專利名稱：用于泥漿馬達(dá)的鎖緊離合器的制作方法
用于泥漿馬達(dá)的鎖緊離合器
背景技術(shù)：
通常執(zhí)行地下鉆井操作以定位(勘探)或回收(開采)地下烴沉積物。這些操作中的大部分包括用于驅(qū)動被稱為鉆柱的多個(gè)相互連接的鉆桿的基于海上或陸地的鉆機(jī)。鉆機(jī)地面處的大型馬達(dá)將扭矩和旋轉(zhuǎn)施加到鉆柱，并且鉆柱部件的重量提供向下的軸向力。在鉆柱的遠(yuǎn)端處安裝本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的鉆井設(shè)備集合作為底部鉆具組合(“BHA”)。 典型地，BHA可以包括鉆頭、鉆鋌、扶正器、擴(kuò)眼器、泥漿馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向儀、隨鉆測量傳感器以及在地下鉆井中有用的任何其它裝置。當(dāng)大多數(shù)鉆井操作沿垂直方向開始時(shí)，井眼沒有始終沿著所述井眼的整個(gè)深度保持該垂直軌跡。通常，由于鉆柱具有沿著最小阻力的路徑的自然趨勢，因此地下地層中的變化可能導(dǎo)致井眼偏離垂直方向。例如，如果遇到軟的容易鉆孔的地層凹穴，則BHA和連接的鉆柱可能會偏轉(zhuǎn)，并且與相對較硬的地層相比更容易前進(jìn)到該較軟的地層中。雖然鉆柱和 BHA部件在較短的長度處相對不易彎曲，但是鉆柱和BHA部件在較長的長度上變得略微易彎曲。當(dāng)井眼軌跡偏差典型地表現(xiàn)為每鉆一百英尺角度的角度改變量(即，“造斜”)時(shí)，肉眼難以覺察到井斜。然而，超過幾千英尺的距離上的井斜可能是顯著的。此外，應(yīng)該理解的是許多井眼軌跡如今理想的是包括規(guī)劃的井斜。例如，在生產(chǎn)層包括水平巖層的地層中，水平地鉆出穿過該巖層的單個(gè)偏斜孔與幾個(gè)垂直孔相比可以提供更有效的生產(chǎn)量。此外，在一些情況下，優(yōu)選的是鉆出單個(gè)垂直主井，并且具有從所述垂直主井分支出來的幾個(gè)水平井以充分地到達(dá)和開發(fā)地層的所有烴沉積物。因此，相當(dāng)多的時(shí)間和資源已經(jīng)致力于開發(fā)和優(yōu)化定向鉆井能力。典型的定向鉆井方案包括BHA中的各種機(jī)構(gòu)和設(shè)備以選擇性地使鉆柱從其初始軌跡轉(zhuǎn)向。一種這樣的方案包括使用將彎外殼裝置與底部鉆具組合結(jié)合的泥漿馬達(dá)。在標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)鉆井實(shí)施中，鉆柱從所述地面旋轉(zhuǎn)以將扭矩施加到鉆頭以下。另一方面，使用連接到底部鉆具組合的泥漿馬達(dá)可以從所述泥漿馬達(dá)將扭矩施加到鉆頭，從而消除對使鉆柱從所述地面旋轉(zhuǎn)的需求。雖然存在許多種泥漿馬達(dá)時(shí)，但是大多數(shù)可以被分成渦輪泥漿馬達(dá) (即，渦輪鉆具)或容積式泥漿馬達(dá)。不用考慮設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，大多數(shù)泥漿馬達(dá)都通過將高壓鉆井泥漿流轉(zhuǎn)換成機(jī)械能來工作。油田應(yīng)用中使用的鉆井泥漿典型地通過鉆柱的孔被以高壓抽吸到井底的鉆頭。一旦到達(dá)鉆頭處，鉆井泥漿就會通過多個(gè)噴嘴傳送到井眼，其中鉆井泥漿流冷卻、潤滑和清潔鉆屑從而遠(yuǎn)離鉆頭的切削面。一旦鉆井泥漿被排出，則允許鉆井泥漿通過井眼(即，地層或套管柱的內(nèi)徑)與鉆柱的外輪廓之間形成的環(huán)狀空間返回到地面。承載有鉆屑的鉆井泥漿返回到地面。當(dāng)使用泥漿馬達(dá)時(shí)，不需要使鉆柱旋轉(zhuǎn)以使鉆頭相對于井眼旋轉(zhuǎn)。相反，當(dāng)鉆頭穿過地層時(shí)，允許位于泥漿馬達(dá)上方的鉆柱“滑動”到井眼中。如上所述，彎外殼可以和泥漿馬達(dá)一起使用以定向地鉆井眼。彎外殼除了其中包含低角度彎曲部之外可以類似于BHA的通常部分。此外，彎外殼可以為連接到泥漿馬達(dá)上方的單獨(dú)部件(即，彎接頭)，或者本身可以為馬達(dá)殼體的一部分。
通過BHA中的各種測量和遙測裝置，地面上的鉆井操作者能夠確定彎外殼中的彎頭被定向到哪個(gè)方向。鉆井操作者接著可以旋轉(zhuǎn)鉆柱，直到所述彎頭沿著期望的井斜的方向且鉆柱旋轉(zhuǎn)停止為止。鉆井操作者然后啟動泥漿馬達(dá)，并且僅通過使用泥漿馬達(dá)驅(qū)動鉆頭使得鉆柱在沒有旋轉(zhuǎn)的情況下前進(jìn)(即，滑動)到BHA后面的井眼中來鉆偏斜井眼。當(dāng)換向完成且再次需要“直”軌跡時(shí)，鉆井操作者連續(xù)地旋轉(zhuǎn)整個(gè)鉆柱以消除彎外殼對鉆柱軌跡的定向影響。當(dāng)再次需要改變軌跡時(shí)，鉆柱的旋轉(zhuǎn)停止，BHA再次被定向到所需方向上，并且泥漿馬達(dá)沿該軌跡鉆近，同時(shí)鉆柱的其余部分滑動到井眼中。當(dāng)鉆柱的旋轉(zhuǎn)停止且BHA的向前前進(jìn)通過泥漿馬達(dá)而繼續(xù)時(shí)，通過泥漿馬達(dá)和彎外殼進(jìn)行定向鉆井出現(xiàn)一個(gè)缺陷。在這些時(shí)段期間，鉆柱在對井眼進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)一步地滑動到井眼中，并且不會享有能夠旋轉(zhuǎn)以防止鉆柱卡在地層中的益處。具體地，這種操作可能帶來增加使鉆柱將卡在井眼中的風(fēng)險(xiǎn)，并且將需要昂貴的打撈操作以取出鉆柱和BHA。近年來，在致力于與沒有旋轉(zhuǎn)的鉆井有關(guān)的問題中，已經(jīng)開發(fā)出旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng) (“RSS”)。在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)中，BHA軌跡偏轉(zhuǎn)，同時(shí)鉆柱繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因而，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)大致分為兩個(gè)類型，推進(jìn)鉆頭系統(tǒng)和面向鉆頭系統(tǒng)。