井下马达旁通阀.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010508321.4

申请日:

2010.10.15

公开号:

CN101963049A

公开日:

2011.02.02

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

专利实施许可合同备案的生效IPC(主分类):E21B 21/10合同备案号:2016320000108让与人:扬州天业石油机械有限公司受让人:扬州凯林银焰燃烧设备有限公司发明名称:井下马达旁通阀申请日:20101015申请公布日:20110202授权公告日:20121226许可种类:独占许可备案日期:20160315|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E21B 21/10申请日:20101015|||公开

IPC分类号:

E21B21/10

主分类号:

E21B21/10

申请人:

扬州天业石油机械有限公司

发明人:

祝兆清; 常青忠; 王端庠

地址:

225001 江苏省扬州市文峰南路8号

优先权:

专利代理机构:

南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204

代理人:

柏尚春

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内容摘要

本发明公开了一种井下马达旁通阀,包括旁通阀、马达定子外壳、马达定子胶套和马达转子;旁通阀与马达定子外壳通过相互配合使用的螺纹相连接,马达定子胶套硫化在马达定子外壳的内壁上,马达转子旋入在马达定子胶套的曲弧面内,在所述的旁通阀上设置有旁通体。本发明的井下马达旁通阀,结构简单、紧凑、使用灵活、可靠、功能齐全、使用寿命长等优点,是滑套式旁通阀的替代品,具有比滑套式旁通阀安全可靠、结构紧凑简单的特点,适合于当前钻井所需求的各种新型井下马达。本发明的井下马达旁通阀,适合于100、165、172、197、244外径尺寸的井下马达配套的旁通阀;上述外径尺寸的井下马达基本囊括了钻井所需求的使用范围。

权利要求书

1: 一种井下马达旁通阀, 包括外壳体 (5) ; 其特征在于 : 在所述的外壳体 (5) 上设置有 贯穿外壳体 (5) 的旁通体 (6) ; 所述的旁通体 (6) 包括孔板 (16) 、 压母 (7) 、 弹簧 (8) 、 密封体 (9) 、 第二欧形圈 (13) 、 密封垫 (11) 和箭形活塞 (12) ; 所述的压母 (7) 、 密封体 (9) 和密封垫 (11) 从外向内依次设置在外壳体 (5) 上对应的预留孔内, 所述的压母 (7) 与外壳体 (5) 通 过相互配合使用的螺纹相连接 ; 在压母 (7) 内设置有孔板 (16) ; 在密封体 (9) 内设置有弹簧 (8) , 在弹簧 (8) 的前端固定有箭形活塞 (12) ; 所述的箭形活塞 (12) 与密封垫 (11) 相互配 合使用 ; 所述的第二欧形圈 (13) 套在密封体 (9) 上。
2: 根据权利要求 1 所述的井下马达旁通阀, 其特征在于 : 所述的密封垫 (11) 采用四氟 加铜粉注塑而成, 其下端是带有 30 ~ 60°的密封园锥面。
3: 根据权利要求 1 所述的井下马达旁通阀, 其特征在于 : 所述的箭形活塞 (12) 上下两 端开有互不相通的盲孔, 箭形活塞 (12) 上下圆柱面上开有 3 ~ 6 个旁通孔, 分别与上下两 端开有互不相通的盲孔相同, 箭形活塞上部大经带有 30 ~ 60°的密封园锥面。
4: 根据权利要求 1 所述的井下马达旁通阀, 其特征在于 : 所述的旁通体 (6) 设有 4 至 6 个。
5: 根据权利要求 1 所述的井下马达旁通阀, 其特征在于 : 所述的外壳体 (5) 与马达定子 外壳 (2) 通过相互配合使用的螺纹相连接, 马达定子胶套 (3) 硫化在马达定子外壳 (2) 的内 壁上, 马达转子 (4) 旋入在马达定子胶套 (3) 的曲弧面内。

