一種帶有軸向力平衡轂的渦輪鉆具中空馬達，屬于鉆井設備技術領域，它設有鎖緊螺母、平衡轂、渦輪馬達主軸、上徑向扶正軸承、渦輪轉子、渦輪定子和下徑向扶正軸承；所述鎖緊螺母配裝在渦輪馬達主軸的上端，鎖緊螺母與渦輪馬達主軸均為中空結構；所述平衡轂、上徑向扶正軸承、渦輪轉子和下徑向扶正軸承從上至下依次套裝在渦輪馬達主軸上；所述平衡轂的平衡轂外套內壁與鎖緊螺母上端面形成壓力平衡腔，在平衡轂外套和平衡轂內套之間形成環狀縫隙；所述上徑向扶正軸承在軸承內套與軸承外套之間形成軸承配合間隙；軸承配合間隙、環狀縫隙、壓力平衡腔、鎖緊螺母及渦輪馬達主軸的中空結構貫通。本發明專利技術解決了渦輪馬達主軸軸向力與鉆壓不平衡的問題。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種鉆探渦輪鉆具，尤其是一種帶有軸向力平衡轂的渦輪鉆具中空馬 達，屬于鉆井設備
技術介紹
渦輪鉆井技術可減少能源消耗、降低成本，具有良好的經濟與社會效益，是鉆探工 程領域前沿技術之一。渦輪鉆具是工業應用最早的一種井下動力鉆具，其工作原理是將工 作液的流體壓力能量轉變為輸出軸的旋轉機械能量，驅動鉆頭轉動以破碎井底地層巖石。 渦輪鉆具以渦輪馬達為動力部分，以渦輪馬達主軸為支撐部分，在渦輪馬達主軸 上設有止推軸承組，鉆井作業時，渦輪馬達主軸要承擔軸向力和鉆壓。現有技術中，渦輪鉆 具處于工作狀態時，具有一定壓力的工作液由渦輪鉆具上端進入渦輪馬達工作腔，通過液 力傳動驅動渦輪馬達的轉子及渦輪馬達主軸運轉，此時渦輪馬達主軸受到的軸向力包括工 作液通過渦輪馬達轉子時產生的向下軸向力、渦輪馬達主軸上端與下端壓差造成的向下軸 向力。針對大尺寸渦輪鉆具而言，由于渦輪馬達主軸承受的向下軸向力通常遠大于鉆壓，渦 輪馬達主軸承受的軸向力與鉆壓存在不平衡的問題，極易導致渦輪馬達主軸上的止推軸承 組過早失效。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種帶有軸向力平衡轂的渦輪鉆具 中空馬達，以解決大尺寸渦輪鉆具渦輪馬達主軸承受的軸向力與鉆壓不平衡的問題，延長 渦輪鉆具的工作壽命。 本專利技術上述目的是通過以下技術方案實現的： 一種帶有軸向力平衡轂的渦輪鉆具中空馬達，包括上接頭、鎖緊螺母、平衡轂、渦輪馬 達主軸、上徑向扶正軸承、渦輪轉子、渦輪定子、渦輪馬達殼體、下徑向扶正軸承和下接頭； 所述鎖緊螺母與渦輪馬達主軸均為中空結構，鎖緊螺母配裝在渦輪馬達主軸的上端；所述 平衡轂、上徑向扶正軸承、渦輪轉子和下徑向扶正軸承從上至下依次套裝在渦輪馬達主軸 的外面；所述平衡轂由平衡轂外套和平衡轂內套組成，所述平衡轂外套上端設有端蓋，在平 衡轂外套內壁與鎖緊螺母上端面之間形成壓力平衡腔，平衡轂外套和平衡轂內套以間隙配 合方式裝配，在平衡轂外套和平衡轂內套之間形成環狀縫隙；所述上徑向扶正軸承由軸承 內套和軸承外套組成，在軸承內套與軸承外套之間形成軸承配合間隙；所述軸承配合間隙、 環狀縫隙、壓力平衡腔、鎖緊螺母及渦輪馬達主軸的中空結構以串聯方式貫通。 