專(zhuān)利名稱(chēng)：扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油鉆井中抽吸井筒環(huán)空內(nèi)鉆井液的泵技術(shù)領(lǐng)域，是一種扶正式井下
環(huán)空抽吸渦輪泵。
二背景技術(shù)：
近年，由于欠平衡鉆井技術(shù)在保護(hù)和發(fā)現(xiàn)油氣層、提高鉆井速度、防止井漏等方面相比常規(guī)鉆井液鉆井具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，因此在全球內(nèi)發(fā)展非常迅速。我國(guó)也在2003年后開(kāi)始大力發(fā)展欠平衡鉆井技術(shù)，到2007年和2008年已得到規(guī)?；瘧?yīng)用。欠平衡鉆井技術(shù)就是在鉆井過(guò)程中井筒內(nèi)的液柱壓力小于地層的孔隙壓力的一種鉆井技術(shù)。由于配置的鉆井液密度往往大于地層壓力當(dāng)量密度，特別是低壓地層，只有通過(guò)特殊的鉆井液技術(shù)才能達(dá)到欠平衡鉆井的目的。目前，降低井筒液柱壓力的主要方法有使用氣體、充氣、泡沫、固體減輕劑等方法，而這些方法均有各自的缺點(diǎn)，如費(fèi)用高、設(shè)備龐大、適應(yīng)性差、回收難度大等方面。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，其解決了現(xiàn)有欠平衡鉆井中降低井筒液柱壓力難度大的問(wèn)題，且能保護(hù)其葉片。
本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，
包括上接頭、定子、下接頭、轉(zhuǎn)子和不少于一個(gè)且外徑尺寸大于轉(zhuǎn)子外徑的扶正器；上接頭
的下端固定連接有定子或與定子為一體，定子的下端固定安裝有下接頭，定子的外部套裝
有能相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的上端安裝在上接頭的中部外側(cè)，轉(zhuǎn)子的下端安裝在下接
頭的中部外側(cè)，轉(zhuǎn)子的外側(cè)有扶正器安裝槽，扶正器通過(guò)扶正器安裝槽安裝在轉(zhuǎn)子上并能
相對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；上接頭的內(nèi)部有上腔，下接頭的內(nèi)部有下腔，轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁與定子的外壁之間
形成轉(zhuǎn)子空腔，上接頭的下部有連通上腔與轉(zhuǎn)子空腔的上內(nèi)孔，下接頭的上部有連通下腔
與轉(zhuǎn)子空腔的下內(nèi)孔；轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上有不少于兩個(gè)的內(nèi)渦輪葉片，轉(zhuǎn)子的外側(cè)有不少于兩
個(gè)的渦輪泵葉片。 下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)
上述扶正器的數(shù)量可為兩個(gè)并且分別位于轉(zhuǎn)子的上部和下部。
上述扶正器的外側(cè)可有不少于三個(gè)的扶正葉片。 上述轉(zhuǎn)子的上端可通過(guò)上密封套安裝在上接頭的中部外側(cè)，轉(zhuǎn)子的下端可通過(guò)下密封套安裝在下接頭的中部外側(cè)。 上述上接頭的下端可有上大下小的上錐臺(tái)，轉(zhuǎn)子空腔的上部?jī)?nèi)壁上對(duì)應(yīng)上錐臺(tái)的
位置有上大下小的上錐面并與上錐臺(tái)相配合；下接頭的上端可有上小下大的下錐臺(tái)，轉(zhuǎn)子
空腔的下部?jī)?nèi)壁上對(duì)應(yīng)下錐臺(tái)的位置有上小下大的下錐面并與下錐臺(tái)相配合。 上述內(nèi)渦輪葉片的數(shù)量可為九個(gè)并均布于轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上。 上述渦輪泵葉片的數(shù)量可為十八個(gè)并均布于轉(zhuǎn)子的外側(cè)。 上述扶正葉片的數(shù)量可為八個(gè)并均布于扶正器的外側(cè)。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，其通過(guò)轉(zhuǎn)子外的扶正器來(lái)保護(hù)渦輪泵葉片，通過(guò)轉(zhuǎn)子內(nèi)的循環(huán)鉆井液推動(dòng)轉(zhuǎn)子內(nèi)壁上的內(nèi)渦輪葉片，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子及其外側(cè)的渦輪泵葉片繞定子轉(zhuǎn)動(dòng)以排出井筒環(huán)空內(nèi)液體，從而降低鉆井作業(yè)時(shí)井筒環(huán)空液柱的壓力，達(dá)到欠平衡鉆井、提高鉆井速度和鉆井效率的目的，還能大量減少鉆井液化學(xué)藥劑的使用、降低成本，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保、便于制造的特點(diǎn)。