说明书


井下马达旁通阀

    【技术领域】
     本发明涉及一种油气田钻探过程使用的井下马达, 具体涉及一种井下马达旁通阀。 背景技术
     在油气田钻探过程中, 需要使用一种动力驱动钻头旋转来破碎地层, 实现钻井 ; 井 下马达就是这种以钻井液为动力, 把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥 浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达, 在马达的进、 出口形成一定的压力差, 推动转子绕定 子的轴线旋转, 并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头, 从而实现钻井作业。
     马达随钻具一起下入井内时, 需要在马达上部接一旁通并保持旁通打开, 使钻具 内外液体压力保持平衡后才能使马达顺利下入井内 ; 马达在工作时, 需要将马达上部旁通 关闭, 才能使马达进、 出口形成一定的压力差, 才能产生动力, 这一过程就由旁通阀来实现。
     目前, 国内使用的马达旁通阀采用的是滑套式旁通阀, 如图 1 所示, 滑套式旁通阀 是靠两滑套在液体压力作用下相向运动, 使带有旁通孔的滑套 10 滑过带有欧形密封圈 14 的另一滑套 15 而关闭旁通 ; 两滑套在弹簧恢复力的作用下相斥运动, 使带有旁通孔的滑套 10 滑过带有欧形密封圈 14 的另一滑套 15 而打开旁通 ; 由于滑套式旁通阀靠欧形圈 14 上下 滑动, 实现旁通的打开和关闭, 容易造成欧形圈 14 打扭使得欧形圈断裂旁通阀失效 ; 另外, 循环的钻井液内携带有微小沙粒, 夹渣在两滑套中间, 当滑套相互运动时, 容易将两滑套之 间的密封圈拉伤造成密封圈断裂旁通阀失效。 发明内容
     发明目的 : 针对现有技术中存在的不足, 本发明的目的是提供一种井下马达旁通 阀, 以使其具有性能稳定、 使用寿命长等优点。
     技术方案 : 为了实现上述发明目的, 本发明采用的技术方案如下 : 一种井下马达旁通阀, 包括外壳体 ; 在外壳体上设置有贯穿外壳体的旁通体。 所述的旁 通体包括孔板、 压母、 弹簧、 密封体、 第二欧形圈、 密封垫和箭形活塞 ; 所述的压母、 密封体和 密封垫从外向内依次设置在外壳体上对应的预留孔内, 所述的压母与外壳体通过相互配合 使用的螺纹相连接 ; 在压母内设置有孔板 ; 在密封体内设置有弹簧, 在弹簧的前端固定有 箭形活塞 ; 所述的箭形活塞与密封垫相互配合使用 ; 所述的第二欧形圈套在密封体上。
     所述的密封垫采用四氟加铜粉注塑而成, 其下端是带有 30 ~ 60°的密封园锥面。
     所述的箭形活塞上下两端开有互不相通的盲孔, 箭形活塞上下圆柱面上开有 3 ~ 6 个旁通孔, 分别与上下两端开有互不相通的盲孔相同, 箭形活塞上部大经带有 30 ~ 60° 的密封园锥面。
     上述的外壳体与马达定子外壳通过相互配合使用的螺纹相连接, 马达定子胶套硫 化在马达定子外壳的内壁上, 马达转子旋入在马达定子胶套的曲弧面内。
     所述的旁通体设有 4 至 6 个。井下马达旁通阀在整个井下马达中起着承重要的作用, 它的可靠性、 灵活性及设 计结构直接影响着整个井下马达是否能开启工作, 关系到整个井下马达的使用寿命。旁通 阀是马达随钻具下井时, 旁通开启保持钻具内外液体压力平衡, 马达随钻具顺利下入到预 定位置 ; 马达在工作时, 旁通关闭保持马达上下的压力差, 使得马达能产生足够的动力 ; 整 个工作原理是 : 马达上部旁通阀上安装有 4 至 6 个旁通体, 当钻具内没有外来压力时, 旁通 体内弹簧撑开活塞, 保持旁通是开启的, 使得马达随钻具一起下入井内预订位置 ; 当钻具内 有外来压力时, 旁通体内活塞在液体压力作用下克服弹簧弹力封住旁通, 使得马达上下能 产生足够的压力差, 提供足够的动力 ; 实现了旁通阀的功能 ; 本发明的旁通阀采用的是旁 通箭形活塞阀, 属面与面接触式密封, 当钻具内外压差越大, 密封越可靠 ; 接触式密封, 使得 旁通体内箭形活塞的运动灵活、 可靠, 大大减少了摩擦磨损, 延长了使用寿命。