在推進(jìn)鉆頭RSS中，一組可膨脹止推力塊從BHA側(cè)向地延伸以將鉆柱推動和偏壓到預(yù)定軌跡中。一種這樣的系統(tǒng)的實(shí)例記載在美國專利第5，168,941號中。為了在鉆柱旋轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行該操作，可膨脹推進(jìn)器從公知的鉆井鉆具組合的對地靜止部分延伸。對地靜止部件不會相對于地層旋轉(zhuǎn)，而鉆柱的其余部分旋轉(zhuǎn)。當(dāng)對地靜止部分保持沿著基本上一致的方向時(shí)，地面上的操作者可以通過可膨脹推進(jìn)器相對于對地靜止部分的位置將BHA的其余部分引導(dǎo)到預(yù)定軌跡中。相比之下，面向鉆頭RSS包括在組件內(nèi)的鉸接定向單元，以使BHA的其余部分“面向”預(yù)定軌跡中。這種系統(tǒng)的實(shí)例記載在美國專利號6，092，610和5，875，859中。如同推進(jìn)鉆頭RSS —樣，面向鉆頭系統(tǒng)的定向單元位于對地靜止鉆鋌上或者具有機(jī)械或電子的對地靜止基準(zhǔn)面，使得鉆井操作者知道BHA軌跡將沿著哪個(gè)方向。代替一組側(cè)向延伸的推進(jìn)器，面向鉆頭RSS典型地包括液壓或機(jī)械致動器，以將鉸接定向單元引導(dǎo)到預(yù)定軌跡中。同樣地，泥漿馬達(dá)可以和RSS定向鉆井系統(tǒng)一起使用。具體地，在特定的情況下， 當(dāng)RSS和鉆頭由泥漿馬達(dá)驅(qū)動時(shí)，鉆頭可以鉆得較快，從而使得旋轉(zhuǎn)速度與僅僅由鉆柱提供的旋轉(zhuǎn)速度相比更大。在這種布置中，鉆柱可以以相對低的速度旋轉(zhuǎn)以防止鉆柱卡在井眼中，同時(shí)定位在RSS組件上方的泥漿馬達(dá)輸出軸(即，轉(zhuǎn)子)以較高的速度驅(qū)動鉆頭。同樣地，容積式泥漿馬達(dá)(“PDM”)在鉆頭處利用莫依諾原理將高壓鉆井液的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，該容積式泥漿馬達(dá)的一個(gè)早期的實(shí)例在美國專利第4，187，918號中給出。 PDM典型地使用連接到鉆柱的末端的螺旋形定子，并且具有接合在所述定子中并通過主動軸連接到BHA的其余部分的相應(yīng)的偏心螺旋形轉(zhuǎn)子。同樣地，流動通過鉆柱的孔的受壓鉆井液接合定子和轉(zhuǎn)子，因此在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生合扭矩，所述合扭矩接著被傳送到鉆頭下面。歷史上容積式泥漿馬達(dá)已經(jīng)表現(xiàn)出具有低速度但具有至鉆頭的高扭矩輸出的特征。同樣地，PDM 的特征通常最適合于和牙輪鉆頭以及聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)鉆頭一起使用。此外，由于 PDM的轉(zhuǎn)子的偏心運(yùn)動，公知的是PDM產(chǎn)生大的橫向振動，這可能會損壞其它鉆柱部件。相比之下，渦輪泥漿馬達(dá)使用用于向鉆頭提供旋轉(zhuǎn)力的一個(gè)或多個(gè)渦輪動力部分。每一個(gè)動力部分由非移動式定子葉片以及包括機(jī)械地連接到轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動葉片的轉(zhuǎn)子組件構(gòu)成。優(yōu)選地，動力部分設(shè)計(jì)成使得定子臺(stator stage)的葉片將鉆井泥漿流引導(dǎo)到相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片中以提供旋轉(zhuǎn)。可以為單個(gè)工件或者可以包括兩個(gè)或更多個(gè)諸如撓性軸和輸出軸的聯(lián)動軸的轉(zhuǎn)子軸最終連接到鉆頭并驅(qū)動鉆頭。因此，流入轉(zhuǎn)子葉片的高速鉆井泥漿引起轉(zhuǎn)子和鉆頭相對于定子外殼旋轉(zhuǎn)。歷史上，渦輪泥漿馬達(dá)已經(jīng)表現(xiàn)為具有高速但具有至鉆頭的低扭矩輸出的特征。此外，由于高速以及沒有設(shè)計(jì)任何在偏心路徑中移動的轉(zhuǎn)子部件，因此渦輪泥漿馬達(dá)的輸出典型地更平穩(wěn)且認(rèn)為適于金剛石切削刀鉆頭。通常，發(fā)動機(jī)組件的“定子”部分為發(fā)動機(jī)主體的連接到鉆柱和BHA的其余部分并以與所述其余部分相同的速度旋轉(zhuǎn)的一部分。然而，由于渦輪泥漿馬達(dá)的特征為低扭矩輸出，因此連接到所述渦輪泥漿馬達(dá)的鉆頭在遇到特定的地層時(shí)更容易變得被卡住。這出現(xiàn)在使鉆頭旋轉(zhuǎn)所需的扭矩變得大于馬達(dá)葉片能夠產(chǎn)生的扭矩。由于鉆頭在“旋轉(zhuǎn)”鉆井(即，僅利用鉆柱的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動鉆頭的鉆井)期間被卡住，因此通常是通過整個(gè)鉆柱在地面上施加大的扭矩以釋放鉆頭。然而，在使用井下馬達(dá)的BHA中，轉(zhuǎn)子與定子之間的旋轉(zhuǎn)可以防止扭矩從鉆柱傳送到鉆頭。因此，僅有可以傳送到卡住的鉆頭以釋放鉆頭的扭矩為泥漿馬達(dá)能夠產(chǎn)生的扭矩。由于渦輪泥漿馬達(dá)產(chǎn)生相對低的扭矩，因此渦輪泥漿馬達(dá)不能移去卡住的鉆頭。已經(jīng)嘗試建立在鉆頭變得被卡住的情況下用于將馬達(dá)或渦輪殼體鎖定到轉(zhuǎn)子軸的裝置，包括美國專利 2，167，019,4, 232，751,4, 253，532,4, 276，944,4, 299，296 和 4，632，193。這些裝置通常需要從地面插入，例如拉動鉆柱或推在鉆柱上或者控制流體流