四

附圖1為本發(fā)明最佳實(shí)施例的主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為附圖1中A-A處的剖視放大結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖中的編碼分別為1為上接頭，2為定子，3為下接頭，4為轉(zhuǎn)子，5為上腔，6為下腔，7為轉(zhuǎn)子空腔，8為上內(nèi)孔，9為下內(nèi)孔，10為內(nèi)渦輪葉片，11為渦輪泵葉片，12為上密封套，13為下密封套，14為上錐臺(tái)，15為上錐面，16為下錐臺(tái)，17為下錐面，18為扶正器，19為扶正器安裝槽，20為扶正葉片。
五具體實(shí)施例方式
本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實(shí)際情況來(lái)確定具體的實(shí)施方式。 下面結(jié)合最佳實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述 如附圖1、2所示，該扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵包括上接頭1、定子2、下接頭3、轉(zhuǎn)子4和不少于一個(gè)且外徑尺寸大于轉(zhuǎn)子4外徑的扶正器18 ;上接頭1的下端固定連接有定子2或與定子2為一體，定子2的下端固定安裝有下接頭3，定子2的外部套裝有能相對(duì)定子2轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子4，轉(zhuǎn)子4的上端安裝在上接頭1的中部外側(cè)，轉(zhuǎn)子4的下端安裝在下接頭3的中部外側(cè)，轉(zhuǎn)子4的外側(cè)有扶正器安裝槽19，扶正器18通過(guò)扶正器安裝槽19安裝在轉(zhuǎn)子4上并能相對(duì)轉(zhuǎn)子4轉(zhuǎn)動(dòng)；上接頭1的內(nèi)部有上腔5，下接頭3的內(nèi)部有下腔6，轉(zhuǎn)子4的內(nèi)壁與定子2的外壁之間形成轉(zhuǎn)子空腔7，上接頭1的下部有連通上腔5與轉(zhuǎn)子空腔7的上內(nèi)孔8，下接頭3的上部有連通下腔6與轉(zhuǎn)子空腔7的下內(nèi)孔9 ;轉(zhuǎn)子4的內(nèi)壁上有不少于兩個(gè)的內(nèi)渦輪葉片10，轉(zhuǎn)子4的外側(cè)有不少于兩個(gè)的渦輪泵葉片11。轉(zhuǎn)子4與其外部的井筒壁或套管壁之間構(gòu)成泵腔，在鉆井過(guò)程中，通過(guò)上腔5向轉(zhuǎn)子空腔7內(nèi)注入循環(huán)鉆井液，利用循環(huán)鉆井液的沖力作為動(dòng)力源來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子4高速運(yùn)轉(zhuǎn)，使得轉(zhuǎn)子4帶動(dòng)渦輪泵葉片ll轉(zhuǎn)動(dòng)，將井筒或套管內(nèi)的鉆井液向上運(yùn)輸，這樣無(wú)須安裝井下特殊動(dòng)力，就可向地面抽吸鉆井液降低鉆井作業(yè)過(guò)程中井筒環(huán)空液柱的壓力，以實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井和提高鉆井速度的目的。扶正器18能夠防止渦輪泵葉片11的外端磨損和碰撞到井壁上，從而延長(zhǎng)其使用壽命。
如附圖1、2所示，扶正器18的數(shù)量為兩個(gè)并且分別位于轉(zhuǎn)子4的上部和下部。上下兩個(gè)扶正器18能夠更好地保護(hù)轉(zhuǎn)子4。 如附圖1、2所示，扶正器18的外側(cè)有不少于三個(gè)的扶正葉片20。扶正葉片20之間的空間能夠使扶正器18處積聚的泥沙等雜物落下，不會(huì)因?yàn)槎氯绊戅D(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動(dòng)。
如附圖1、2所示，轉(zhuǎn)子4的上端通過(guò)上密封套12安裝在上接頭1的中部外側(cè)，轉(zhuǎn)子4的下端通過(guò)下密封套13安裝在下接頭3的中部外側(cè)。通過(guò)上密封套12和下密封套13能夠使轉(zhuǎn)子4自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
