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1、10申请公布号CN104047541A43申请公布日20140917CN104047541A21申请号201410274197822申请日20140619E21B4/02200601F01D9/0220060171申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号72发明人张晓东杨韬李一岚苟如意54发明名称一种新型自动防喷涡轮钻具定子57摘要本发明涉及用于油气井的一种新型自动防喷涡轮钻具定子，属于石油天然气钻井井下装置。它它主要由支座、端盖、叶片、滚珠、环形齿条、连接螺栓组成。所述支座为环状结构，内部开有滚道；支座在周向均匀分布有多个下半圆支撑孔和支撑槽；端盖在周向均匀分布有多个。
2、上半圆支撑孔，与支座周向的下半圆支撑孔配合，固定多个叶片；端盖内圈上开有限位槽，限位槽为半圆结构，它与叶片一端的限位块配合，控制叶片的旋转范围；所述叶片上端为五次多项式叶型；叶片的中间部分为齿轮，并与环形齿条啮合。本发明在发生井喷时，叶片采用联动方式关闭，在压井时，只要末级叶片上部压力大于下部压力，叶片就能自动打开，可提高压井作业时的工作效率。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图4页19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4页10申请公布号CN104047541ACN104047541A1/1页21一种新型自动防喷涡轮钻具定子，主要由支座、端盖、叶片、。
3、螺栓、环形齿条、滚珠组成，其特征在于所述支座1为环状结构，内部开有滚道9，支座1在周向均匀分布有多个下半圆支撑孔10和支撑槽11，支座1上开有若干螺栓孔3；所述端盖2为环状结构，内部开有槽，在周向均匀分布有多个上半圆支撑孔12，与支座1周向的下半圆支撑孔10配合，用于固定多个叶片4；端盖2内圈上开有限位槽13，与叶片一端的限位块5配合，控制叶片的旋转范围；支座1与端盖2通过螺栓5连接；所述环形齿条7与叶片4的齿轮6啮合，其下端开有若干滚珠孔14，用于安装滚珠8,环形齿条7可以在支座1中的滚道9进行圆周运动；所述叶片4上端为五次多项式叶型，中间部分为齿轮6，下端为限位块5，限位块5为扇形结构。2。
4、根据权利要求1所述的一种新型自动防喷涡轮钻具定子，其特征在于正常工作或者压井时，钻井液由钻柱轴向流入定子，此时叶片4受到自上而下的钻井液驱动，叶片4会围绕齿轮6的轴心顺向转动，多个叶片4通过环形齿条7进行联动整体打开；发生井喷时，叶片4受到自下而上的液体驱动，叶片4会围绕齿轮6的轴心逆向转动，多个叶片4通过环形齿条7进行联动整体关闭；当限位块5随齿轮逆向转动，接触到限位槽13和支撑槽11形成的左侧台阶面时，叶片4完全关闭，从而完全关闭内流道。权利要求书CN104047541A1/3页3一种新型自动防喷涡轮钻具定子技术领域0001本发明涉及用于油气井的一种新型自动防喷涡轮钻具定子，属于石油天然气。
5、钻井井下装置。背景技术0002在油气勘探和开发过程中，不可控井喷式最危险的情形之一，含有各种毒害成分如H2S等的油气井一旦发生井喷，会在一定范围内造成严重的窒息、爆燃等事故，造成机毁人亡等灾难性后果，同时伤害油气层，严重破坏油气资源，造成环境污染，危及周围群众的生命财产安全，给国家、企业造成重大经济损失和不良社会影响。0003目前防喷设备主要包括井口防喷器和钻柱内防喷器两大类，但是这两类防喷工具是分开使用，自动化程度不高，操作复杂，井喷事故仍有发生。现阶段国内外针对防喷器的研究主要集中在井下防喷器，这种新式防喷器是一种集关闭钻杆内环空、外环空于一体的井下井控工具。因此，设计一种可以在发生井喷时。
6、自动关闭内流道，可以与井下防喷器搭配使用，最大程度降低井喷发生的可能性十分必要。0004因此设计一种定子可以在发生井喷时自动关闭涡轮钻具内流道，可以与井下防喷器搭配使用，最大程度降低井喷发生的可能性十分必要。发明内容0005本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种新型自动防喷涡轮钻具定子，该定子具有自动防喷功能，安装在涡轮钻具多级定、转子的末级。在井喷发生时，该定子的叶片会自动关闭，使得涡轮钻具内流道被关闭，井底液体无法通过涡轮钻具内部流道，达到防喷的目的；在压井时，当上部压强大于井底压强时，末级自动防喷涡轮钻具定子会自动打开，使得涡轮钻具正常运行。0006本发明所采用的技术方案是000。
