专利名称：容积式井下增压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种容积式井下增压器，主要属于石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探等行业的配套装置领域。
背景技术：
在石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探的过程中，提高井底钻头喷嘴射流压力可以大幅度提高钻进速度。为此，在国内外的相关钻探工程领域提出了对液体的地面增压和井下增压两种措施。地面增压由于所用设备和工艺比较复杂、成本昂贵，尽管提高速度明显，但没有得到推广应用。关于井下增压一直是研究重点，其主要优点是不必改变现有的钻探工艺技术及设备，仅通过在钻头以上安装一个增压装置，就可以使部分液体的压力升高 到IOOMPa以上，达到利用高压射流辅助破岩的目的，现有的井下增压装置的工作动力都是来自管柱内部液体本身所携带的能量，基本工作原理都是将管柱内全部液体的部分能量集中提供给小部分钻井液，相关资料表明，仅有7%的钻井液能够获得增压能量，并且现有增压器的机械效率仅为60%，增压效果有限，由于在这种原理限定下，要求增压装置必须具有复杂的液压转换机构。目前大多数增压器都是基于以上液压转换机构设计的，普遍都存在制造难度大成本高、振动冲击大零部件磨损严重、增压器工作寿命较短、能量转化效率不高等问题。
发明内容本发明的目的是为了最大限度的发挥水力能量辅助破岩的效率，提高钻进速度，降低施工综合成本，提出一种适用于石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探的现场要求的容积式井下增压器。本实用新型的技术方案是上壳体I上部设有接头，中部设有内凸沿，内凸沿下方形成扩径环槽。下壳体13下部设有接头，内部设有螺杆泵定子11，上部悬挂在上壳体I下部的扩径环槽内，并与上壳体I形成密封旋转配合。转子轴8坐挂在上壳体I的内凸沿上，并与上壳体I内壁形成密封旋转配合；转子轴8下方连接螺杆泵转子10，转子轴5下部开设旁通孔7，旁通孔7将上壳体I上部接头、转子轴8与螺杆泵定子11外部的中心孔12、下壳体13下部接头贯通。在上壳体I下部的扩径环槽内设有齿轮组3，该齿轮组包括固定在上壳体I下部的扩径环槽内壁上的内齿轮、固定在转子轴8外壁上的外齿轮和内外齿轮之间的中间齿轮。上述方案还包括齿轮组3下部通过齿轮托架4与下壳体13对接。转子轴8通过万向轴9连接螺杆泵转子10。在转子轴8与上壳体I内凸沿对合面设有轴承5，在其纵向结合面设有密封圈2。上壳体I与下壳体13之间的悬挂密封旋转配合是通过设在其结合部的凸沿、凹槽和密封圈6构成。容积式井下增压器的工作原理和效果体现在容积式井下增压器安装在井底钻头与钻具之间，当起下钻时，由于钻柱停止转动，使得螺杆泵也停止转动，此时钻井液通过贯穿转子轴、万向轴及螺杆泵转子的中心孔流到钻头，确保钻井液能够顺利循环，当进行钻进时，由于增压器上壳体与钻柱通过螺纹连接，因此钻柱旋转时将扭矩传递至增压器上壳体，使其与钻柱同时转动，上壳体转动的扭矩又通过齿轮组传递至转子轴，驱动转子轴旋转，并且下壳体与上壳体同向转动，但转速不同。同时地面液压泵将钻井液泵入钻柱内部并流至增压器，钻井液经增压器转子轴内壁上的旁通孔进入螺杆泵，齿轮组将钻柱旋转的扭矩传递至增压器内部转子轴驱动螺杆泵内部转子旋转，迫使钻井液经过螺杆泵内部流道向下流动，从而使得钻井液被增压，高压钻井液通过钻头喷嘴射出，冲击井底岩石，达到利用高压射流辅助破岩的目的。容积式井下增压器利用钻柱旋转扭矩能够使钻柱内的全部液体获得增压能量，改变了常规增压器仅能使少部分钻井液获得增压能量的局限性，增压效果显著，能够最大限度的发挥井下高压射流辅助破岩的能力，有助于提高深井的钻井速度，降低钻井综合成本。同时，容积式井下增压器还具有结构简单、操作方便、便于安装、安全可靠的优点。
