CN204476267U - 具有造斜功能的井下动力钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于钻水平井和斜井的具有造斜功能的井下动力钻具，解决了动力钻具强度低、摩擦阻力大、钻具使用寿命短的问题。其技术方案是：该钻具由动力部分、弯曲部分、轴承部分组成，其中动力部分为螺杆马达驱动，马达通过万向轴将机械能传递给传动轴，弯曲部分和轴承部分统一于传动轴壳体部分，缩短了钻具的总体尺寸，弯曲部分远离传动轴壳体与万向轴壳体的丝扣连接处，降低了丝扣连接处的压力，弯曲部分的角度为3度。本实用新型满足定向井、水平井、分支井增斜、降斜、稳斜的需要，提高钻具的可靠性、延长钻具使用寿命。

Description

具有造斜功能的井下动力钻具

技术领域

本实用新型涉及一种用于钻水平井和斜井的具有造斜功能的井下动力钻具。

背景技术

随着油田勘探开发的增加和老油田挖潜的需要，井下动力钻具被广泛地应用在定向井、水平井、分支井等石油钻井中。目前有两种主要的钻井模型：一种是旋转模型，一种是滑动模型。旋转模型在钻井过程中使钻头保持直线运动；在钻井过程中，当钻头偏离了预定的钻井轨迹时，滑动模型将使钻头沿着一定角度钻进，并回到预定的轨迹。这种动力钻具能够完成增斜、稳斜或者降斜等多种作业，在一定程度上实现了钻井与井眼轨迹控制的连续性。目前所用导向动力钻具主要由动力部分、弯曲部分、和轴承部分组成，其中弯曲部分多数出现在外壳体螺纹连接处，这样使弯曲部分的压力增加，钻具整体的可靠性降低，从而影响钻井进程；另外钻具弯曲部分和轴承部分采用多处丝扣连接，使钻具的总体尺寸增加，造成钻井效率降低。

基于此，为了满足定向井、水平井、分支井增斜、降斜的需要，提高钻具的可靠性、延长钻具使用寿命，提高钻井效率，提出一种具有造斜功能的井下动力钻具。

发明内容

本实用新型的目的在于：为解决导向动力钻具在弯曲部分压力大、强度低，弯曲外壳和轴承外壳尺寸过长，导致钻具可靠性低、摩擦阻力增大，钻井效率降低等不理想问题，特提供一种具有造斜功能的井下动力钻具。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：具有造斜功能的井下动力钻具，由旁通阀壳体、阀芯、弹簧、阀体、挡圈、防掉接头、防掉螺帽、防掉连杆、动力马达壳体、定子、转子、万向轴壳体、活铰、万向轴连杆、转接头、传动轴外壳、传动轴、上TC静套、上TC动套、半圆键、推力轴承装置、锁母、隔套、下TC静套、下TC动套、密封圈、可换直棱稳定器等组成，其特征在于钻柱、旁通阀壳体、防掉接头、动力马达壳体、万向轴壳体、传动轴壳体，从上至下依次通过丝扣相连；在旁通阀壳体内，阀芯与阀体之间采用间隙配合，弹簧卡在阀芯和阀体之间，旁通阀壳体上的台肩和挡圈将阀体与阀芯卡在中间，阀芯下端有周向均布的通孔，旁通阀壳体上一侧有通孔；防掉接头内，防掉连杆上端和下端与防掉螺帽和转子依次通过丝扣相连，防掉螺帽外径大于防掉接头内台肩的的内径；动力马达壳体内为定子与转子配合，定子紧贴动力马达壳体内壁；转子下端与万向轴上端的活铰安置在万向轴壳体内，并通过丝扣相连；活铰、球座、大球、压圈、锁紧套、橡胶护套、万向轴连杆一起组成万向轴，万向轴为球瓣式万向轴，压圈压在万向轴连杆上，锁紧套上有台肩，锁紧套与活铰通过丝扣相连，并将橡胶护套、压圈和万向轴连杆与活铰固定在一起；球座装在活铰内，使大球装在球座和万向轴连杆之间，万向轴上下两端为对称结构，万向轴下端与转接头安置在传动轴壳体内，并通过丝扣相连；转接头侧面开有液流通孔，其下端与传动轴通过丝扣相连；弯曲部分位于传动轴承壳体上，并远离万向轴壳体与传动轴壳体丝扣连接处，弯曲的角度为3度；传动轴壳体、推力轴承组合、上TC静套、上TC动套、下TC静套、下TC动套、半圆键、隔套、锁母构成了传动轴总成，其中上TC动套上端与传动轴通过丝扣相连，上TC静套安装在传动轴壳体与上TC动套之间，其下端与传动轴壳体通过半圆键连接；推力轴承组合安装在传动轴壳体内部，其与传动轴为间隙配合，其上端通过上TC动套和上TC静套进行轴向定位，下端通过锁母和隔套进行轴向定位；锁母安装在隔套与下TC动套之间，隔套与锁母配合安装在传动轴壳体与下TC静套之间；下TC动套与传动轴下端通过丝扣相连，下TC静套与传动轴壳体下端通过丝扣相连；为了防止泥沙等进入推力轴承装置，在上TC动套和上TC静套之间、下TC动套和下TC静套之间分别安装了密封圈；可换直棱稳定器与传动轴壳体通过丝扣相连，并靠近钻头。

