井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆探領(lǐng)域，尤其是一種效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在油井鉆探過程中，常用的是渦輪、螺桿鉆具，但其均存在鉆井效率低的缺陷。
[0003]與渦輪、螺桿鉆具相比，電動鉆具是一種更為有效的驅(qū)動方法，它比渦輪、螺桿鉆具的效率高20%左右，但現(xiàn)有的用于驅(qū)動電動鉆具的電機(jī)存在無法適應(yīng)井下高溫高壓復(fù)雜外界環(huán)境的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，其效率高，且能適應(yīng)井下高溫高壓復(fù)雜的外界環(huán)境。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，包括:外殼，呈筒狀；轉(zhuǎn)子軸，具有中心孔，沿軸向穿設(shè)于外殼內(nèi)，且與外殼之間形成密閉的腔室，轉(zhuǎn)子軸伸出腔室外并能連接負(fù)載；轉(zhuǎn)子，位于腔室內(nèi)，且固定在轉(zhuǎn)子軸上；定子，位于腔室內(nèi)，且套設(shè)于外殼與轉(zhuǎn)子之間；活塞，呈環(huán)形，能軸向滑動地密封套設(shè)于轉(zhuǎn)子軸與外殼之間，活塞位于腔室底部，且能通過滑動平衡腔室內(nèi)外的壓力。
[0006]如上所述的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，其中，井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)還包括:下端蓋，密封套設(shè)于轉(zhuǎn)子軸外，且與外殼下端連接，活塞密封套設(shè)于下端蓋與外殼之間；預(yù)壓力彈簧，沿軸向夾設(shè)在活塞與下端蓋之間。
[0007]如上所述的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，其中，轉(zhuǎn)子為永磁轉(zhuǎn)子，井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)還包括:旋轉(zhuǎn)變壓器，套接在轉(zhuǎn)子軸外，且用于檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置信號；驅(qū)動控制系統(tǒng)，包括:驅(qū)動電路板，與定子電連接，且用于控制電機(jī)的啟停及轉(zhuǎn)速；控制電路板，與旋轉(zhuǎn)變壓器和驅(qū)動電路板電連接，且用于接收旋轉(zhuǎn)位置信號，并依據(jù)旋轉(zhuǎn)位置信號產(chǎn)生驅(qū)動電路板的換向信號。
[0008]如上所述的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，其中，井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)還包括:外筒，密封連接在外殼上方；散熱器，沿軸向穿設(shè)于外筒內(nèi)，驅(qū)動電路板和控制電路板固定在散熱器與外筒之間；上端蓋，密封蓋設(shè)于外筒頂部，一貫通孔沿軸向貫穿上端蓋和散熱器，并與轉(zhuǎn)子軸的中心孔連通。
[0009]如上所述的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，其中，外筒與外殼之間密封連接有連接蓋，轉(zhuǎn)子軸伸入連接蓋，且與連接蓋之間設(shè)有上機(jī)械密封；上機(jī)械密封為內(nèi)裝式機(jī)械密封，上機(jī)械密封的靜環(huán)與連接蓋連接，上機(jī)械密封的動環(huán)與轉(zhuǎn)子軸連接。
[0010]如上所述的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，其中，轉(zhuǎn)子軸穿過下端蓋，且與下端蓋之間設(shè)有下機(jī)械密封；下機(jī)械密封為外裝式機(jī)械密封，下機(jī)械密封的靜環(huán)與下端蓋連接，下機(jī)械密封的動環(huán)與轉(zhuǎn)子軸連接。
[0011]如上所述的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，其中，外殼與轉(zhuǎn)子軸之間套設(shè)有上機(jī)械軸承，外殼與上機(jī)械軸承之間套設(shè)有上軸承固定座，上機(jī)械軸承位于轉(zhuǎn)子上方；外殼與轉(zhuǎn)子軸之間套設(shè)有下機(jī)械軸承，外殼與下機(jī)械軸承之間套設(shè)有下軸承安裝套，下機(jī)械軸承位于轉(zhuǎn)子下方，且位于活塞上方。
[0012]如上所述的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，其中，永磁轉(zhuǎn)子包括固定在轉(zhuǎn)子軸上的磁鋼、以及套設(shè)固定在磁鋼外的護(hù)套，磁鋼為分塊結(jié)構(gòu)，護(hù)套與定子之間具有間隙。
[0013]如上所述的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，其中，定子包括由多個定子疊片疊壓形成的定子疊片組、以及纏繞定子疊片組的繞組，定子疊片組固定在外殼內(nèi)側(cè)。
[0014]如上所述的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，其中，井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)采用單層短距分?jǐn)?shù)槽繞組，且為12槽10極。
[0015]如上所述的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，其中，下端蓋包括盤形的蓋體、以及連接在蓋體端面上的環(huán)形的連接部，蓋體連接在外殼底部，連接部密封套設(shè)于轉(zhuǎn)子軸外，活塞密封套設(shè)于連接部與外殼之間；預(yù)壓力彈簧為多個，且圍繞連接部的外周壁均勻分布，預(yù)壓力彈簧的上端抵靠活塞，預(yù)壓力彈簧的下端抵靠蓋體。
