[发明专利]带有具有增强扭矩的推力轴承的泥浆马达

说明书

公开了一种用于在井筒中使用的设备，在一个非限制性实施方案中，所述设备包括：可旋转构件、推力轴承，所述推力轴承联接到所述可旋转构件，其中所述推力轴承包括轴承堆，所述轴承堆还包括一体式内座圈构件，所述一体式内座圈构件包括围绕所述一体式内座圈构件的外表面的多个轴向间隔的内座圈。每个内座圈中放置有一组轴承元件，并且分离的外座圈固定每个内座圈中的每组轴承元件。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年1月5日提交的美国申请号15/399245的权益，所述申请以引用方式整体并入本文。

背景技术

1.技术领域

本公开整体涉及在钻井总成中用于使钻头旋转以便钻探井或井筒的泥浆马达。

2.背景技术

井或井筒被形成用于开采留存在地下地层区域中的烃类(石油和天然气)。在端部处具有钻头的钻井总成(也称作井底总成或“BHA”)用于钻探井筒。某些钻井总成(诸如用于钻探偏斜井筒的那些)利用钻井马达(通常称作“泥浆马达”)来使钻头旋转以形成这类井筒。泥浆马达包括转子，所述转子在诸如钻井液(通常称作“泥浆”)的流体在压力下穿过泥浆马达时旋转。转子连接到挠性轴，所述挠性轴又连接到驱动轴，所述驱动轴通过母扣连接件连接到钻头。驱动轴由轴向轴承(通常称作“推力轴承”)支撑。目前所使用推力轴承包括轴向邻接或叠堆以形成推力轴承的多个单独的轴承堆(往往多于10个)。每个这样的单独的轴承堆包括放置在两个座圈内部的一组滚子或滚珠。推力轴承随驱动轴一起旋转。钻井总成并且因此泥浆马达和推力轴承在非常恶劣的环境(诸如超过10,000磅/平方英寸的压力和超过200华氏度的温度)中操作。钻井总成并且因此推力轴承在钻探期间经历非常高的振动和旋转以及其他机械应力。因为用于目前所使用推力轴承中的每个滚珠组的座圈是分开的，所以通过轴承堆的扭矩传递能力由于轴承堆之间的滑移(摩擦接触)而受到限制。此外，轴承堆之间的滑移还可对推力轴承和与推力轴承相邻的零件造成磨损和损坏。

本公开提供一种包括推力装置的泥浆马达，所述推力装置解决目前所使用推力装置的上述不足之处中的一些。

发明内容

在一个方面，公开了一种用于在井筒中使用的设备，在一个非限制性实施方案中，所述设备包括：可旋转构件、推力轴承，所述推力轴承联接到所述可旋转构件，其中所述推力轴承包括轴承堆，所述轴承堆包括：一体式座圈构件，所述一体式座圈构件包括围绕所述一体式座圈构件的外表面的多个轴向间隔的内座圈；一组轴承元件，所述一组轴承元件放置在所述多个内座圈中的每个内座圈中；以及分离的外座圈，所述分离的外座圈固定每个内座圈中的每组轴承元件。在一个实施方案中，相邻外座圈之间的每个空间可由支撑构件支撑或包封，所述支撑构件由至少两个构件制成，以便实现所述轴承堆的组装和拆卸。

在另一个方面，公开了一种组装用于在井筒中使用的设备的方法，在一个非限制性实施方案中，所述方法包括：将第一组轴承元件放置在第一内座圈中，所述第一内座圈在一体式座圈构件的外表面上制成，所述一体式座圈构件具有围绕所述一体式座圈构件的外表面的至少两个内座圈；用第一外座圈构件封装其中放置有所述第一组轴承元件的所述第一内座圈；邻近所述第一外座圈构件放置第一支撑构件；将第二组轴承元件放置在与所述第一内座圈相邻的第二内座圈中；；以及用第二外座圈构件包封所述第二内座圈

在又一个方面，公开了一种钻探井筒的方法，在一个非限制性实施方案中，所述方法包括：在所述井筒中运送钻井总成，所述钻井总成包括：泥浆马达，所述泥浆马达使驱动构件旋转，所述驱动构件被配置来使所述钻井总成的端部处的钻头旋转；推力轴承，所述推力轴承联接到所述驱动构件，其中所述推力轴承堆还包括一体式座圈构件，所述一体式座圈构件包含围绕所述一体式内座圈构件的外表面的多个轴向间隔的内座圈；一组轴承元件，所述一组轴承元件放置在所述多个内座圈中的每个内座圈中；以及分离的外座圈，所述分离的外座圈固定每个内座圈中的每组所述轴承元件；以及通过由所述泥浆马达使所述钻头旋转来钻探所述井筒。