     有益效果 : 本发明的井下马达旁通阀, 结构简单、 紧凑、 使用灵活、 可靠、 功能齐全、 使用寿命长等优点, 是滑套式旁通阀的替代品, 具有比滑套式旁通阀安全可靠、 结构紧凑简 单的特点, 适合于当前钻井所需求的各种新型井下马达。 附图说明
     图 1 是现有的井下马达旁通阀的结构示意图。 图 2 是井下马达的局部示意图。 图 3 是本发明的井下马达旁通阀的结构示意图。 图 4 是本发明的井下马达旁通阀的旁通体结构示意图。具体实施方式
     下面结合附图对本发明做进一步的解释。
     如图 2 所示, 为本发明的井下马达。该井下马达包括旁通阀 1、 马达定子外壳 2、 马 达定子胶套 3 和马达转子 4。旁通阀 1 与马达定子外壳 2 通过相互配合使用的螺纹连接在 一起, 马达定子胶套 3 硫化在马达定子外壳 2 的内壁上, 马达转子 4 旋入在马达定子胶套 3 的曲弧面内, 从而实现旁通阀 1、 马达定子外壳 2、 马达定子胶套 3, 以及马达转子 4 之间的连 接。
     如图 3 所示, 为本发明的井下马达旁通阀。该井下马达旁通阀包括外壳体 5、 旁通 体 6 和第一欧形圈 7。旁通体 6 共设置 4 至 6 个, 均贯穿设置在外壳体 5 上。第一欧形圈 7 套装在外壳体 5 的下部外圈上。
     如图 4 所示, 为井下马达旁通阀的旁通体 6。该旁通体 6 包括孔板 16、 压母 7、 弹簧 8、 密封体 9、 第二欧形圈 13、 密封垫 11 和箭形活塞 12。箭形活塞 12、 密封垫 11、 弹簧 8 依次 放入外壳体 5 上对应预留的孔内, 将第二欧形圈 13 套入密封体 9 上, 再将套入的第二欧形 圈 13 与密封体 9 一起镶入外壳体 5 预留的孔内, 实现密封体 9 与外壳体 5 间的密封 ; 将孔 板 16 镶入压母 7 内, 再将压母 7 与孔板 16 一起旋入外壳体 5 对应的螺纹孔内, 将密封体 9 下部平面压在密封垫 11 上部对应平面上, 实现密封体 9 与密封垫 11 间的密封 ; 上述连接, 实现将密封垫 11、 第二欧形圈 13、 密封体 9, 固定在外壳体 5 上, 实现将箭形活塞 12、 弹簧 8, 定位在外壳体 5 与密封体 9 之间的空间内, 就组成整个旁通阀 1。
     本发明的井下马达旁通阀上密封垫 11 采用四氟加铜粉注塑而成, 其下端是带有30 ~ 60°的密封园锥面 ; 箭形活塞 12 上下两端开有互不相通的盲孔, 活塞上下圆柱面上 开有 3 ~ 6 个旁通孔, 分别与上下两端开有互不相通的盲孔相同, 活塞上部大经带有 30 ~ 60°的密封园锥面 ; 当钻具内没有外压时, 旁通体 6 内在弹簧 8 的弹力作用下将密封垫 11 与箭形活塞 12 分开, 实现旁通阀 1 内外也就是钻具内外贯通 ; 当钻具内有外压作用的时, 旁通体 6 内箭形活塞 12 在外压的作用下迅速压缩弹簧 8, 并使箭形活塞 12 上部带有 30 ~ 60°的密封园锥面紧紧的贴在密封垫 11 对应下端是带有 30 ~ 60°的密封园锥面上, 密封 垫 11 上部平面紧紧贴在密封体 9 下部平面上, 实现旁通阀 1 内外也就是钻具内外封闭 ; 当 外压越大, 箭形活塞 12 与密封垫 11、 密封垫 11 与密封体 9 压得越紧, 密封效果越好。
     本发明的井下马达旁通阀, 适合于 100、 165、 172、 197、 244 外径尺寸的井下马达配 套的旁通阀 ; 上述外径尺寸的井下马达基本囊括了钻井所需求的使用范围。应用井下马达 可实现直径、 斜井、 大位移井、 水平井、 分支井、 鱼刺井的钻井, 提高油公司的增产上储 ; 减少 占用土地, 有利于保护环境、 缩短见井周期、 杜绝或减少事故的发生 ; 有利于少投入、 多产 出, 大大的降低了开发成本。