[0016]如上所述的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，其中，活塞與下端蓋之間套設(shè)有內(nèi)環(huán)密封，活塞與外殼之間套設(shè)有外環(huán)密封，內(nèi)環(huán)密封與外環(huán)密封均為齒形滑環(huán)式組合密封。
[0017]本發(fā)明的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是:
[0018]1、本發(fā)明的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，能有效驅(qū)動鉆具，效率高，由于在外殼內(nèi)設(shè)置了用于填充油液的腔室，在腔室底部設(shè)置了活塞，當(dāng)電機(jī)內(nèi)的油液(如變壓器油)受溫度影響膨脹或收縮時，活塞能隨之上下滑動，活塞的移動能保證電機(jī)內(nèi)部與電機(jī)外部的壓力基本一致，平衡內(nèi)外壓力，使密封可靠，保證電機(jī)在巨大的井下溫度和壓力下正常工作；
[0019]2、本發(fā)明的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，由于設(shè)置了預(yù)壓力彈簧，預(yù)壓力彈簧對活塞有一個預(yù)壓緊力或推力，使電機(jī)內(nèi)部的壓力大于外界井液壓力，這樣即使轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)時，與轉(zhuǎn)子軸配合的密封部位泄露，外界的液體也不會進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，保證電機(jī)的絕緣要求，可靠性高，從而能夠適應(yīng)地面和井下巨大的溫度差、以及井下巨大的外界壓力，進(jìn)一步保證電機(jī)在巨大的溫度和環(huán)境壓力下正常工作；
[0020]3、本發(fā)明的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，由于采用高效率的永磁電機(jī)，效率高，體積小，力矩大，能直接驅(qū)動負(fù)載，無減速箱，增加了整體系統(tǒng)可靠性，驅(qū)動控制系統(tǒng)能同時傳送電機(jī)的運(yùn)彳丁狀態(tài)到地面，有利于提尚鉆井效率，能在地面控制井下鉆頭的性能和破巖，能根據(jù)電機(jī)電流參數(shù)變化判定鉆頭工作狀態(tài)，控制鉆井過程，并且不受井下循環(huán)介質(zhì)的影響；
[0021]4、本發(fā)明的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，密封結(jié)構(gòu)可靠，保證電機(jī)能正常工作，結(jié)構(gòu)合理、緊湊，便于加工制造。
【附圖說明】
[0022]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中:
[0023]圖1是本發(fā)明的井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)的示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明中驅(qū)動控制系統(tǒng)的示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明中散熱器的示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明中連接蓋的剖視圖；
[0027]圖5是本發(fā)明中連接蓋的立體圖；
[0028]圖6是本發(fā)明中轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子組合的示意圖；
[0029]圖7是本發(fā)明中上軸承固定座的立體圖；
[0030]圖8是本發(fā)明中上軸承固定座的剖視圖；
[0031]圖9是本發(fā)明中定子疊片組的示意圖；
[0032]圖10是本發(fā)明中定子疊片組的主視圖；
[0033]圖11是本發(fā)明中外殼的剖視圖；
[0034]圖12是本發(fā)明中外殼的立體圖；
[0035]圖13是本發(fā)明中密封保護(hù)裝置的立體圖；
[0036]圖14是本發(fā)明中密封保護(hù)裝置的剖視圖；
[0037]圖15是本發(fā)明中下端蓋的立體圖；
[0038]圖16是本發(fā)明中下端蓋的剖視圖。
[0039]主要元件標(biāo)號說明:
[0040]I上端蓋；2散熱器；201安裝面；202接觸面；3驅(qū)動電路板；
[0041]4控制電路板；5外筒；6連接蓋；601安裝槽；602安裝孔；603安裝孔；
[0042]7防砂圈；8上機(jī)械密封；9轉(zhuǎn)子軸；10旋轉(zhuǎn)變壓器；11上軸承固定座；
[0043]1101上機(jī)械軸承安裝孔；1102定子安裝孔；12上機(jī)械軸承；13磁鋼；
[0044]14護(hù)套；15下機(jī)械軸承；16下軸承安裝套；17下機(jī)械密封；
[0045]18定子疊片組；19繞組；20外殼；21壓環(huán)；22活塞；23外環(huán)密封；
[0046]24內(nèi)環(huán)密封；25預(yù)壓力彈簧；26下端蓋；261蓋體；262連接部；
[0047]2601靜環(huán)安裝處；2602彈性卡圈安裝處；2603外部井液通道；
[0048]2604法蘭螺釘安裝孔。
【具體實(shí)施方式】
[0049]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0050]如圖1所示，本發(fā)明提供一種井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)，用于驅(qū)動鉆具進(jìn)行鉆井作業(yè)，該井下電動鉆具驅(qū)動電機(jī)包括筒狀的外殼20、轉(zhuǎn)子軸9、轉(zhuǎn)子、定子和活塞22，請一并參閱圖11、圖12 ;
[0051]其中，轉(zhuǎn)子軸9具有中心孔，其沿軸向穿設(shè)于外殼20內(nèi)，且與外殼20之間形成密閉的用于填充油液的腔室，轉(zhuǎn)子軸9伸出腔室外并能連接負(fù)載(或鉆頭)，轉(zhuǎn)子軸9的中心孔用于排出鉆井所產(chǎn)生的泥漿，腔室內(nèi)填充的油液較佳為變壓器油，不僅有潤滑、散熱的作用，還具有絕緣和平衡內(nèi)外壓力的作用；轉(zhuǎn)子位于腔室內(nèi)，且固定在轉(zhuǎn)子軸9上，定子位于腔