量，以接合離合器裝置。其它參考文獻(xiàn)公開了“單向離合器”裝置，所述單向離合器具有用于在主體旋轉(zhuǎn)且鉆頭停轉(zhuǎn)時(shí)自動將轉(zhuǎn)子鎖定到定子的裝置，并且允許轉(zhuǎn)子在鉆頭的速度大于定子速度時(shí)自由旋轉(zhuǎn)。然而，這些裝置不能防止鎖定裝置在正常操作期間(即，當(dāng)鉆頭沒有被卡住且軸以與馬達(dá)主體相比較快的速度旋轉(zhuǎn)時(shí))摩擦配合的轉(zhuǎn)子或定子。因此，除非所述鎖定裝置處于密封環(huán)境并從而能夠防止所述鎖定裝置被鉆井泥漿磨蝕，否則鎖定裝置可能會快速磨損并失去其功能。然而，在渦輪和一些高速泥漿馬達(dá)的相對高的速度下，密封是非常不可靠的，因此大多數(shù)井下渦輪機(jī)和泥漿馬達(dá)以非密封的泥漿潤滑的軸承組件構(gòu)造而成。仍然需要用于防止鉆頭變得被卡住且用于釋放卡住的鉆頭的泥漿馬達(dá)和方法。理想的是能夠?qū)碜糟@柱的扭矩施加到泥漿馬達(dá)的定子并接著將該扭矩從馬達(dá)的定子施加到轉(zhuǎn)子，而不需要操縱鉆柱或流量。此外，有利的是提供一種裝置，所述裝置在鉆頭被卡住且定子自由旋轉(zhuǎn)時(shí)用于使馬達(dá)定子接合到馬達(dá)轉(zhuǎn)子，而在轉(zhuǎn)子以大于定子的轉(zhuǎn)速的特定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)使所述裝置脫離。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種鎖緊離合器，所述鎖緊離合器選擇性地將來自井下工具的定子的扭矩傳遞給井下工具的轉(zhuǎn)子。鎖緊離合器包括設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的至少一個(gè)鎖定爪，其中至少一個(gè)鎖定爪包括負(fù)載路徑、樞轉(zhuǎn)軸線和質(zhì)心。此外，至少一個(gè)鎖定爪通過偏壓機(jī)構(gòu)被偏壓到接合位置，并且至少一個(gè)鎖定爪在位于接合位置時(shí)沿著負(fù)載路徑將來自定子的力傳遞給轉(zhuǎn)子。此外，當(dāng)轉(zhuǎn)子超過脫離速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心力將至少一個(gè)鎖定爪推動到脫離位置。
另一方面，本發(fā)明涉及一種選擇性地將來自井下鉆井馬達(dá)的定子的扭矩傳遞給井下鉆井馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的方法。所述方法包括以下步驟將離合器定位在定子與轉(zhuǎn)子之間，其中離合器包括至少一個(gè)鎖定爪，所述至少一個(gè)鎖定爪可繞著樞轉(zhuǎn)軸線在接合位置與脫離位置之間旋轉(zhuǎn)；和當(dāng)轉(zhuǎn)子的速度超過脫離速度時(shí)，通過離心力使至少一個(gè)鎖定爪從接合位置旋轉(zhuǎn)到脫離位置。此外，所述方法包括以下步驟當(dāng)轉(zhuǎn)子的速度下降到低于脫離速度時(shí)，使至少一個(gè)鎖定爪從脫離位置旋轉(zhuǎn)到接合位置；和當(dāng)至少一個(gè)鎖定爪位于接合位置時(shí)，通過至少一個(gè)鎖定爪的負(fù)載路徑將來自井下鉆井馬達(dá)的定子的扭矩傳遞給井下鉆井馬達(dá)的轉(zhuǎn)子。


本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將從以下說明和所附權(quán)利要求清楚呈現(xiàn)。圖1A-1C顯示根據(jù)在此公開的實(shí)施例的井下工具；圖2A和圖2B顯示根據(jù)在此公開的實(shí)施例的鎖緊離合器；圖2C顯示根據(jù)在此公開的實(shí)施例的圖2A和圖2B的鎖緊離合器的爪；圖3是根據(jù)在此公開的實(shí)施例的位于接合位置的鎖緊離合器的橫截面圖；圖4是根據(jù)在此公開的實(shí)施例的位于脫離位置的鎖緊離合器的橫截面圖；圖5是根據(jù)在此公開的實(shí)施例的鎖緊離合器的立體圖；和圖6A和圖6B顯示根據(jù)在此公開的實(shí)施例的圖5的鎖緊離合器的爪。
具體實(shí)施例方式在一個(gè)方面中，在此公開的實(shí)施例涉及旋轉(zhuǎn)式井下工具。更具體地，在此公開的實(shí)施例涉及用于驅(qū)動鉆頭的井下馬達(dá)組件。更具體地，在此公開的實(shí)施例涉及用于選擇性地接合井下工具的轉(zhuǎn)子與定子以驅(qū)動鉆頭的鎖緊離合器。初始參照圖1A-C，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的井下渦輪式泥漿馬達(dá)軸承 5。具體地，如圖IA所示，井下馬達(dá)軸承組件5由渦輪鉆具驅(qū)動；然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鎖定機(jī)構(gòu)也可以連接到容積式井下馬達(dá)或電動機(jī)，所述馬達(dá)的殼體(即，定子)典型地具有相同的特征，即所述殼體與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)分離。圖IA為渦輪軸承組件的代表圖，所述渦輪軸承組件具有連接到渦輪動力部分的上部連接件15和可連接到鉆頭(未示出)的下部連接件16。殼體2可以包含渦輪機(jī)5的幾個(gè)操作部件(例如，軸頸軸承、止推軸承等)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不需要進(jìn)一步公開的情況下將能夠設(shè)計(jì)所述部件。優(yōu)選地，上部連接件15相對于殼體2旋轉(zhuǎn)地固定，而下連接件16相對于轉(zhuǎn)子1可旋轉(zhuǎn)地固定(圖IB和圖IC中可看出)。渦輪式井下馬達(dá)5通過經(jīng)由鉆柱將鉆井液抽吸到環(huán)狀空間10中進(jìn)行操作。鉆井液流被引導(dǎo)通過多個(gè)渦輪葉片(在上部連接件15的上方位于渦輪動力部分中，未示出)， 以便在轉(zhuǎn)子1上提供旋轉(zhuǎn)力。