7、7本发明一种新型自动防喷涡轮钻具定子，它主要由支座、端盖、叶片、滚珠、环形齿条、连接螺栓组成。所述支座为环状结构，内部开有滚道；支座在周向均匀分布有多个下半圆支撑孔和支撑槽；支座上开有若干螺栓孔。0008所述端盖为环状结构，内部开有槽；端盖在周向均匀分布有多个上半圆支撑孔，与支座周向的下半圆支撑孔配合，固定多个叶片；端盖内圈上开有限位槽，限位槽为半圆结构，它与叶片一端的限位块配合，控制叶片的旋转范围；端盖上开有若干螺栓孔，与支座通过螺栓连接。0009所述叶片上端为五次多项式叶型；叶片的中间部分为齿轮，并与环形齿条啮合；叶片下端为限位块，限位块为扇形结构，由半径不同的优弧和劣弧构成。0010所述。
8、环形齿条与叶片的齿轮啮合；环形齿条的下端开有若干滚珠孔，用于安装滚珠；环形齿条可以在支座中的滚道进行圆周运动。0011安装了自动防喷涡轮钻具定子的井底动力钻具系统，在正常工作或者压井时，钻说明书CN104047541A2/3页4井液沿钻柱轴向流入涡轮钻具，驱动多副涡轮钻具转子转动，驱动钻头旋转，此时末级定子叶片受到自上而下的钻井液驱动，叶片会通过齿轮齿条联动机构完全打开；在发生井喷时，井底液流自下而上流动，末级定子叶片叶背受到液体推力，使得叶片通过齿轮齿条联动机构完全关闭，从而关闭内流道，阻止井底液流向井口喷出，减少井喷带来的损失和危害。0012本发明的有益效果和优点如下1、本发明不会影响正常。
9、的钻井工作，在正常钻井时，末级叶片会一直保持打开状态，保证正常钻井的顺利进行；2、在发生井喷时，末级叶片会自动关闭，反应速度快，且叶片采用联动方式关闭，可以阻挡井底自下而上的巨大压力；3、在压井时，只要末级叶片上部压力大于下部压力，叶片就能自动打开，可提高压井作业时的工作效率。附图说明0013图1为本发明一种新型自动防喷涡轮钻具定子正常工作时定子的结构示意图；0014图2为本发明的支座示意图；0015图3为本发明的端盖示意图；0016图4为本发明的环形齿条示意图；0017图5为本发明的叶片示意图；0018图6为本发明的限位块工作示意图；0019图7为本发明的正常工作时的定子形态图；0020图8。
10、为本发明在发生井喷时定子形态图。0021图中1支座，2端盖，3螺栓孔，4叶片，5螺栓，6齿轮，7环形齿条，8滚珠，9滚道,10下半圆支撑孔，11支撑槽，12上半圆支撑孔，13限位槽,14滚珠孔。具体实施方式0022下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明0023如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明一种新型自动防喷涡轮钻具，主要由支座1、端盖2、叶片4、螺栓5、环形齿条7、滚珠8组成。所述支座1为环形结构，内部开有滚道9；支座1在周向均匀分布有多个下半圆支撑孔10和支撑槽11；支座上开有若干螺栓孔3。0024如图3所示，所述端盖2为盘状结构，内部开有槽；端盖2在周向均匀分布有多个上。
11、半圆支撑孔12，与支座1周向的下半圆支撑孔10配合，用于固定多个叶片4；端盖2内圈上开有限位槽13，它与叶片一端的限位块5配合，控制叶片的旋转范围；端盖上开有若干螺栓孔3，与支座1通过螺栓5连接。0025如图4所示，所述环形齿条7与叶片4的齿轮6啮合；环形齿条7的下端开有若干滚珠孔14，用于安装滚珠8；环形齿条7可以在支座1中的滚道9进行圆周运动。0026如图5、图6所示，所述叶片4上端为五次多项式叶型，中间部分为齿轮6；叶片4下端为限位块5；限位块5为扇形结构，由两段半径不同的圆弧组成，其中优弧部分半径与限位槽13一致，劣弧部分半径与支撑槽11一致；由于限位槽13与支撑槽11存在半径差，使得。
12、两个半圆形槽贴合在一起形成台阶面；在叶片4打开或关闭时，限位块5的两个侧面分别与两个台阶面接触，以达到限位的目的。说明书CN104047541A3/3页50027正常工作或者压井时，钻井液由钻柱轴向流入定子，此时叶片4受到自上而下的钻井液驱动，叶片4会围绕齿轮6的轴心顺向转动，多个叶片4通过环形齿条7进行联动整体打开；当限位块5随齿轮转动，接触到限位槽13和支撑槽11形成的右侧台阶面时如图6所示，叶片4完全打开，定子形成正常工作时的形态如图7所示；由于正常钻井时，钻井液会不断自上而下流过叶片，叶片4会一直保持正常工作时的形态。0028在发生井喷时，井底液流自下而上流入定子，此时叶片4受到自下而。
13、上的液体驱动，叶片4会围绕齿轮6的轴心逆向转动，多个叶片4通过环形齿条7进行联动整体关闭；当限位块5随齿轮逆向转动，接触到限位槽13和支撑槽11形成的左侧台阶面时，叶片4完全关闭，此时前一只叶片叶顶与后一只叶片叶背相贴合，从而完全关闭内流道如图8所示；由于发生井喷时，下部压强大于上部压强，所以叶片4会一直保持关闭时的形态，阻止井底液流向井口喷出，减少井喷带来的损失和危害。说明书CN104047541A1/4页6图1图2说明书附图CN104047541A2/4页7图3图4说明书附图CN104047541A3/4页8图5图6说明书附图CN104047541A4/4页9图7图8说明书附图CN104047541A。