本实用新型的有益效果是：(1)传动轴壳体与万向轴壳体丝扣连接位置远离弯曲部分，使丝扣连接处的压力减少，强度增加，提高了钻具的可靠性，延长了钻具的使用寿命；(2)本实用新型弯曲部分与轴承部分合成为单一的传动轴壳体，缩短钻具尺寸的同时并没有降低轴承的承载能力和性能，减小了钻具的摩擦损坏。

附图说明

图1为本实用新型具有造斜功能的井下动力钻具的结构示意图。

图中：1.旁通阀壳体，2.阀芯，3.弹簧、4.阀体，5.挡圈，6.防掉接头，7.防掉螺帽，8.防掉连杆，9.动力马达壳体，10.定子，11.转子，12.万向轴壳体，13.活铰，14.球座，15.大球，16.压圈，17.锁紧套，18.橡胶护套，19.万向轴连杆，20.弯曲部分，21.转接头，22.传动轴，23.上TC动套，24.上TC静套，25.车式圈，26.半圆键，27.传动轴壳体，28.推力轴承组合，29.可换直棱稳定器，30.锁母，31.隔套，32.下TC动套，33.下TC静套，34.密封圈。

具体实施方式

根据附图所示，具有造斜功能的井下动力钻具，由旁通阀壳体、阀芯、弹簧、阀体、挡圈、防掉接头、防掉螺帽、防掉连杆、动力马达壳体、定子、转子、万向轴壳体、活铰、万向轴连杆、转接头、传动轴外壳、传动轴、上TC静套、上TC动套、半圆键、推力轴承装置、锁母、隔套、下TC静套、下TC动套、密封圈、可换直棱稳定器等组成，其特征在于钻柱、旁通阀壳体1、防掉接头6、动力马达壳体9、万向轴壳体12、传动轴壳体27，从上至下依次通过丝扣相连；在旁通阀壳体1内，阀芯2与阀体4之间采用间隙配合，弹簧3卡在阀芯2和阀体4之间，旁通阀壳体1上的台肩和挡圈5将阀体4与阀芯1卡在中间，阀芯2下端有周向均布的通孔，旁通阀壳体1上一侧有通孔；防掉接头6内，防掉连杆8上端和下端与防掉螺帽7和转子11依次通过丝扣相连，防掉螺帽7外径大于防掉接头6内台肩的的内径；动力马达壳体9内为定子9与转子11配合，定子10紧贴动力马达壳体9内壁；转子11下端与万向轴上端的活铰13安置在万向轴壳体12内，并通过丝扣相连；活铰13、球座14、大球15、压圈16、锁紧套17、橡胶护套18、万向轴连杆19一起组成万向轴，万向轴为球瓣式万向轴，压圈16压在万向轴连杆19上，锁紧套17上有台肩，锁紧套17与活铰13通过丝扣相连，并将橡胶护套18、压圈16和万向轴连杆19与活铰13固定在一起；球座14装在活铰13内，使大球15装在球座14和万向轴连杆19之间，万向轴上下两端为对称结构，万向轴下端与转接头21安置在传动轴壳体27内，并通过丝扣相连；转接头21侧面开有液流通孔，其下端与传动轴22通过丝扣相连；弯曲部分20位于传动轴承壳体27上，并远离万向轴壳体12与传动轴壳体27丝扣连接处，弯曲的角度为3度；传动轴壳体27、推力轴承组合28、上TC静套24、上TC动套23、下TC静套32、下TC动套33、半圆键26、隔套31、锁母30构成了传动轴总成，其中上TC动套23上端与传动轴22通过丝扣相连，上TC静套24安装在传动轴壳体27与上TC动套23之间，其下端与传动轴壳体27通过半圆键26连接；推力轴承组合28安装在传动轴壳体27内部，其与传动轴22为间隙配合，其上端通过上TC动套23和上TC静套24进行轴向定位，下端通过锁母30和隔套31进行轴向定位；锁母30安装在隔套31与下TC动套32之间，隔套31与锁母30配合安装在传动轴壳体27与下TC静套33之间；下TC动套32与传动轴22下端通过丝扣相连，下TC静套33与传动轴壳体27下端通过丝扣相连；为了防止泥沙等进入推力轴承装置28，在上TC动套23和上TC静套24之间、下TC动套32和下TC静套33之间分别安装了密封圈25、34；可换直棱稳定器29与传动轴壳体27通过丝扣相连，并靠近钻头。