在鉆井液被渦輪葉片使用之后，鉆井液通過第二環(huán)狀空間11 并繼續(xù)通過下部連接件16排出渦輪式井下馬達(dá)5。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)用于提供旋轉(zhuǎn)力的適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)部分。為了選擇性地將來自殼體2的扭矩傳送到轉(zhuǎn)子1，在此公開的實(shí)施例使用鎖定機(jī)構(gòu)以選擇性地在殼體2與轉(zhuǎn)子1之間提供旋轉(zhuǎn)連接。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，鎖定機(jī)構(gòu)可以為鎖緊離合器，所述鎖緊離合器可以被稱為單向離合器。如上所述，當(dāng)井下馬達(dá)在鉆井期間停止時(shí)，或者當(dāng)鉆頭變得被卡住時(shí)，可能需要從殼體2傳遞扭矩到轉(zhuǎn)子1。圖IC顯示根據(jù)在此公開的實(shí)施例的鎖定機(jī)構(gòu)的詳細(xì)視圖。在該實(shí)施例中，鎖定機(jī)構(gòu)被設(shè)置在轉(zhuǎn)子1的下端處(圖IA中顯示出渦輪式井下馬達(dá)5上的位置)。將鎖定機(jī)構(gòu)定位在轉(zhuǎn)子1的下端上的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于轉(zhuǎn)子1在其下端處可以最堅(jiān)固。 圖IB中顯示了轉(zhuǎn)子1的上端的相對尺寸。在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子1的下端與上端相比能夠經(jīng)受三倍到四倍的扭矩量。將鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)置在下端處還能夠防止大量扭矩通過轉(zhuǎn)子1的其它較弱部分被傳遞。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，鎖定機(jī)構(gòu)在不背離在此公開的實(shí)施例的保護(hù)范圍的情況下也可以設(shè)置在井下馬達(dá)的其它位置(包括上端)。參照圖1C，顯示了可以根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用的鎖緊離合器20。鎖緊離合器20被設(shè)計(jì)成根據(jù)轉(zhuǎn)子1與殼體2之間的相對旋轉(zhuǎn)接合。當(dāng)井下馬達(dá)在鉆井期間正確地操作時(shí)，轉(zhuǎn)子1將以與殼體2相比較高的速度(例如，1000轉(zhuǎn)/分鐘)轉(zhuǎn)動，其中所述殼體可以以基本上恒定的低速(例如，40轉(zhuǎn)/分鐘)轉(zhuǎn)動。如果鉆頭旋轉(zhuǎn)變得受到限制，轉(zhuǎn)子1 緩慢轉(zhuǎn)動或停止轉(zhuǎn)動，但是以鉆柱速度被驅(qū)動的殼體將繼續(xù)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。為了防止鉆頭和馬達(dá)停止，鎖緊離合器20可以被構(gòu)造成在轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)速度不再超過殼體的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)(即，當(dāng)殼體2與轉(zhuǎn)子1之間的相對旋轉(zhuǎn)為零時(shí))，使殼體(即，定子)2與轉(zhuǎn)子1接合并將扭矩從殼體2施加到轉(zhuǎn)子1。當(dāng)出現(xiàn)該情況時(shí)，鎖緊離合器將使旋轉(zhuǎn)殼體與轉(zhuǎn)子機(jī)械接合或連接，并且這時(shí)使鉆頭旋轉(zhuǎn)并使鉆頭被從卡住狀態(tài)釋放出來。接合之后，如果鉆頭被釋放且轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)由于受到渦輪葉片的驅(qū)動而重新開始，則鎖緊離合器20將首先使轉(zhuǎn)子2與殼體1機(jī)械地脫離，然后使轉(zhuǎn)子2與殼體1離心脫離，并因此允許馬達(dá)繼續(xù)正常操作。由于一旦轉(zhuǎn)子1超過鉆柱和殼體的速度，鎖緊離合器20就能夠自己松脫和脫離，因此不需要起出鉆柱以修理或重置馬達(dá)組件。此外，由于離合器在轉(zhuǎn)子的速度超過殼體的速度的任何時(shí)刻都將相對于殼體松脫，因此在相對低的轉(zhuǎn)子速度下，離合器接合裝置將擦過殼體，從而由于鉆井泥漿的磨蝕性質(zhì)而造成顯著的磨損。為了防止過度磨損，離合器被設(shè)計(jì)成一旦達(dá)到給定的旋轉(zhuǎn)速度閾值就保持持續(xù)脫離。下面將更詳細(xì)的說明鎖緊離合器20。參照圖2A和圖2B(其中圖2B是圖2A的分解圖)，顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鎖緊離合器200。鎖緊離合器200被構(gòu)造成使旋轉(zhuǎn)式井下工具201的轉(zhuǎn)子202與定子204(例如，圖1的殼體2、選擇性地接合。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解井下工具201可以為本領(lǐng)域所公知的任何旋轉(zhuǎn)工具，包括但不限于電動機(jī)、渦輪式泥漿馬達(dá)(即，渦輪鉆具)或容積式泥漿馬達(dá)。在顯示的實(shí)施例中，鎖緊離合器200包括安裝在轉(zhuǎn)子202上的托架組件206。當(dāng)托架組件206顯示為由可以接合在轉(zhuǎn)子206上的單個(gè)圓柱形件形成時(shí)，應(yīng)該理解的是所述托架組件在可選實(shí)施方式中可以由繞轉(zhuǎn)子206連接的多個(gè)元件形成。此外，一個(gè)或多個(gè)鍵 207可以插入托架組件206與轉(zhuǎn)子202之間，以將托架組件206旋轉(zhuǎn)地鎖定在轉(zhuǎn)子202上的適當(dāng)位置?？