4
如附圖1、2所示，上接頭1的下端有上大下小的上錐臺(tái)14，轉(zhuǎn)子空腔7的上部?jī)?nèi)壁上對(duì)應(yīng)上錐臺(tái)14的位置有上大下小的上錐面15并與上錐臺(tái)14相配合；下接頭3的上端有上小下大的下錐臺(tái)16，轉(zhuǎn)子空腔7的下部?jī)?nèi)壁上對(duì)應(yīng)下錐臺(tái)16的位置有上小下大的下錐面17并與下錐臺(tái)16相配合。通過(guò)上錐臺(tái)14與上錐面15、下錐臺(tái)16與下錐面17的配合，能夠使轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動(dòng)保持平穩(wěn)，同時(shí)保持轉(zhuǎn)子空腔7的密封性。 如附圖1、2所示，內(nèi)渦輪葉片10的數(shù)量為九個(gè)并均布于轉(zhuǎn)子4的內(nèi)壁上。轉(zhuǎn)子4
的內(nèi)渦輪葉片IO數(shù)由地層因素和系統(tǒng)的水力參數(shù)而定，內(nèi)渦輪葉片10的數(shù)量越少，轉(zhuǎn)子4
的轉(zhuǎn)速越高，但扭矩也越小。在通常情況下，使內(nèi)渦輪葉片10的數(shù)量為九個(gè)，能夠使轉(zhuǎn)子4
既有較高的轉(zhuǎn)速同時(shí)扭矩也較為合適，便于將井筒或套管內(nèi)的鉆井液向上運(yùn)輸。 如附圖1、2所示，渦輪泵葉片11的數(shù)量為十八個(gè)并均布于轉(zhuǎn)子4的外側(cè)。以保證
井筒或套管內(nèi)的鉆井液的排出有較高的效率。 如附圖1、2所示，扶正葉片20的數(shù)量為八個(gè)并均布于扶正器18的外側(cè)。以保證扶正器18既有較好的強(qiáng)度，又便于積聚的泥沙等雜物落下。 以上技術(shù)特征構(gòu)成了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和最佳實(shí)施效果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要的技術(shù)特征，來(lái)滿足不同情況的需求。 本發(fā)明最佳實(shí)施例的工作過(guò)程是首先，將本發(fā)明的上接頭1與上部鉆具連接好，下接頭3與下部鉆具連接好，并和鉆具一起下入井內(nèi)，注意禁止將本發(fā)明下入到大肚子、縮徑、易塌、易漏等復(fù)雜井段，下放時(shí)控制其下放速度；其次，到本發(fā)明達(dá)到預(yù)定的井深位置時(shí)，開(kāi)泵循環(huán)，充分清洗井底，清除井底的巖屑沉淀或堆積；此時(shí)，循環(huán)鉆井液通過(guò)上部鉆具進(jìn)入上腔5，通過(guò)上內(nèi)孔8流入轉(zhuǎn)子空腔7內(nèi)并推動(dòng)內(nèi)渦輪葉片10轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子4繞定子2軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子4又帶動(dòng)其外側(cè)的渦輪泵葉片ll轉(zhuǎn)動(dòng)，將井筒或套管內(nèi)的鉆井液向上運(yùn)輸而從鉆具外的環(huán)空流出地面，同時(shí)轉(zhuǎn)子空腔7內(nèi)的鉆井液從下內(nèi)孔9流入下腔6并進(jìn)入下部鉆具，然后從鉆具外的環(huán)空流出地面；最后，鉆進(jìn)完成后，將本發(fā)明起出，用清水循環(huán)，清洗干凈內(nèi)部鉆井液。
權(quán)利要求
一種扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，其特征在于包括上接頭、定子、下接頭、轉(zhuǎn)子和不少于一個(gè)且外徑尺寸大于轉(zhuǎn)子外徑的扶正器；上接頭的下端固定連接有定子或與定子為一體，定子的下端固定安裝有下接頭，定子的外部套裝有能相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的上端安裝在上接頭的中部外側(cè)，轉(zhuǎn)子的下端安裝在下接頭的中部外側(cè)，轉(zhuǎn)子的外側(cè)有扶正器安裝槽，扶正器通過(guò)扶正器安裝槽安裝在轉(zhuǎn)子上并能相對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；上接頭的內(nèi)部有上腔，下接頭的內(nèi)部有下腔，轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁與定子的外壁之間形成轉(zhuǎn)子空腔，上接頭的下部有連通上腔與轉(zhuǎn)子空腔的上內(nèi)孔，下接頭的上部有連通下腔與轉(zhuǎn)子空腔的下內(