低速大扭矩井下液壓馬達(dá)及其工作方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了低速大扭矩井下液壓馬達(dá)及其工作方法。包括分流總成、軸向往復(fù)驅(qū)動(dòng)總成、軸向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換總成及防反扭總成；所述軸向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換總成包括具外直槽花鍵和外螺旋花鍵的驅(qū)動(dòng)芯軸、具內(nèi)螺旋花鍵槽和第三離合齒的動(dòng)力套、具第四離合齒的旋轉(zhuǎn)套、第一彈簧及分配閥；所述離合齒設(shè)于所述動(dòng)力套的下端，所述第三離合齒與所述旋轉(zhuǎn)套一端的所述第四離合齒接觸，且所述第一彈簧提供預(yù)緊力；所述驅(qū)動(dòng)芯軸上的所述外螺旋花鍵與所述動(dòng)力套內(nèi)的所述內(nèi)螺旋花鍵槽嚙合；所述驅(qū)動(dòng)芯軸上的外直槽花鍵與所述分配閥內(nèi)的直槽配合。本發(fā)明專利技術(shù)的低速大扭矩井下液壓馬達(dá)制造成本相比螺桿馬達(dá)大幅度降低、壽命更長(zhǎng)、流體適應(yīng)性更優(yōu)異、更易于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)保養(yǎng)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種石油鉆采井下工具，尤其是低速大扭矩井下液壓馬達(dá)及其工作方法。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)油管、連續(xù)油管修井作業(yè)(鉆磨、打撈、清洗)在石油油氣及頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中占有重要作用，并且由于油管及連續(xù)管作業(yè)的特殊性，使得在作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)復(fù)雜的概率較常規(guī)井作業(yè)明顯偏多，并且一旦出現(xiàn)復(fù)雜情況，后續(xù)處理難度也隨之大幅度增加，可選用的處理工具目前還極其有限。油管及連續(xù)管打撈時(shí)，會(huì)遇到打撈工具引魚(yú)或退魚(yú)困難的情況，在打撈工具上部安裝某種慢速大扭矩旋轉(zhuǎn)井下工具可以有效應(yīng)對(duì)上述困難。目前，應(yīng)用于油管及連續(xù)油管的旋轉(zhuǎn)工具普遍采用的是螺桿馬達(dá)或者渦輪馬達(dá)，小直徑螺桿馬達(dá)如外徑73mm，其轉(zhuǎn)速一般在300rpm，最大扭矩500-800N.m。若需要實(shí)現(xiàn)低速大扭矩，則必須增加齒輪減速機(jī)構(gòu)，齒輪減速機(jī)構(gòu)一般為行星減速機(jī)或者擺線減速機(jī)。小直徑螺桿馬達(dá)長(zhǎng)度一般為3-4m，再增加減速機(jī)構(gòu)，使得工具變得更長(zhǎng)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，一方面制造成本高，另一方面使用后的維護(hù)保養(yǎng)比較繁瑣，需要專用車間和專用工具進(jìn)行拆裝保養(yǎng)，更普遍的做法是發(fā)回原廠進(jìn)行保養(yǎng)，因此，保養(yǎng)費(fèi)用較高、保養(yǎng)周期長(zhǎng)，不適合低成本作業(yè)的需求。另外，當(dāng)作業(yè)流體為泡沫等多相流體時(shí)，采用螺桿馬達(dá)時(shí)必須配套井下氣體分離器，才能使馬達(dá)發(fā)揮最大功效，因此，對(duì)作業(yè)流體的適應(yīng)性有限制要求，極大的限制了工具在長(zhǎng)水平段水平井及低壓氣藏的應(yīng)用。當(dāng)井下溫度較高或者含有對(duì)橡膠產(chǎn)生腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致螺桿馬達(dá)橡膠定子失效，造成井下復(fù)雜。因此，有必要提供一種克服上述缺陷的低速大扭矩井下液壓馬達(dá)及其工作方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)特殊高難度井的打撈修井作業(yè)難度大、工具費(fèi)用高、維護(hù)保養(yǎng)成本高、工具穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，本專利技術(shù)提供的一種采用液動(dòng)推復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并采用軸向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的低速大扭矩井下液壓馬達(dá)及其工作方法。