蛇x地，可以根本不需要單獨(dú)的托架組件，而是轉(zhuǎn)子包含保持鎖定爪208所必需的所有結(jié)構(gòu)。此外，托架組件206包括繞著托架組件206沿圓周方向設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)鎖定爪 208。同樣地，爪208優(yōu)選地被構(gòu)造成接合轉(zhuǎn)子202的外周邊中形成的多個(gè)凹部210。爪208 可以通過本領(lǐng)域所公知的任何方法連接到托架組件206，使得每一個(gè)爪208都可以繞著樞轉(zhuǎn)軸線212旋轉(zhuǎn)。例如，圓柱形側(cè)銷216可以插入及鎖定在托架組件206中形成的相應(yīng)開口 220中。偏壓構(gòu)件214可以設(shè)置在每一個(gè)爪208的側(cè)銷216與托架組件206之間，從而向內(nèi)朝向凹部210將爪208偏壓到“接合”位置，使得爪208與轉(zhuǎn)子202中形成的相應(yīng)凹部 210接合。此外，如圖所示，托架端板234接合在爪托架206和爪208的后面以將爪208鎖定到爪托架組件206中。同樣地，托架端板234包括相應(yīng)的開口 220以容納爪208的圓柱形側(cè)銷216。另外，止動銷2 在托架端板234與爪托架206之間延伸，以防止爪208繞著樞轉(zhuǎn)軸線212旋轉(zhuǎn)得太遠(yuǎn)。在可選的實(shí)施例中，圓柱形側(cè)銷216可以不插入開口 220中。相反地，爪208插入托架組件206中，使得圓柱形側(cè)銷216緊鄰?fù)屑芙M件206的內(nèi)表面設(shè)置。如圖5所示，在該實(shí)施例中，爪208包括至少一個(gè)設(shè)置在爪208的至少一側(cè)的延伸部209。延伸部209被構(gòu)造成與托架組件206的內(nèi)徑上形成的相應(yīng)的下部凹陷211接合。因此，在該實(shí)施例中，爪208 可以繞著至少兩個(gè)樞轉(zhuǎn)軸線(圖6B中的A和B)在托架組件206內(nèi)移動，下面將更詳細(xì)地說明。延伸部209與相應(yīng)的下部凹陷211的接合限制爪208在托架組件206內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，從而可防止爪208旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，偏壓構(gòu)件214可以為例如環(huán)繞側(cè)銷216設(shè)置的扭轉(zhuǎn)彈簧。在一個(gè)可選的實(shí)施例中，托架端板234中的切口 222可以形成為引導(dǎo)鉆井液(即，鉆井泥漿)流橫越爪208，使得所述流體流幫助朝向接合位置向內(nèi)偏壓爪208。同樣，爪208的后側(cè)可以被構(gòu)造成使橫過所述后側(cè)的鉆井泥漿的縱向流轉(zhuǎn)向以產(chǎn)生徑向力。在一個(gè)實(shí)施例中，偏壓構(gòu)件214可以被選擇為使得鎖定爪208被偏壓構(gòu)件214提供的預(yù)定扭矩朝向接合位置偏壓。當(dāng)轉(zhuǎn)子202以相對低的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏壓構(gòu)件214的彈力將鎖定爪208的前端232推動到轉(zhuǎn)子202上的相應(yīng)凹部210中，并且將后端240推動成交替地與殼體204上的鎖定凹口 242和與殼體內(nèi)徑218接觸。當(dāng)爪208的后端240旋轉(zhuǎn)經(jīng)過鎖定凹口 242時(shí)，鎖定凹口 242用作用于將爪208從鎖定凹口 242中機(jī)械地驅(qū)動出來的凸輪面。然后，爪208在低速度下僅用作傳統(tǒng)的棘輪機(jī)構(gòu)，其中爪208在接合位置與脫離位置之間交替變化。每一個(gè)爪208都具有通常以M表示的質(zhì)心。如圖所示，質(zhì)心M相對于樞轉(zhuǎn)軸線212偏移距離D。轉(zhuǎn)子202的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，所述離心力作用在質(zhì)心M上。由于質(zhì)心M偏離樞轉(zhuǎn)軸線212 (圖2B)或樞轉(zhuǎn)軸線(圖6B)，因此所述離心力將導(dǎo)致扭矩被施加到鎖定爪208，所述扭矩沿著與偏壓構(gòu)件214施加的扭矩方向相反的方向。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子202 的旋轉(zhuǎn)速度增加時(shí)，每一個(gè)爪208上作用在質(zhì)心M上的離心力增加，并且產(chǎn)生的扭矩相應(yīng)地增加。當(dāng)由作用在每一個(gè)爪208上的離心力產(chǎn)生的扭矩克服了偏壓構(gòu)件214的彈力產(chǎn)生的扭矩時(shí)，爪208不再被推動成與鎖定凹口 242和殼體內(nèi)徑218接觸，從而與機(jī)械的松脫作用相比通過離心作用保持鎖緊離合器200脫離。所述離心力可以由以下公式限定F 離心力=Μ·ι··ω2 (1)其中M為爪的質(zhì)量，r為從爪的質(zhì)心到渦輪軸的中心的距離，ω為渦輪軸的旋轉(zhuǎn)速度。止動銷2 可防止爪208離心旋轉(zhuǎn)得太遠(yuǎn)而與凹部210脫離。由離心力產(chǎn)生的扭矩可以由以下公式限定T站力=F秘力.D ⑵參照圖3和圖4，顯示了分別位于接合位置和脫離位置的鎖緊離合器200的橫截面圖(從底部觀察)。在鉆井操作期間，定子204由于鉆柱旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而如箭頭S所示旋轉(zhuǎn)，并且轉(zhuǎn)子202如箭頭R所示旋轉(zhuǎn)。如圖所示，旋轉(zhuǎn)R和旋轉(zhuǎn)S沿著相同的方向。在正常狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)S與旋轉(zhuǎn)R相比在角速度上顯著地較低。