图I是依据本实用新型所提出的一种容积式井下增压器实施例的结构示意图。图中1-上壳体、2-密封圈、3-齿轮组、4-齿轮托架、5-轴承、6-密封圈、7-旁通孔、8-转子轴、9-万向轴、10-螺杆泵转子、11-螺杆泵定子、12-中心孔、13-下壳体。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例来详细描述本实用新型。如图1，上壳体I上部设有内螺纹接头，沿螺纹接头向下延伸中部设有内凸沿，内凸沿下方形成扩径环槽。下壳体13下部设有外螺纹接头，内部设有螺杆泵定子11，上部悬挂在上壳体I下部的扩径环槽内，并与上壳体I形成密封旋转配合(即上下壳体之间能够相对转动)。转子轴8坐挂在上壳体I的内凸沿上，并与上壳体I内壁形成密封旋转配合(即转子轴相对上壳体能够转动);转子轴8下方连接螺杆泵转子10，转子轴5下部开设旁通孔7，旁通孔7将上壳体I上部接头、转子轴8与螺杆泵定子11外部的中心孔12、下壳体13下部接头贯通。在上壳体I下部的扩径环槽内设有齿轮组3，该齿轮组包括固定在上壳体I下部的扩径环槽内壁上的内齿轮、固定在转子轴8外壁上的外齿轮和内外齿轮之间的中间齿轮。基于上述实施例的基础上，进一步包括齿轮组3下部通过齿轮托架4与下壳体13对接。转子轴8通过万向轴9连接螺杆泵转子10。在转子轴8与上壳体I内凸沿对合面设有轴承5，在其纵向结合面设有密封圈2。上壳体I与下壳体13之间的悬挂密封旋转配合是通过设在其结合部的凸沿、凹槽和密封圈6构成。
权利要求1.容积式井下增压器，其特征是上壳体(I)上部设有接头，中部设有内凸沿，内凸沿下方 形成扩径环槽；下壳体(13)下部设有接头，内部设有螺杆泵定子(11)，上部悬挂在上壳体(I)下部的扩径环槽内，并与上壳体(I)形成密封旋转配合；转子轴(8)坐挂在上壳体(O的内凸沿上，并与上壳体(I)内壁形成密封旋转配合；在上壳体(I)下部的扩径环槽内设有齿轮组(3)，该齿轮组包括固定在上壳体(I)下部的扩径环槽内壁上的内齿轮、固定在转子轴(8)外壁上的外齿 轮和内外齿轮之间的中间齿轮；转子轴(8)下方连接螺杆泵转子(10)，转子轴(5)下部开设旁通孔(7)，旁通孔(7)将上壳体(I)上部接头、转子轴(8)与螺杆泵定子(11)外部的中心孔(12)、下壳体(13)下部接头贯通构成液流通道。
2.根据权利要求I所述的容积式井下增压器，其特征是齿轮组(3)下部通过齿轮托架(4)与下壳体(13)对接。
3.根据权利要求I或2所述的容积式井下增压器，其特征是转子轴(8)通过万向轴(9)连接螺杆泵转子(10)。
4.根据权利要求I或2所述的容积式井下增压器，其特征是在转子轴(8)与上壳体(O内凸沿承压面设有轴承(5)，在其纵向结合面设有密封圈(2)。
5.根据权利要求I或2所述的容积式井下增压器，其特征是上壳体(I)与下壳体(13)之间的悬挂密封旋转配合是通过设在其结合部的凸沿、凹槽和密封圈(6)构成。
专利摘要本实用新型主要涉及石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探等行业配套装置领域的一种容积式井下增压器。包括上下悬挂连接的上、下壳体，以及位于下壳体内部设有螺杆泵定子和螺杆泵转子，坐挂在上壳体内转子轴，转子轴下部开设旁通孔后与螺杆泵转子连接，在上壳体下部的扩径环槽内设有齿轮组，该齿轮组包括固定在上壳体下部的扩径环槽内壁上的内齿轮、固定在转子轴外壁上的外齿轮和内外齿轮之间的中间齿轮。该容积式井下增压器具有结构简单、操作方便、便于安装、安全可靠的优点。
文档编号E21B7/18GK202689932SQ20122029515
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者李文飞, 夏文安, 李玄烨, 曲晓红, 于承朋, 宿振国, 周志斌 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院