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種低速大扭矩井下液壓馬達(dá)，包括分流總成、軸向往復(fù)驅(qū)動(dòng)總成、軸向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換總成及防反扭總成；所述軸向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換總成包括具外直槽花鍵和外螺旋花鍵的驅(qū)動(dòng)芯軸、具內(nèi)螺旋花鍵槽和第三離合齒的動(dòng)力套、具第四離合齒的旋轉(zhuǎn)套、第一彈簧及分配閥；所述離合齒設(shè)于所述動(dòng)力套的下端，所述第三離合齒與所述旋轉(zhuǎn)套一端的所述第四離合齒接觸，且所述第一彈簧提供預(yù)緊力；所述驅(qū)動(dòng)芯軸上的所述外螺旋花鍵與所述動(dòng)力套內(nèi)的所述內(nèi)螺旋花鍵槽嚙合；所述驅(qū)動(dòng)芯軸上的外直槽花鍵與所述分配閥內(nèi)的直槽配合。優(yōu)選的，分流總成導(dǎo)流套、外筒、配流盤(pán)，所述導(dǎo)流套設(shè)于外筒內(nèi)，所述所述配流盤(pán)控制節(jié)流壓力。優(yōu)選的，所述軸向往復(fù)驅(qū)動(dòng)總成包括上閥體、閥體、下閥體、沖擊閥、換向閥，所述下閥體上設(shè)有進(jìn)液孔，所述上閥體、閥體、沖擊閥、換向閥、下閥體依次連接設(shè)于所述外筒內(nèi)。優(yōu)選的，所述防反扭總包括上接頭、鎖套、固定套、第二彈簧、下接頭；所述固定套一端設(shè)有花鍵，通過(guò)所述花鍵，所述固定套與所述下接頭成扭矩鎖定；所述鎖套的一端面具第一離合齒，所述固定套的端面具第二離合齒，當(dāng)所述下接頭正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述鎖套和所述固定套第一離合齒和 第二離合齒的端面是斜面接觸，所述鎖套由所述第二彈簧提供預(yù)緊力。優(yōu)選的，所述上接頭與所述外筒的一端成扭矩鎖定。優(yōu)選的，所述低速大扭矩井下液壓馬達(dá)還包括鎖母、堵頭、應(yīng)力環(huán)、連接接頭、軸承及過(guò)流槽；所述導(dǎo)流套、鎖母及堵頭依次嵌套連接，且設(shè)于所述外筒內(nèi)，所述過(guò)流槽設(shè)于所述導(dǎo)流套的一端；所述外筒外部設(shè)有花鍵槽，通過(guò)所述應(yīng)力環(huán)，所述分配閥的一端與所述外筒的另一端采用螺紋固定連接；所述分配閥的另一端與所述連接接頭的一端采用螺紋固定連接；所述鎖套一端設(shè)計(jì)有花鍵，所述鎖套與所述連接接頭的另一端成扭矩鎖定；所述軸承設(shè)于所述連接接頭臨近所述下接頭的一端。一種低速大扭矩井下液壓馬達(dá)工作方法，包括如下步驟:步驟1，當(dāng)?shù)孛婢诒米⒌母邏阂后w，通過(guò)所述分流總成分流后，為所述軸向往復(fù)驅(qū)動(dòng)總成提供液壓驅(qū)動(dòng)馬力；步驟2，由所述換向閥控制所述沖擊閥進(jìn)行上行程和下行程動(dòng)作，所述沖擊閥同時(shí)帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)芯軸做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；步驟3，所述驅(qū)動(dòng)芯軸上的所述外螺旋花鍵與所述動(dòng)力套內(nèi)的所述內(nèi)螺旋花鍵槽配合，使得每次行程都會(huì)將所述驅(qū)動(dòng)芯軸的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為一定角度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；步驟4，所述動(dòng)力套通過(guò)所述內(nèi)螺旋花鍵槽將扭矩傳遞給所述旋轉(zhuǎn)套，并只提供單向扭矩。優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)芯軸的下行程使得所述動(dòng)力套產(chǎn)生一定角度的正向旋轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動(dòng)芯軸的上行程旋轉(zhuǎn)使得所述動(dòng)力套產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)。所述驅(qū)動(dòng)芯軸上的所述外直槽花鍵與所述分配閥內(nèi)的直槽配合，所述分配閥與所述外筒采用螺紋固定連接，所述驅(qū)動(dòng)芯軸與所述外筒呈扭矩鎖定，只能進(jìn)行軸向往復(fù)位移。