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1、10申请公布号CN101963049A43申请公布日20110202CN101963049ACN101963049A21申请号201010508321422申请日20101015E21B21/1020060171申请人扬州天业石油机械有限公司地址225001江苏省扬州市文峰南路8号72发明人祝兆清常青忠王端庠74专利代理机构南京苏高专利商标事务所普通合伙32204代理人柏尚春54发明名称井下马达旁通阀57摘要本发明公开了一种井下马达旁通阀,包括旁通阀、马达定子外壳、马达定子胶套和马达转子;旁通阀与马达定子外壳通过相互配合使用的螺纹相连接,马达定子胶套硫化在马达定子外壳的内壁上,马达转子旋入在马。

2、达定子胶套的曲弧面内,在所述的旁通阀上设置有旁通体。本发明的井下马达旁通阀,结构简单、紧凑、使用灵活、可靠、功能齐全、使用寿命长等优点,是滑套式旁通阀的替代品,具有比滑套式旁通阀安全可靠、结构紧凑简单的特点,适合于当前钻井所需求的各种新型井下马达。本发明的井下马达旁通阀,适合于100、165、172、197、244外径尺寸的井下马达配套的旁通阀;上述外径尺寸的井下马达基本囊括了钻井所需求的使用范围。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图3页CN101963050A1/1页21一种井下马达旁通阀,包括外壳体(5);其特征在于在所述的外壳体(5)。

3、上设置有贯穿外壳体(5)的旁通体(6);所述的旁通体(6)包括孔板(16)、压母(7)、弹簧(8)、密封体(9)、第二欧形圈(13)、密封垫(11)和箭形活塞(12);所述的压母(7)、密封体(9)和密封垫(11)从外向内依次设置在外壳体(5)上对应的预留孔内,所述的压母(7)与外壳体(5)通过相互配合使用的螺纹相连接;在压母(7)内设置有孔板(16);在密封体(9)内设置有弹簧(8),在弹簧(8)的前端固定有箭形活塞(12);所述的箭形活塞(12)与密封垫(11)相互配合使用;所述的第二欧形圈(13)套在密封体(9)上。2根据权利要求1所述的井下马达旁通阀,其特征在于所述的密封垫(11)采用。

4、四氟加铜粉注塑而成,其下端是带有3060的密封园锥面。3根据权利要求1所述的井下马达旁通阀,其特征在于所述的箭形活塞(12)上下两端开有互不相通的盲孔,箭形活塞(12)上下圆柱面上开有36个旁通孔,分别与上下两端开有互不相通的盲孔相同,箭形活塞上部大经带有3060的密封园锥面。4根据权利要求1所述的井下马达旁通阀,其特征在于所述的旁通体(6)设有4至6个。5根据权利要求1所述的井下马达旁通阀,其特征在于所述的外壳体(5)与马达定子外壳(2)通过相互配合使用的螺纹相连接,马达定子胶套(3)硫化在马达定子外壳(2)的内壁上,马达转子(4)旋入在马达定子胶套(3)的曲弧面内。权利要求书CN10196。