上述帶有軸向力平衡轂的渦輪鉆具中空馬達，所述平衡轂內套、上徑向扶正軸承 內套、渦輪轉子和下徑向扶正軸承內套通過鎖緊螺母與渦輪馬達主軸下部的軸肩端面壓 緊，成為一個隨渦輪轉子旋轉的整體；所述平衡轂外套、上徑向扶正軸承外套、渦輪定子和 下徑向扶正軸承外套通過上接頭、下接頭與渦輪馬達殼體端面壓緊，成為一個靜止的整體。 上述帶有軸向力平衡轂的渦輪鉆具中空馬達，所述平衡轂外套在端蓋上設有階梯 孔，所述階梯孔與繩索取芯鉆進工藝中的取芯內管總成相匹配。 上述帶有軸向力平衡轂的渦輪鉆具中空馬達，所述平衡轂外套內徑為D1，平衡轂 內套外徑為D2,在平衡轂外套和平衡轂內套之間形成的環狀縫隙寬度 Δ1= (Dl-D2)/2,且(X20mm彡Δ1彡1.00mm，平衡轂外套的軸向長度L1彡200_，平 衡轂內套的軸向長度L2彡150mm〇 上述帶有軸向力平衡轂的渦輪鉆具中空馬達，所述上徑向扶正軸承的軸向長度 L3多60mm，上徑向扶正軸承的軸承外套的內徑D3與上徑向扶正軸承的軸承內套的外徑D4 的配合間隙 Δ 2= (D3-D4) /2,且 0· 20mm 彡 Δ 2 彡 1. 00mm〇 上述帶有軸向力平衡轂的渦輪鉆具中空馬達，所述馬達主軸中空結構的內孔直徑 D3 多 Φ20ι?πι。 本專利技術在鉆探渦輪鉆具中空馬達中設置了軸向力平衡轂，該軸向力平衡轂由平衡 轂外套和平衡轂內套組成，平衡轂外套和平衡轂內套以間隙配合方式裝配，在平衡轂外套 和平衡轂內套之間形成了環狀縫隙，同時在平衡轂外套內壁與鎖緊螺母上端面之間形成了 壓力平衡腔，環狀縫隙與上徑向扶正軸承的軸承配合間隙、壓力平衡腔、鎖緊螺母及渦輪馬 達主軸的內孔貫通。因此，當鉆探渦輪鉆具中空馬達處于工作狀態時，具有一定壓力的工 作液由渦輪鉆具上端進入渦輪馬達工作腔時，少量工作液由上徑向扶正軸承下端面，通過 上徑向扶正軸承的軸承配合間隙、平衡轂外套和平衡轂內套之間的環狀縫隙進入壓力平衡 腔，再由鎖緊螺母及渦輪馬達主軸的內孔到達下接頭處，與通過渦輪馬達工作腔（渦輪定 子葉柵間隙及渦輪轉子葉柵間隙）的工作液匯合。根據流體力學的節流減壓原理，在上述 工作過程中，流經上徑向扶正軸承的軸承配合間隙、平衡轂外套和平衡轂內套之間的環狀 縫隙、進入壓力平衡腔的少量工作液壓力會受到很大損失，因此由鎖緊螺母上端面傳遞給 渦輪馬達主軸的軸向壓力會顯著降低，因渦輪馬達主軸上端與下端壓差造成的向下軸向力 很小。經試驗證明：與現有技術比較，某種采用軸向力平衡轂的渦輪鉆具，其渦輪馬達主軸 受到的軸向力可減小68%以上。 綜上所述，本專利技術有效地緩解了渦輪馬達主軸承受的軸向力與鉆壓不平衡的問 題，延長了渦輪鉆具的工作壽命。【附圖說明】 圖1是本專利技術的剖面結構示意圖； 圖2是軸向力平衡轂的剖面結構示意圖； 圖3是圖2中I處結構放大圖； 圖4是圖2中Α-Α剖面結構示意圖； 圖5是上徑向扶正軸承剖面結構示意圖； 圖6是圖5中J處結構放大圖； 圖7是本專利技術在常規鉆進過程中的工作原理示意圖； 圖8是與繩索取芯鉆進工藝匹配的軸向力平衡轂的剖面結構示意圖； 圖9是本專利技術在繩索取芯鉆進過程中的工作原理示意圖。 圖中各標號清單為：1、上接頭，2、鎖緊螺母，3、渦輪馬達主軸，4、軸向力平衡轂， 4-1、平衡轂外套，4-2、平衡轂內套，4-3、環狀縫隙，4-4、階梯孔，5、上徑向扶正軸承，5-1、軸 承外套，5-2、軸承內套，5-3、軸承配合間隙，6、渦輪定子，7、渦輪轉子，8、渦輪馬達殼體，9、 下徑向扶正軸承，10、下接頭，11、工作液，12、取芯內管總成； H、壓力平衡腔。