優(yōu)選的，所述動(dòng)力套下端帶有所述第三離合齒，所述第三離合齒與所述旋轉(zhuǎn)套一端的所述第四離合齒配合，當(dāng)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述第三離合齒和所述第四離合齒之間是立面接觸，所述動(dòng)力套可以將正向旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞給所述旋轉(zhuǎn)套，使得所述旋轉(zhuǎn)套相應(yīng)的產(chǎn)生正向旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選的，當(dāng)所述動(dòng)力套反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述第三離合齒和所述第四離合齒之間是斜面接觸，對(duì)所述動(dòng)力套產(chǎn)生上頂?shù)姆至Γ沟盟龅谌x合齒和所述第四離合齒發(fā)生分離，即，反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述動(dòng)力套只是反向空轉(zhuǎn)一定的角度，無(wú)法給所述下接頭提供反向旋轉(zhuǎn)扭矩。本專利技術(shù)的有益效果在于：1、全金屬結(jié)構(gòu)，整機(jī)運(yùn)動(dòng)件為全金屬結(jié)構(gòu)，使用壽命長(zhǎng)可達(dá)200-300小時(shí)；2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆卸方便便于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、更換配件和修復(fù)，只需要利用常規(guī)工具進(jìn)行拆裝和清洗，運(yùn)動(dòng)件為活塞式結(jié)構(gòu)，裝配工藝要求較低，一般工人簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可；3、全金屬合金鋼結(jié)構(gòu)，無(wú)異形件，材料成本低加工難度小，整機(jī)成本低廉，倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸保護(hù)要求低；4、輸出扭矩和旋轉(zhuǎn)速度，可以利用井口泵注設(shè)備較寬泛的排量范圍進(jìn)行調(diào)整，即，在井口可通過(guò)調(diào)節(jié)泵車排量來(lái)控制井下工具的旋轉(zhuǎn)速度和輸出扭矩；5、工具長(zhǎng)度較之短型螺桿馬達(dá)明顯縮短一倍以上，降低了井下出現(xiàn)卡鉆的幾率；6、運(yùn)動(dòng)件采用封裝結(jié)構(gòu)，防止內(nèi)部零件意外掉井的情況；7、運(yùn)動(dòng)件可大排量過(guò)流，即，當(dāng)旋轉(zhuǎn)被卡時(shí)，可長(zhǎng)時(shí)間帶扭矩靜止；8、液動(dòng)推復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是一種壓差容積式驅(qū)動(dòng)，液動(dòng)推復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)流體、氣體及混相液體具有優(yōu)異的兼容性，適合淡水基泥漿、海水基泥漿、油基泥漿、加重泥漿、漂白劑、化學(xué)溶劑、1％的酸、3％KCL、聚合物凝膠、除垢劑、空氣、CO2、氮?dú)饣蚧旌蠚怏w；9、當(dāng)工具內(nèi)部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生意外卡阻，并不影響正常循環(huán)。本專利技術(shù)所述工具主要與鉆頭、磨鞋、撈錨撈筒等修井打撈工具配套，為其提供低速大扭矩旋轉(zhuǎn)，用于鉆銑、倒扣、造扣、引魚(yú)或退魚(yú)，是一種多用途石油鉆采井下工具。【附圖說(shuō)明】圖1是本專利技術(shù)低速大扭矩井下液壓馬達(dá)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)低速大扭矩井下液壓馬達(dá)的另一部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是導(dǎo)流套的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是上閥體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是驅(qū)動(dòng)芯軸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是動(dòng)力套的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是動(dòng)力套與旋轉(zhuǎn)套離合配合關(guān)系的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是鎖套與固定套離合配合關(guān)系的結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明。請(qǐng)結(jié)合參閱圖1至圖8，所述低速大扭矩井下液壓馬達(dá)100包括分流總成、軸向往復(fù)驅(qū)動(dòng)總成、軸向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換總成及防反扭總成。