5、3049ACN101963050A1/3页3井下马达旁通阀技术领域0001本发明涉及一种油气田钻探过程使用的井下马达,具体涉及一种井下马达旁通阀。背景技术0002在油气田钻探过程中,需要使用一种动力驱动钻头旋转来破碎地层,实现钻井;井下马达就是这种以钻井液为动力,把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达,在马达的进、出口形成一定的压力差,推动转子绕定子的轴线旋转,并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头,从而实现钻井作业。0003马达随钻具一起下入井内时,需要在马达上部接一旁通并保持旁通打开,使钻具内外液体压力保持平衡后才能使马达顺利下入井内;马达在工。

6、作时,需要将马达上部旁通关闭,才能使马达进、出口形成一定的压力差,才能产生动力,这一过程就由旁通阀来实现。0004目前,国内使用的马达旁通阀采用的是滑套式旁通阀,如图1所示,滑套式旁通阀是靠两滑套在液体压力作用下相向运动,使带有旁通孔的滑套10滑过带有欧形密封圈14的另一滑套15而关闭旁通;两滑套在弹簧恢复力的作用下相斥运动,使带有旁通孔的滑套10滑过带有欧形密封圈14的另一滑套15而打开旁通;由于滑套式旁通阀靠欧形圈14上下滑动,实现旁通的打开和关闭,容易造成欧形圈14打扭使得欧形圈断裂旁通阀失效;另外,循环的钻井液内携带有微小沙粒,夹渣在两滑套中间,当滑套相互运动时,容易将两滑套之间的密封。

7、圈拉伤造成密封圈断裂旁通阀失效。发明内容0005发明目的针对现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种井下马达旁通阀,以使其具有性能稳定、使用寿命长等优点。0006技术方案为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下一种井下马达旁通阀,包括外壳体;在外壳体上设置有贯穿外壳体的旁通体。所述的旁通体包括孔板、压母、弹簧、密封体、第二欧形圈、密封垫和箭形活塞;所述的压母、密封体和密封垫从外向内依次设置在外壳体上对应的预留孔内,所述的压母与外壳体通过相互配合使用的螺纹相连接;在压母内设置有孔板;在密封体内设置有弹簧,在弹簧的前端固定有箭形活塞;所述的箭形活塞与密封垫相互配合使用;所述的第二欧形圈套。

8、在密封体上。0007所述的密封垫采用四氟加铜粉注塑而成,其下端是带有3060的密封园锥面。0008所述的箭形活塞上下两端开有互不相通的盲孔,箭形活塞上下圆柱面上开有36个旁通孔,分别与上下两端开有互不相通的盲孔相同,箭形活塞上部大经带有3060的密封园锥面。0009上述的外壳体与马达定子外壳通过相互配合使用的螺纹相连接,马达定子胶套硫化在马达定子外壳的内壁上,马达转子旋入在马达定子胶套的曲弧面内。0010所述的旁通体设有4至6个。说明书CN101963049ACN101963050A2/3页40011井下马达旁通阀在整个井下马达中起着承重要的作用,它的可靠性、灵活性及设计结构直接影响着整个井下。

9、马达是否能开启工作,关系到整个井下马达的使用寿命。旁通阀是马达随钻具下井时,旁通开启保持钻具内外液体压力平衡,马达随钻具顺利下入到预定位置;马达在工作时,旁通关闭保持马达上下的压力差,使得马达能产生足够的动力;整个工作原理是马达上部旁通阀上安装有4至6个旁通体,当钻具内没有外来压力时,旁通体内弹簧撑开活塞,保持旁通是开启的,使得马达随钻具一起下入井内预订位置;当钻具内有外来压力时,旁通体内活塞在液体压力作用下克服弹簧弹力封住旁通,使得马达上下能产生足够的压力差,提供足够的动力;实现了旁通阀的功能;本发明的旁通阀采用的是旁通箭形活塞阀,属面与面接触式密封,当钻具内外压差越大,密封越可靠;接触式密。