nèi)孔；轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上有不少于兩個(gè)的內(nèi)渦輪葉片，轉(zhuǎn)子的外側(cè)有不少于兩個(gè)的渦輪泵葉片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，其特征在于扶正器的數(shù)量為兩個(gè)并且分別位于轉(zhuǎn)子的上部和下部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，其特征在于扶正器的外側(cè)有不少于三個(gè)的扶正葉片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，其特征在于轉(zhuǎn)子的上端通過(guò)上密封套安裝在上接頭的中部外側(cè)，轉(zhuǎn)子的下端通過(guò)下密封套安裝在下接頭的中部外
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，其特征在于轉(zhuǎn)子的上端通過(guò)上密封套安裝在上接頭的中部外側(cè)，轉(zhuǎn)子的下端通過(guò)下密封套安裝在下接頭的中部外側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，其特征在于上接頭的下端有上大下小的上錐臺(tái)，轉(zhuǎn)子空腔的上部?jī)?nèi)壁上對(duì)應(yīng)上錐臺(tái)的位置有上大下小的上錐面并與上錐臺(tái)相配合；下接頭的上端有上小下大的下錐臺(tái)，轉(zhuǎn)子空腔的下部?jī)?nèi)壁上對(duì)應(yīng)下錐臺(tái)的位置有上小下大的下錐面并與下錐臺(tái)相配合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，其特征在于上接頭的下端有上大下小的上錐臺(tái)，轉(zhuǎn)子空腔的上部?jī)?nèi)壁上對(duì)應(yīng)上錐臺(tái)的位置有上大下小的上錐面并與上錐臺(tái)相配合；下接頭的上端有上小下大的下錐臺(tái)，轉(zhuǎn)子空腔的下部?jī)?nèi)壁上對(duì)應(yīng)下錐臺(tái)的位置有上小下大的下錐面并與下錐臺(tái)相配合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，其特征在于內(nèi)渦輪葉片的數(shù)量為九個(gè)并均布于轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，其特征在于渦輪泵葉片的數(shù)量為十八個(gè)并均布于轉(zhuǎn)子的外側(cè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，其特征在于扶正葉片的數(shù)量為八個(gè)并均布于扶正器的外側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油鉆井中抽吸井筒環(huán)空內(nèi)鉆井液的泵技術(shù)領(lǐng)域，是一種扶正式井下環(huán)空抽吸渦輪泵，其包括上接頭、定子、下接頭、轉(zhuǎn)子和不少于一個(gè)且外徑尺寸大于轉(zhuǎn)子外徑的扶正器；上接頭的下端固定連接有定子或與定子為一體，定子的外部套裝有能相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，其通過(guò)轉(zhuǎn)子外的扶正器來(lái)保護(hù)渦輪泵葉片，通過(guò)轉(zhuǎn)子內(nèi)的循環(huán)鉆井液推動(dòng)轉(zhuǎn)子內(nèi)壁上的內(nèi)渦輪葉片，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子及其外側(cè)的渦輪泵葉片繞定子轉(zhuǎn)動(dòng)以排出井筒環(huán)空內(nèi)液體，從而降低鉆井作業(yè)時(shí)井筒環(huán)空液柱的壓力，達(dá)到欠平衡鉆井、提高鉆井速度和鉆井效率的目的，還能大量減少鉆井液化學(xué)藥劑的使用、降低成本，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保、便于制造的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B21/08GK101761485SQ200910113610
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者丁紅, 何媛媛, 孫鈺杰, 席梅卿, 張克明 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司吐哈鉆井工藝研究院