典型地，在鉆井期間，轉(zhuǎn)子202在非常高的速度(例如，400-2000RPM)下以較低扭矩旋轉(zhuǎn)，而定子204和相應(yīng)的殼體230以鉆柱的其余部分的較低速度(例如，大約10-100RPM)和較高扭矩旋轉(zhuǎn)。如以上參照圖2A-2C所述，設(shè)置在鎖定爪208上的偏壓構(gòu)件214朝向定子204中形成的相應(yīng)凹部M2中的接合位置偏壓鎖定爪208。當(dāng)轉(zhuǎn)子202的旋轉(zhuǎn)速度在方向R上增加時(shí)，繞著鎖定爪208的樞轉(zhuǎn)軸線212作用在質(zhì)心M上的離心力根據(jù)上面顯示的公式1增加。一旦轉(zhuǎn)子202的速度達(dá)到脫離速度，作用在鎖定爪208的質(zhì)心M上的離心力大于朝向接合位置推動鎖定爪208的偏壓構(gòu)件214的彈力。鎖定爪208以大于并包括脫離速度的速度繞著樞轉(zhuǎn)軸線212向外旋轉(zhuǎn)，并且后邊緣240從殼體內(nèi)徑218升離。參照圖5、圖6A和圖6B中顯示的實(shí)施例，設(shè)置在鎖定爪208上的偏壓構(gòu)件214朝向定子204中形成的相應(yīng)凹部M2中的接合位置偏壓鎖定爪208(圖幻。當(dāng)轉(zhuǎn)子202的旋轉(zhuǎn)速度在方向R上增加時(shí)，作用在質(zhì)心M上的離心力根據(jù)上面顯示的公式1增加。然而，在該實(shí)施例中，爪208繞著各個(gè)樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)。因此，樞轉(zhuǎn)軸線在此可以被稱為動態(tài)樞轉(zhuǎn)軸線。參照圖6B，顯示根據(jù)在此公開的實(shí)施例的爪208的側(cè)視圖。爪208以低速度繞著樞轉(zhuǎn)軸線A旋轉(zhuǎn)。在該實(shí)施例中，樞轉(zhuǎn)軸線A與爪208的前邊緣232與轉(zhuǎn)子202之間的接觸線相對應(yīng)。一旦轉(zhuǎn)子202的速度達(dá)到脫離速度，作用在鎖定爪208的質(zhì)心M上的離心力就會超過偏壓構(gòu)件214的彈力。鎖定爪208徑向向外移動，直到延伸部209接觸托架組件206 中的下部凹陷211為止。一旦延伸部209接觸下部凹陷211，爪208就會繞著如樞轉(zhuǎn)軸線B 所表示的接觸線在延伸部209與下部凹陷211之間旋轉(zhuǎn)。因此，鎖定爪208以大于并包括脫離速度的速度繞著樞轉(zhuǎn)軸線B向外旋轉(zhuǎn)，并且后邊緣240從殼體內(nèi)徑218升離。因此，在該實(shí)施例中，爪208的樞轉(zhuǎn)軸線可以移動或改變，從而允許爪208在托架組件206內(nèi)更多地運(yùn)動，并且防止接合負(fù)載傳送到托架組件206。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到具有1個(gè)、 2個(gè)或更多個(gè)樞轉(zhuǎn)軸線，爪208根據(jù)爪208、托架組件206和延伸部209的幾何結(jié)構(gòu)繞著所述樞轉(zhuǎn)軸線移動。應(yīng)該注意的是脫離速度包括定子204和轉(zhuǎn)子202 —起的旋轉(zhuǎn)。由于定子204在方向S上旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子202在方向R上旋轉(zhuǎn)，并且轉(zhuǎn)子202由定子204驅(qū)動，因此總旋轉(zhuǎn)速度 (即，R+S)將影響作用在爪的質(zhì)心M上的離心力。轉(zhuǎn)子速度R相對于定子的速度應(yīng)該被限定為轉(zhuǎn)子速度。因此，如果鉆柱以100RPM旋轉(zhuǎn)且鎖緊離合器200的脫離速度為400RPM，則鎖緊離合器在轉(zhuǎn)子速度R在零與300RPM之間時(shí)將機(jī)械地松脫，而在轉(zhuǎn)子速度R超過300RPM 時(shí)將保持脫離。同樣地，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解偏壓構(gòu)件214可以被選擇為使得鎖定爪208在轉(zhuǎn)子202的特定的脫離速度下保持脫離。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，鎖定爪208在大約300到400RPM的總轉(zhuǎn)子速度下可以保持與相應(yīng)的凹部210脫離。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將會認(rèn)識到鎖定爪208的幾何結(jié)構(gòu)和材料特性(例如，密度)可以改變以獲得特定的脫離速度。具體地，質(zhì)心M相對于樞轉(zhuǎn)軸線212的大小和位置可以改變以獲得特定的脫離速度。假設(shè)特定的尺寸限制，有利的是可以由諸如碳化鎢的高密度材料制造鎖定爪208以增加所述鎖定爪的質(zhì)量。參照圖3和圖4，將說明鎖緊離合器200的接合。在鉆頭(未示出)在旋轉(zhuǎn)速度下變得被卡住或減速的情況下，鎖緊離合器200使定子204與轉(zhuǎn)子202接合并將扭矩從定子204傳遞到轉(zhuǎn)子202，以便以下述方式驅(qū)動鉆頭通過地層。當(dāng)轉(zhuǎn)子202的速度減慢時(shí)，作用在鎖定爪208上的離心力減小。當(dāng)轉(zhuǎn)子202的總旋轉(zhuǎn)速度減慢到小于脫離速度時(shí)，由離心力產(chǎn)生的扭矩小于來自偏壓構(gòu)件214的扭矩，并且鎖定爪208由于偏壓構(gòu)件214的彈力繞著所述鎖定爪各自的樞轉(zhuǎn)軸線(圖2B中的212或圖6B中的A、B)旋轉(zhuǎn)，從而將鎖定爪208 的后端240推動到與定子204的內(nèi)徑218以及鎖定凹口 242接觸。當(dāng)轉(zhuǎn)子202繼續(xù)減慢并且鎖定爪208的前邊緣232移動到相應(yīng)的凹部210中時(shí)， 鎖定爪208的后端240徑向向外延伸到與定子204的內(nèi)徑218以及鎖定凹口 242接觸。