[实用新型]恒压式旋转振击螺杆马达

说明书

技术领域

本实用新型属于石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探等行业井下作业设备领域，具体涉及一种恒压式旋转振击马达。

背景技术

随着浅部油气藏的开发殆尽，深井、超深井的数量逐年增加，但随着井深的增加，岩层更加坚硬难以破碎，严重影响了机械钻速的提高，钻速的降低已经成为制约我国深层油气藏高效开发的技术瓶颈，而现有常规破岩钻井技术不能满足提速提效的工艺要求，国外对于先进提速技术保密垄断，限制了国内技术的发展。“PDC+马达”复合钻井工艺技术既能发挥PDC钻头高效切削的优势，又能进行复合钻进，防斜打直效果较好，还能降低地面机泵的能耗，因此在深井、超深井的钻探过程中得到了广泛应用，但为了防止井斜只能采用小钻压的钻井方式，而钻压是影响钻速的关键因素，对于常规“PDC+马达”工艺，钻压较小虽然有利于确保井身质量，有利于防斜打直，但在一定程度上是以牺牲钻速为代价的，现场实践证明，适当增大钻压能够大幅提高钻井速度，但容易造成井斜角过大，影响井身质量，并且导致井底钻头发生轴向振动，使得施加在钻头上的钻压不稳定，损坏钻头切削齿，减小钻头使用寿命，降低机械钻速，国内外相关研究结果表明，轴向减振工具越靠近钻头，减振效果越好，而现有螺杆马达不具备减振功能，如果将现有常规减振工具安装在螺杆马达的上部，就延长了减振工具到钻头的距离，从而降低了减振效果，并且目前未见到减振工具安装在马达与钻头之间的应用实例；现场实践证明，旋转振击效应能够有效提高PDC钻头的切削能量，防止粘滑振动的影响，保护钻头，对于提高钻速具有积极作用，国内外也提出了相关扭力冲击工具的专利（CN201520767504.6、CN201410514618.X、CN201310726252.8、CN201410306930.X、CN201310586179.9、CN201010511421.2、CN200910058083.9、CN201310698227.3、CN201420040141.1），但是现有扭力冲击工具结构复杂，零部件较多，体积较大，且扭力冲击工具需要在较大钻压条件下才能发挥功效，而钻压大时，不仅会造成井眼发生偏斜，影响井身质量，还会产生轴向振动，如果减小钻压，确保了井身质量，但又不能发挥扭力冲击工具的功效，目前国内外也未见到扭力冲击工具与马达配合使用的应用实例，由此可见，如果将常规扭力冲击工具与马达简单的连接起来，不仅影响“PDC+马达”工艺的提速效果，还可能引起马达内部结构的损坏；并且国内外现有马达只具有利用钻井液能量驱动钻头旋转的简单功能，不同时具备轴向减振或旋转振击的功能，因此急需设计研发一种既具有减振功能，且减振器尽可能靠近钻头，还能够产生旋转振击效应，在发挥PDC钻头技术优势的同时还能保护钻头，还要结构简单，性能可靠，维护操作方便的恒压式旋转振击螺杆马达，这对于发挥“PDC+马达”钻井工艺技术优势，进一步提高钻井破岩的效率，提升我国深层油气藏高效开发的钻井工艺技术水平，增强国际竞争力具有重要的经济价值和社会价值。

实用新型内容

为了进一步提高深井、超深井的钻井速度，在现有技术装备的基础上，既要充分发挥“PDC+马达”复合钻井工艺的提速优势，又要兼顾防斜打直效果，提高井眼质量的控制能力，还要降低钻井综合成本，缩短施工作业周期，满足深层油气藏高效开发钻井的工艺要求，打破国外在深井、超深井提高钻速方面的技术垄断。本实用新型的目的就是为石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探等的现场提供一种具有减振或旋转振击功能的恒压式旋转振击马达。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种恒压式旋转振击螺杆马达，包括外壳体以及其内安装的旋转机构，其中：

所述旋转机构包括自上而下依次连接的容积式动力总成、传动轴以及定阀； 所述传动轴为中空管状且其与外壳体之间形成环空A，所述定阀上端与传动轴下端传动连接，且定阀外壁上下两端与外壳体之间形成密封配合，所述传动轴壁上设有将环空A与其内腔连通的旁通孔；

所述定阀外壁中部与外壳体之间形成环空B，且该环空B内安装有能够绕定阀相对旋转的动阀；所述定阀外壁中部对称设有两条轴向的导向块且将环空B间隔为对称布置的两个半腔，所述导向块与外壳体之间形成密封配合；所述动阀包括分别位于所述两半腔中的滑块，每个滑块分别将对应的半腔分为腔室A和腔室C且每个滑块的中央开槽并与外壳体、定阀包围构成腔室B；所述定阀的内腔中央通过安全阀分割为上下两腔，且上腔侧壁设有多个高压孔、下腔侧壁设有多个低压孔，所述高压孔与腔室B对应连通，所述低压孔与腔室A和腔室C对应连通；