[其他]轴承设备及用于在钻孔系统中使用的电机组件

说明书

使用潜孔钻电机(downhole drilling motor，向下打眼钻孔电机)的地下钻孔系统通常用于在土地中钻出钻孔，以进行石油和天然气勘探。图1是现有技术地下钻孔系统100的示意性等距剖视图。地下钻孔系统100包括包围潜孔钻电机104的壳体102，潜孔钻电机104与输出轴106操作性地连接。止推轴承设备108也与潜孔钻电机104操作性地耦接。将被构造为作用于与地下结构并钻出钻孔的旋转钻头112与输出轴106连接。将旋转钻头112示出为是包括多个牙轮(roller cone)114的牙轮钻头。当钻出钻孔时，可以将管部分与地下钻孔系统100连接，以形成能够将钻孔逐渐钻至土壤内的更大深度的钻柱。 

止推轴承设备108包括不旋转的定子116和附接至输出轴106并随着输出轴106旋转的转子118。定子116和转子118均包括多个轴承元件120，所述轴承元件可以由多晶金刚石压块(PDC)制成，其提供在使用过程中彼此抵靠的金刚石轴承表面。 

在操作中，高压钻孔流体通过钻柱和潜孔钻电机104的动力部分(未示出)循环，通常在旋转钻头112作用于钻孔的底部之前，以产生扭矩并使输出轴106和附接至输出轴106的旋转钻头112旋转。当旋转钻头112作用于钻孔的底部时，产生推力负荷，其通常叫做“在底推力(on-bottom thrust)”，趋向于压缩止推轴承设备108。在底推力至少部分地由止推轴承设备108承载。通过动力部分的流体流动可能引起通常所称的“离底推力(off-bottom thrust)”，其至少部分地由另一止推轴承设备(未在图1中示出)承载。用来产生用于旋转旋转钻头112的扭矩的钻孔流体从形成于旋转钻头112中的开口离开并返回至表面，承载通过钻出的钻孔与地下钻孔 系统100之间的环形空间的地下结构的切削物。典型地，潜孔钻电机104使钻孔流体的一部分转向，以冷却并润滑止推轴承设备108的轴承元件120。 

由止推轴承设备承载的离底推力和在底推力可以非常大。止推轴承设备的工作寿命通常决定地下钻孔系统100的使用寿命。因此，地下钻孔系统的制造商和用户继续寻找改进的轴承设备 

实用新型内容

本实用新型的实施方式涉及包括轴承组件的轴承设备(bearing apparatus，支承设备)，轴承组件包括轴承元件，轴承元件中的至少一个与相邻的轴承元件间隔一横向间距，该横向间距大于轴承元件中的该至少一个的横向尺寸。所公开的轴承设备可以用于许多应用场合中，例如，地下钻孔系统或定向钻孔系统中的潜孔钻电机、牙轮钻头，以及许多其他应用场合。 

在一个实施方式中，轴承设备包括第一轴承组件，其包括多个沿周向隔开的第一轴承元件，每个第一轴承元件包括第一轴承表面。轴承设备进一步包括第二轴承组件，其包括多个沿周向隔开的第二轴承元件，每个第二轴承元件包括被定向为在操作过程中与第一轴承组件的第一轴承表面接合的第二轴承表面。第二轴承元件中的至少一个可以与相邻的一个第二轴承元件沿周向间隔一横向间距，该横向间距大于第二轴承元件中的至少一个的横向尺寸。 

其他实施方式包括在可能利用任何公开的轴承设备的钻孔系统中使用的潜孔钻电机。 

根据本实用新型的一个具体地实施方式提供了一种轴承设备，包括：第一轴承组件，包括多个沿周向隔开的第一轴承元件，第一轴承元件中的 每个包括第一轴承表面；以及第二轴承组件，包括多个沿周向隔开的第二轴承元件，第二轴承元件中的每个包括被定向为在操作过程中与第一轴承组件的第一轴承表面接合的第二轴承表面，第二轴承元件中的至少一个第二轴承元件的横向表面与第二轴承元件中的直接相邻的一个第二轴承元件的直接相邻且面对的横向表面沿周向隔开一横向间距，该横向间距大于第二轴承元件中的至少一个的横向尺寸。 

根据本实用新型一个具体地实施方式的轴承设备，其中，横向间距是第二轴承元件中的至少一个的横向尺寸的至少约两倍。 

根据本实用新型一个具体地实施方式的轴承设备，其中，多个沿周向隔开的第二轴承元件基本上均匀地彼此沿周向隔开。 

根据本实用新型一个具体地实施方式的轴承设备，其中，多个沿周向隔开的第二轴承元件中的每个与相邻的一个第二轴承元件沿周向隔开相应的横向间距，该横向间距大于多个沿周向隔开的第二轴承元件所表现出的平均横向尺寸。 

根据本实用新型一个具体地实施方式的轴承设备，其中，第二轴承组件包括轴承支撑，轴承支撑包括安装至其的多个沿周向隔开的第二轴承元件，轴承支撑包括至少一个流动阻碍元件，流动阻碍元件定位并构造为，在多个沿周向隔开的第二轴承元件的第二轴承表面上提供所选择的流体流动。