所述分流總成包括導(dǎo)流套2、外筒11、配流盤(pán)9，所述配流盤(pán)9控制節(jié)流壓力。所述軸向往復(fù)驅(qū)動(dòng)總包括上閥體4、閥體5、下閥體本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種低速大扭矩井下液壓馬達(dá)，其特征在于，包括分流總成、軸向往復(fù)驅(qū)動(dòng)總成、軸向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換總成及防反扭總成；所述軸向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換總成包括具外直槽花鍵和外螺旋花鍵的驅(qū)動(dòng)芯軸、具內(nèi)螺旋花鍵槽和第三離合齒的動(dòng)力套、具第四離合齒的旋轉(zhuǎn)套、第一彈簧及分配閥；所述離合齒設(shè)于所述動(dòng)力套的下端，所述第三離合齒與所述旋轉(zhuǎn)套一端的所述第四離合齒接觸，且所述第一彈簧提供預(yù)緊力；所述驅(qū)動(dòng)芯軸上的所述外螺旋花鍵與所述動(dòng)力套內(nèi)的所述內(nèi)螺旋花鍵槽嚙合；所述驅(qū)動(dòng)芯軸上的外直槽花鍵與所述分配閥內(nèi)的直槽配合。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種低速大扭矩井下液壓馬達(dá)，其特征在于，包括分流總成、軸向往復(fù)驅(qū)動(dòng)總成、軸向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換總成及防反扭總成；所述軸向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換總成包括具外直槽花鍵和外螺旋花鍵的驅(qū)動(dòng)芯軸、具內(nèi)螺旋花鍵槽和第三離合齒的動(dòng)力套、具第四離合齒的旋轉(zhuǎn)套、第一彈簧及分配閥；所述離合齒設(shè)于所述動(dòng)力套的下端，所述第三離合齒與所述旋轉(zhuǎn)套一端的所述第四離合齒接觸，且所述第一彈簧提供預(yù)緊力；所述驅(qū)動(dòng)芯軸上的所述外螺旋花鍵與所述動(dòng)力套內(nèi)的所述內(nèi)螺旋花鍵槽嚙合；所述驅(qū)動(dòng)芯軸上的外直槽花鍵與所述分配閥內(nèi)的直槽配合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速大扭矩井下液壓馬達(dá)，其特征在于：分流總成導(dǎo)流套、外筒、配流盤(pán)，所述導(dǎo)流套設(shè)于外筒內(nèi)，所述所述配流盤(pán)控制節(jié)流壓力。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低速大扭矩井下液壓馬達(dá)，其特征在于：所述軸向往復(fù)驅(qū)動(dòng)總成包括上閥體、閥體、下閥體、沖擊閥、換向閥，所述下閥體上設(shè)有進(jìn)液孔，所述上閥體、閥體、沖擊閥、換向閥、下閥體依次連接設(shè)于所述外筒內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低速大扭矩井下液壓馬達(dá)，其特征在于：所述防反扭總包括上接頭、鎖套、固定套、第二彈簧、下接頭；所述固定套一端設(shè)有花鍵，通過(guò)所述花鍵，所述固定套與所述下接頭成扭矩鎖定；所述鎖套的一端面具第一離合齒，所述固定套的端面具第二離合齒，當(dāng)所述下接頭正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述鎖套和所述固定套第一離合齒和第二離合齒的端面是斜面接觸，所述鎖套由所述第二彈簧提供預(yù)緊力。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低速大扭矩井下液壓馬達(dá)，其特征在于：所述上接頭與所述外筒的一端成扭矩鎖定。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低速大扭矩井下液壓馬達(dá)，其特征在于：所述低速大扭矩井下液壓馬達(dá)還包括鎖母、堵頭、應(yīng)力環(huán)、連接接頭、軸承及過(guò)流槽；所述導(dǎo)流套、鎖母及堵頭依次嵌套連接，且設(shè)于所述外筒內(nèi)，所述過(guò)流槽設(shè)于所述導(dǎo)流套的一端；所述外筒外部設(shè)有花鍵槽，通過(guò)所述應(yīng)力環(huán)，所述分配閥的一端與所述外筒的另一端采用螺紋固定連接；所述分配...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李云虎，王天巧，柳小偉，鄭永哲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：寶雞市遠(yuǎn)深石油設(shè)備新技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西;61