10、封,使得旁通体内箭形活塞的运动灵活、可靠,大大减少了摩擦磨损,延长了使用寿命。0012有益效果本发明的井下马达旁通阀,结构简单、紧凑、使用灵活、可靠、功能齐全、使用寿命长等优点,是滑套式旁通阀的替代品,具有比滑套式旁通阀安全可靠、结构紧凑简单的特点,适合于当前钻井所需求的各种新型井下马达。附图说明0013图1是现有的井下马达旁通阀的结构示意图。0014图2是井下马达的局部示意图。0015图3是本发明的井下马达旁通阀的结构示意图。0016图4是本发明的井下马达旁通阀的旁通体结构示意图。具体实施方式0017下面结合附图对本发明做进一步的解释。0018如图2所示,为本发明的井下马达。该井下马达包括旁。

11、通阀1、马达定子外壳2、马达定子胶套3和马达转子4。旁通阀1与马达定子外壳2通过相互配合使用的螺纹连接在一起,马达定子胶套3硫化在马达定子外壳2的内壁上,马达转子4旋入在马达定子胶套3的曲弧面内,从而实现旁通阀1、马达定子外壳2、马达定子胶套3,以及马达转子4之间的连接。0019如图3所示,为本发明的井下马达旁通阀。该井下马达旁通阀包括外壳体5、旁通体6和第一欧形圈7。旁通体6共设置4至6个,均贯穿设置在外壳体5上。第一欧形圈7套装在外壳体5的下部外圈上。0020如图4所示,为井下马达旁通阀的旁通体6。该旁通体6包括孔板16、压母7、弹簧8、密封体9、第二欧形圈13、密封垫11和箭形活塞12。。

12、箭形活塞12、密封垫11、弹簧8依次放入外壳体5上对应预留的孔内,将第二欧形圈13套入密封体9上,再将套入的第二欧形圈13与密封体9一起镶入外壳体5预留的孔内,实现密封体9与外壳体5间的密封;将孔板16镶入压母7内,再将压母7与孔板16一起旋入外壳体5对应的螺纹孔内,将密封体9下部平面压在密封垫11上部对应平面上,实现密封体9与密封垫11间的密封;上述连接,实现将密封垫11、第二欧形圈13、密封体9,固定在外壳体5上,实现将箭形活塞12、弹簧8,定位在外壳体5与密封体9之间的空间内,就组成整个旁通阀1。0021本发明的井下马达旁通阀上密封垫11采用四氟加铜粉注塑而成,其下端是带有说明书CN10。

13、1963049ACN101963050A3/3页53060的密封园锥面;箭形活塞12上下两端开有互不相通的盲孔,活塞上下圆柱面上开有36个旁通孔,分别与上下两端开有互不相通的盲孔相同,活塞上部大经带有3060的密封园锥面;当钻具内没有外压时,旁通体6内在弹簧8的弹力作用下将密封垫11与箭形活塞12分开,实现旁通阀1内外也就是钻具内外贯通;当钻具内有外压作用的时,旁通体6内箭形活塞12在外压的作用下迅速压缩弹簧8,并使箭形活塞12上部带有3060的密封园锥面紧紧的贴在密封垫11对应下端是带有3060的密封园锥面上,密封垫11上部平面紧紧贴在密封体9下部平面上,实现旁通阀1内外也就是钻具内外封闭;。

14、当外压越大,箭形活塞12与密封垫11、密封垫11与密封体9压得越紧,密封效果越好。0022本发明的井下马达旁通阀,适合于100、165、172、197、244外径尺寸的井下马达配套的旁通阀;上述外径尺寸的井下马达基本囊括了钻井所需求的使用范围。应用井下马达可实现直径、斜井、大位移井、水平井、分支井、鱼刺井的钻井,提高油公司的增产上储;减少占用土地,有利于保护环境、缩短见井周期、杜绝或减少事故的发生;有利于少投入、多产出,大大的降低了开发成本。说明书CN101963049ACN101963050A1/3页6图1图2说明书附图CN101963049ACN101963050A2/3页7图3说明书附图CN101963049ACN101963050A3/3页8图4说明书附图CN101963049A。

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