺时针转动，叶片体（12）又推动其右侧的钻井液经定子壳（8）下端的出液孔（11）排向钻头及外环形空间后，流向地面的除砂系统。在该叶片体（12）转动到出液口（11）处，其左侧相邻的叶片体将转到进液孔（7）的右侧，并在拨簧（9）的作用下，叶片体即从叶片槽（29）中跳出，开始接替前一叶片体（12）工作，即带动主轴（19）顺时针转动。如此，四个叶片体交替不断地进行工作，主轴（19）即可连续不断转动，从而驱动钻头去破碎地层，进行钻探。
本发明装置中的两个定子体（26）可以是一个带c型通槽（38）的柱体（参见图18、19）。两个装在定子体（26）c型通槽（38）中的定子滑块（24）的工作面为v型，定子簧片（25）为波浪式的簧片、装在定子滑块（24）和定子体（26）之间，以保证定子滑块（24）在工作中能同主轴（19）、叶片体（12）形成良好的密封式接触，即使发生磨损之后，也可获得部分补偿。
本发明装置中的两定子体（26′）也可以是一个带E型长槽的柱体（参见图11、12、13、14），并且具有收口边缘（44），此时定子滑块（24′）为四个圆柱形辊子，装入E型长槽（42、43）内，定子簧片（25′）仍是波浪式的带状簧片，装在定子滑块（24′）和定子体（26′）之间，以保证定子滑块（24′）在工作中能同主轴（19）、叶片体（12）形成良好的密封式接触，除在发生磨损之后，也可获得补偿外，还因定子滑块（24′）工作时是滚动的，从而可减少对主轴（19）、叶片体（12）转动的阻力和磨损;故是一种较好的结构。此处的收口边缘（44）有阻挡定子滑块（24′）外掉功能。
本发明装置中的四个叶片体（12）可以是开有里大口小式阶梯形通槽（52）的长柱形（参见图24、25、26、27），柱形面由弧面（54、55、57）和平面（56）组成，其两端有偏置的叶片轴孔（53）。耐磨块（14）为L形长柱，它装在叶片体（12）的阶梯形通槽（52）中。叶片片簧（15）也是波浪式带状簧片，安装在叶片体（12）和耐磨块（14）之 间，以便保证叶片体（12）与定子壳（8）内壁的密封式接触，有磨损后自动补偿作用及提高钻具的安装和维修性，故是一种较好的叶片体结构。
本发明装置中的四个叶片体（12′）也可以是长柱形（参见图28、29），柱形面由弧形面（54、55、57）和平面（56）组成，其两端也有偏置的叶片轴孔（53）。此叶片体（12′）具有结构简单的特点。
本发明所公开的叶片式井下动力钻具，其动力节中的主要工作元件，即起对磨和密封的元件，如定子滑块（24、24′）、叶片体（12、12′）、耐磨体（14）均选用的是软金属或耐磨材料，从而克服了现有技术中选用橡胶材料所产生的不足，即深井钻进，井底温度高于120℃，依靠橡胶工作的钻具就会失去工作能力，同时橡胶的耐磨性也较差。故本发明所公开的叶片式井下动力钻具具有适用井深范围广（浅井或超深井均能使用）、工作寿命长。同时，因本钻具采用外流道（钻井液在该钻具内的外环空间流动，而不是在轴心通过），增大了流道截面积，减少了钻井液的压降损失，有利于深井作业。
附图说明：
图1为叶片式井下动力钻具全机结构示意图。
图2为本发明中动力节结构之一的剖视图。
图3为图2的B-B剖视图。
图4为本发明中动力节（结构之二）的B-B剖视图。
图5为隔液密封架（27）、密封圈（28）和定子壳（8）装配视图。
图6为图5的右视图。
图7为图5的D-D剖视图。
图8为图5的E-E剖视图。
图9为定子头（6）的剖视图。
图10为图9的右视图。
图11为定子组件的剖视图。
图12为图11的右视图。
图13为定子体（26′）的正视图。
图14为图13的H-H剖视图。
图15为辊子（24′）的正视图。