一旦延伸，只要轉(zhuǎn)子202的旋轉(zhuǎn)速度R超過定子204的旋轉(zhuǎn)速度S，鎖定爪208的后端240將通過形成在定子的內(nèi)徑204上的多個(gè)鎖定凹口 M2 “松脫”。只要總轉(zhuǎn)子速度低于脫離速度，鎖定爪208在轉(zhuǎn)子速度R(如先前相對于定子速度S所限定)為零時(shí)將接合。如此限定的轉(zhuǎn)子速度R為零的狀態(tài)被稱為“接合速度”。鎖定凹口 242優(yōu)選地被構(gòu)造成使得當(dāng)爪208的后端240旋轉(zhuǎn)得比定子204快時(shí)， 爪208的后端240不會干擾轉(zhuǎn)子202的旋轉(zhuǎn)。然而，當(dāng)轉(zhuǎn)子202減慢到接合速度時(shí)，鎖定爪 208由于定子204的鎖定凹口 242接合鎖定爪208的后端240而接合相應(yīng)的凹部210。一旦接合，旋轉(zhuǎn)力(即，扭矩)就會沿著延伸通過爪208的負(fù)載路徑250被從定子204傳遞到轉(zhuǎn)子202。優(yōu)選地，爪208被設(shè)計(jì)成使得負(fù)載路徑250基本上平直地延伸通過鎖定爪208 而沒有彎曲或剪切負(fù)載。因此，定子204提供足夠的扭矩以驅(qū)動轉(zhuǎn)子202，并因此驅(qū)動鉆頭 (未示出)鉆穿地層。一旦難處理的地層被鉆進(jìn)(或鉆壓降低)，驅(qū)動鉆頭的馬達(dá)再次能夠自由加速，因此一旦轉(zhuǎn)子速度R超過定子速度S就使鎖緊離合器200機(jī)械地脫離并自動地進(jìn)入松脫模式。有利地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鉆井有助于防止鉆頭在和井下馬達(dá)一起使用時(shí)變得被卡住。此外，如果鉆頭變得被卡住，則本發(fā)明的實(shí)施例可以用于釋放鉆頭。典型地，當(dāng)使用井下馬達(dá)鉆井時(shí)，鉆柱以低速度旋轉(zhuǎn)，而使鉆頭轉(zhuǎn)動的井下馬達(dá)的軸以較高的速度旋轉(zhuǎn)。 在正常狀態(tài)下，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鎖定機(jī)構(gòu)將保持脫離。然而，在井下馬達(dá)停止或減速到低于確定的速度的情況下，鎖定機(jī)構(gòu)可以接合，使得緩慢旋轉(zhuǎn)的鉆柱可以將扭矩施加到停止的鉆頭。例如，如果鉆柱通過地面旋轉(zhuǎn)工具以100RPM旋轉(zhuǎn)且同時(shí)井下馬達(dá)以200RPM 旋轉(zhuǎn)，則根據(jù)在此公開的實(shí)施例的鎖緊離合器在井下馬達(dá)減速到等于100RPM的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)將接合。由此，來自地面旋轉(zhuǎn)工具的扭矩將被傳遞到軸，以相對于地層保持鉆頭旋轉(zhuǎn)。一旦鉆頭穿透難以處理的地層，井下馬達(dá)可以接著重新獲得并返回到較高的旋轉(zhuǎn)速度，從而將使鎖緊離合器自動地脫離，所述鎖緊離合器初始通過機(jī)械松脫而脫離，然后通過離心力完全保持脫離。雖然已經(jīng)關(guān)于有限的實(shí)施例說明本發(fā)明，但是得益于本發(fā)明的本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認(rèn)識到在不背離本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下可以獲得其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該僅由隨附的權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種鎖緊離合器，所述鎖緊離合器選擇性地將來自井下工具的定子的扭矩傳遞給所述井下工具的轉(zhuǎn)子，所述離合器包括至少一個(gè)鎖定爪，所述至少一個(gè)鎖定爪設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子上，其中所述至少一個(gè)鎖定爪包括負(fù)載路徑、至少一個(gè)樞轉(zhuǎn)軸線和質(zhì)心，其中所述至少一個(gè)鎖定爪通過偏壓機(jī)構(gòu)被偏壓到接合位置；所述至少一個(gè)鎖定爪在位于所述接合位置時(shí)沿著所述負(fù)載路徑將來自所述定子的力傳遞給所述轉(zhuǎn)子；以及當(dāng)所述轉(zhuǎn)子超過脫離速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心力將所述至少一個(gè)鎖定爪推動到脫離位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖緊離合器，其中，所述至少一個(gè)鎖定爪繞著所述至少一個(gè)樞轉(zhuǎn)軸線從所述接合位置旋轉(zhuǎn)到所述脫離位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖緊離合器，其中，所述至少一個(gè)鎖定爪被構(gòu)造成當(dāng)所述轉(zhuǎn)子的總旋轉(zhuǎn)速度不大于所述定子的旋轉(zhuǎn)速度且小于所述脫離速度時(shí)所述至少一個(gè)鎖定爪位于所述接合位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎖緊離合器，其中，所述至少一個(gè)鎖定爪被構(gòu)造成當(dāng)所述轉(zhuǎn)子的總旋轉(zhuǎn)速度大于所述定子的旋轉(zhuǎn)速度且小于所述脫離速度時(shí)，所述至少一個(gè)鎖定爪松脫。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎖緊離合器，其中，所述接合速度與所述脫離速度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎖緊離合器，其中，所述接合速度低于所述脫離速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖緊離合器，其中，所述偏壓機(jī)構(gòu)包括扭轉(zhuǎn)彈簧。