井底非圆齿轮马达的研究及相关技术难题

刘涛，杨甘生，范孔岳

（中国地质大学（北京）国土资源部深部钻探技术重点实验室，北京 100083）

0 引 言

在地质钻探与石油钻探行业中，钻头的驱动方式一般有两种：地表驱动和井底驱动。在井底驱动方式中，钻头以回转方式为主，冲击方式使用得较少。井底驱动的效率高低取决于井底动力装置的选择类型，现在使用最多的井底动力装置是涡轮钻具（马达）与螺杆钻具（马达），但是这两种钻具又都各有缺点，涡轮钻具钻速太高，输出扭矩过小；螺杆钻具橡胶定子不耐高温、寿命短。为了避免以上两种井底动力装置的不足，我们尝试着研究一种可以克服这两种马达缺点的井底动力装置——井底非圆齿轮马达。

非圆齿轮马达具有低转速、高输出扭矩、抗污染能力强、结构简单、尺寸小、噪声低、重量轻、转速范围宽、运转平稳、脉动量小、功率重量比大、容积效率及机械效率高、使用寿命长等优点［1-2］。其低转速、高输出扭矩的特点，可以保证非圆齿轮马达在钻头与输出轴间不安装减速器等装置，这样就可以缩短钻具的长度；其抗污染能力强的特点，使得其很适宜作为工作环境恶劣地点的动力装置。

非圆齿轮马达由于具有上述如此多的优点，并且已经作为井上马达得到大范围推广使用，如果这些优点也能够在井底发挥，那么其就能够解决螺杆钻具的不耐高温和涡轮钻具的扭矩小、转速高的问题，满足在超深钻探、地热钻探中对井下钻探设备的耐高温和大扭矩输出需求，发挥稳定的工作性能，这样井底非圆齿轮马达的应用将会大大提高井底钻探的效率。……