图16为另一定子组件的剖视图。
图17为图16的右视图。
图18为定子体（26）的正视图。
图19为图18的右视图。
图20为定子滑块（24）的正视图。
图21为图20的右视图。
图22为主轴的正视局部剖视图。
图23为图22的F-F剖视图。
图24为叶片组件的正视局部剖视图。
图25为图24的I-I剖视图。
图26为叶片体（12）的正视面剖图。
图27为图26的右视图。
图28为另一种叶片体的正视面剖图。
图29为图28的右视图。
图30为定位块的正视局部剖视图。
图31为图30的右视面剖图。
图32为本发明中动力节（结构之三）的B-B剖视图。
图33为本发明中动力节（结构之四）的B-B剖视图。
实施例1：
参见图1，本发明的叶片式井下动力钻具，是一种将钻井液能量转变为驱动钻头转动的容积式液马达。主要由旁通阀（1）、动力节（2）、轴承节（3）、限压阀（4）四大部分组成。其中旁通阀（1）、轴承节（3）、限压阀（4）均与现有技术相似，这里不作重复叙述。动力节（2）是本发明的核心，参见图2、图3，将按图样要求加工好动力节的各零件，并进行组装调试。其中定子壳（8）、隔液密封架（27）、密封圈（28）依靠定子头（6）固定和定位在外壳（5）中。隔液密封架（27）、密封圈（28）可将流入动力节的高压钻井液和流出动力节的低压钻井液隔离。即高压钻井液从定子壳（8）上端进液孔（7）进入封闭腔（33），推动叶片体作功后经定子壳（8）下端的出液孔（11）排出。封闭腔（33）是由定子壳（8）、叶片体（12）、主轴（19）、定子滑 块（24）及转子头耐磨套（16），转子头定位套（17）所围成。其中定子壳（8）由外壳（5）固定，是不动的，定子滑块（24）通过定子体（26）及定子壳（8）上的键槽（37）固定，也是不动的;转子头定位套（17）由转子头压紧套（18）将它们固定在主轴（19）上，并可随主轴一起转动。叶片体（12）在高压钻井液推动下，带主轴（19）顺时针转动。叶片体（12）通过叶片轴（13）、定位块（20）、挡销（21）、钢球（22）安装在主轴（19）的叶片槽（29）中，并组成门扇式动联结。拨簧（9）依靠固定钢丝（10）、钢丝套（23）固定在主轴（19）上的拨簧槽（51）中，以保证叶片体（12）能按需要从叶片槽（29）中跳出。定子体（26）中的定子簧片（25），叶片体中的叶片片簧（15），是用来保证封闭腔（33）工作时密封性能和定子滑块（24）、耐磨块（14）磨损后进行自动补偿用的。
安装调试好的动力节，主轴（19）应能灵活转动，与旁通阀（1）、轴承节（3）、限压阀（4）组合，并通入高压液体。主轴（19）即可转动，并可带动钻头进行井下钻探作业。
实施例2：
参见图4，此动力节（2）与实施例1相比，所不同之处在于定子体（26′）为E型柱体，其定子滑块（24′）为圆柱形辊子，其他均是相同的。由于定子滑块（24′）为圆柱形辊子，保证钻具工作时可以降低磨损阻力、减少主轴（19）、叶片体（12）的磨损，提高钻具的使用寿命，是种较好的结构。
实施例3：
参见图32、28、29，此动力节与实施例1相比不同之处在于叶片体（12′）上不具有里大口小的阶梯形通槽（52），没有耐磨块（14）、叶片片簧（15），其他均与实施例1相同。故是种叶片较简单的结构。
实施例4：
参见图33、28、29，此动力节与实施例2相比不同之处在于叶片体（12′）上不具有里大口小的阶梯形通槽（52），没有耐磨块（14）、叶片片簧（15），其他均与实施例1相同。故是种叶片体较简单的结构。
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