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鎖緊離合器，其中，所述扭轉(zhuǎn)彈簧的尺寸形成為在所述轉(zhuǎn)子低于接合速度旋轉(zhuǎn)時(shí)使所述至少一個(gè)鎖定爪移動到所述接合位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖緊離合器，其中，所述偏壓機(jī)構(gòu)包括跨過所述至少一個(gè)鎖定爪的流體流。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖緊離合器，其中，所述井下工具為容積式泥漿馬達(dá)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖緊離合器，其中，所述井下工具為渦輪式泥漿馬達(dá)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖緊離合器，其中，所述井下工具為電動機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖緊離合器，其中，所述定子旋轉(zhuǎn)地固定到鉆柱。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖緊離合器，其中，所述轉(zhuǎn)子包括多個(gè)相應(yīng)的凹部，所述凹部被構(gòu)造成在所述至少一個(gè)鎖定爪位于所述接合位置時(shí)容納所述至少一個(gè)鎖定爪。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖緊離合器，其中，所述定子的內(nèi)徑包括被構(gòu)造成容納所述至少一個(gè)鎖定爪的后端的多個(gè)鎖定凹口。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鎖緊離合器，其中，所述至少一個(gè)鎖定爪的所述后端被構(gòu)造成在所述轉(zhuǎn)子以大于所述定子的速度但小于所述脫離速度的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)跨過所述鎖定凹口松脫。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鎖緊離合器，其中，所述至少一個(gè)鎖定爪的所述后端被構(gòu)造成在所述轉(zhuǎn)子以小于或等于所述定子的旋轉(zhuǎn)速度的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)接合所述鎖定凹口中的一個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖緊離合器，其中，所述至少一個(gè)鎖定爪包括具有大于鋼的密度的材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖緊離合器，其中，所述鎖定爪包括動態(tài)樞轉(zhuǎn)軸線。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的鎖緊離合器，其中，所述動態(tài)樞轉(zhuǎn)軸線根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度的變化從第一軸線位置轉(zhuǎn)變到第二軸線位置。
21.一種選擇性地將來自井下鉆井馬達(dá)的定子的扭矩傳遞給所述井下鉆井馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的方法，所述方法包括以下步驟將離合器定位在所述定子與所述轉(zhuǎn)子之間，其中所述離合器包括能夠繞著樞轉(zhuǎn)軸線在接合位置與脫離位置之間旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)鎖定爪；當(dāng)所述轉(zhuǎn)子的速度超過脫離速度時(shí)，通過離心力使所述至少一個(gè)鎖定爪從所述接合位置旋轉(zhuǎn)到所述脫離位置；當(dāng)所述轉(zhuǎn)子的速度下降到所述脫離速度以下時(shí)，使所述至少一個(gè)鎖定爪從所述脫離位置旋轉(zhuǎn)到所述接合位置；和當(dāng)所述至少一個(gè)鎖定爪位于所述接合位置時(shí)，通過所述至少一個(gè)鎖定爪的負(fù)載路徑將來自所述井下鉆井馬達(dá)的定子的扭矩傳遞給所述轉(zhuǎn)子。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，偏壓構(gòu)件將所述至少一個(gè)鎖定爪推動到所述接合位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎖緊離合器，所述鎖緊離合器選擇性地將來自井下工具的定子的扭矩傳遞給井下工具的轉(zhuǎn)子，所述鎖緊離合器包括設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的至少一個(gè)鎖定爪，其中至少一個(gè)鎖定爪包括負(fù)載路徑、至少一個(gè)樞轉(zhuǎn)軸線和質(zhì)心，其中至少一個(gè)鎖定爪通過偏壓機(jī)構(gòu)被偏壓到接合位置，其中至少一個(gè)鎖定爪在位于接合位置時(shí)沿著負(fù)載路徑將來自定子的力傳遞給轉(zhuǎn)子，并且其中當(dāng)轉(zhuǎn)子超過脫離速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心力將至少一個(gè)鎖定爪推動到脫離位置。
文檔編號F03B13/02GK102209832SQ200880131936
公開日2011年10月5日 申請日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
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