【具體實施方式】 下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步說明。 參看圖1至圖6,本專利技術所述帶有軸向力平衡轂的渦輪鉆具中空馬達包括上接頭 1、鎖緊螺母2、平衡轂4、渦輪馬達主軸3、上徑向扶正軸承5、渦輪轉子7、渦輪定子6、渦輪 馬達殼體8、下徑向扶正軸承9和下接頭10 ;所述鎖緊螺母2與渦輪馬達主軸3均為中空結 構，鎖緊螺母2配裝在渦輪馬達主軸3的上端；所述平衡轂4、上徑向扶正軸承5、渦輪轉子 7和下徑向扶正軸承9從上至下依次套裝在渦輪馬達主軸3的外面；所述平衡轂4由平衡 轂外套4-1和平衡轂內套4-2組成，所述平衡轂外套4-1上端設有端蓋，在平衡轂外套內壁 與鎖緊螺母上端面之間形成壓力平衡腔H，平衡轂外套4-1和平衡轂內套4-2以間隙配合 方式裝配，在平衡轂外套4-1和平衡轂內套4-2之間形成環狀縫隙4-3 ;所述上徑向扶正軸 承5由軸承內套5-2和軸承外套5-1組成，在軸承內套5-2與軸承外套5-1之間形成軸承 配合間隙5-3 ;所述軸承配合間隙5-3、環狀縫隙4-3、壓力平衡腔H、鎖緊螺母及渦輪馬達主 軸的中空結構以串聯方式貫通；所述平衡轂內套4-2、上徑向扶正軸承內套5-2、渦輪轉子7 和下徑向扶正軸承9的內套通過鎖緊螺母2與渦當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種帶有軸向力平衡轂的渦輪鉆具中空馬達，其特征是，所述帶有軸向力平衡轂的渦輪鉆具中空馬達包括上接頭（1）、鎖緊螺母（2）、平衡轂（4）、渦輪馬達主軸（3）、上徑向扶正軸承（5）、渦輪轉子（7）、渦輪定子（6）、渦輪馬達殼體（8）、下徑向扶正軸承（9）和下接頭（10）；所述鎖緊螺母（2）與渦輪馬達主軸（3）均為中空結構，鎖緊螺母（2）配裝在渦輪馬達主軸（3）的上端；所述平衡轂（4）、上徑向扶正軸承（5）、渦輪轉子（7）和下徑向扶正軸承（9）從上至下依次套裝在渦輪馬達主軸（3）的外面；所述平衡轂（4）由平衡轂外套（4?1）和平衡轂內套（4?2）組成，所述平衡轂外套（4?1）上端設有端蓋，在平衡轂外套內壁與鎖緊螺母上端面之間形成壓力平衡腔（H），平衡轂外套（4?1）和平衡轂內套（4?2）以間隙配合方式裝配，在平衡轂外套（4?1）和平衡轂內套（4?2）之間形成環狀縫隙（4?3）；所述上徑向扶正軸承（5）由軸承內套（5?2）和軸承外套（5?1）組成，在軸承內套（5?2）與軸承外套（5?1）之間形成軸承配合間隙（5?3）；所述軸承配合間隙（5?3）、環狀縫隙（4?3）、壓力平衡腔（H）、鎖緊螺母及渦輪馬達主軸的中空結構以串聯方式貫通。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙紅梅，
申請(專利權)人：北京春侖石油技術開發有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11
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