工作时，当进行稳定钻进时，钻具在旋转模式下工作，这时钻柱通过旁通阀壳体1带动钻具旋转，同时泥浆经过旁通阀壳体1内部进入螺杆钻具内部，再经过动力马达部分将泥浆的液压能转化为转子11转动的机械能，转子11转动依次带动万向轴和传动轴22旋转，传动轴22带动钻头旋转进行直线钻井；当钻井轨迹偏离预定轨迹时，需要增斜或者降斜，这时候钻具需在滑动模式下工作，停止钻柱的旋转，钻具在螺杆马达的驱动下沿着钻具弯曲的角度方向进行钻井，当钻井轨迹回到预定的轨迹时，钻柱开始旋转，钻具又回到旋转模式的工作状态，保持稳定钻进。

Claims (7)

1.具有造斜功能的井下动力钻具，由旁通阀壳体、阀芯、弹簧、阀体、挡圈、防掉接头、防掉螺帽、防掉连杆、动力马达壳体、定子、转子、万向轴壳体、活铰、万向轴连杆、转接头、传动轴外壳、传动轴、上TC静套、上TC动套、半圆键、推力轴承装置、锁母、隔套、下TC静套、下TC动套、密封圈、可换直棱稳定器等组成，其特征在于，钻柱、旁通阀壳体(1)、防掉接头(6)、动力马达壳体(9)、万向轴壳体(12)、传动轴壳体(27)，从上至下依次通过丝扣相连；在旁通阀壳体(1)内，阀芯(2)与阀体(4)之间采用间隙配合，弹簧(3)卡在阀芯(2)和阀体(4)之间，旁通阀壳体(1)上的台肩和挡圈(5)将阀体(4)与阀芯(1)卡在中间，阀芯(2)下端有周向均布的通孔，旁通阀壳体(1)上一侧有通孔；防掉接头(6)内，防掉连杆(8)上端和下端与防掉螺帽(7)和转子(11)依次通过丝扣相连，防掉螺帽(7)外径大于防掉接头(6)内台肩的的内径；动力马达壳体(9)内为定子(9)与转子(11)配合，定子(10)紧贴动力马达壳体(9)内壁；转子(11)下端与万向轴上端的活铰(13)通过丝扣相连；活铰(13)、球座(14)、大球(15)、压圈(16)、锁紧套(17)、橡胶护套(18)、万向轴连杆(19)一起组成万向轴，万向轴下端与转接头(21)通过丝扣相连；转接头(21)侧面开有液流通孔，其下端与传动轴(22)通过丝扣相连；弯曲部分(20)位于传动轴承壳体(27)上；传动轴壳体(27)、推力轴承组合(28)、上TC静套(24)、上TC动套(23)、下TC静套(32)、下TC动套(33)、半圆键(26)、隔套(31)、锁母(30)构成了传动轴总成，其中上TC动套(23)上端与传动轴(22)通过丝扣相连，上TC静套(24)安装在传动轴壳体(27)与上TC动套(23)之间，其下端与传动轴壳体(27)通过半圆键(26)连接；推力轴承组合(28)安装在传动轴壳体(27)内部，其与传动轴(22)为间隙配合，其上端通过上TC动套(23)和上TC静套(24)进行轴向定位，下端通过锁母(30)和隔套(31)进行轴向定位；锁母(30)安装在隔套(31)与下TC动套(32)之间，隔套(31)与锁母(30)配合安装在传动轴壳体(27)与下TC静套(33)之间；下TC动套(32)与传动轴(22)下端通过丝扣相连，下TC静套(33)与传动轴壳体(27)下端通过丝扣相连；为了防止泥沙进入推力轴承装置(28)，在上TC动套(23)和上TC静套(24)之间、下TC动套(32)和下TC静套(33)之间分别安装了密封圈(25)、(34)；可换直棱稳定器(29)与传动轴壳体(27)通过丝扣相连，并靠近钻头。

2.根据权利要求1所述的具有造斜功能的井下动力钻具，其特征在于转子(11)下端与万向轴上端的活铰(13)通过丝扣相连，并安置在万向轴壳体(12)内。

3.根据权利要求1所述的具有造斜功能的井下动力钻具，其特征在于，弯曲部分远离万向轴壳体(12)与传动轴壳体(27)丝扣连接处，降低了螺纹连接处的压力，提高了连接处的强度，弯曲的角度为3度。

4.据权利要求1所述的具有造斜功能的井下动力钻具，其特征在于密封圈(25)、(34)为L型密封圈和长方形密封圈组成的车式密封圈结构。

5.根据权利要求1所述的具有造斜功能的井下动力钻具，其特征在于万向轴下端与转接头(21)通过丝扣连接，安置在传动轴壳体(27)内。

6.根据权利要求1所述的具有造斜功能的井下动力钻具，其特征在于弯曲部分与轴承部分合成为单一的传动轴壳体，缩短钻具尺寸的同时并没有降低轴承的承载能力和性能，减小了钻具的摩擦损坏。

7.根据权利要求1所述的具有造斜功能的井下动力钻具，其特征在于万向轴为球瓣式万向轴，压圈(16)压在万向轴连杆(19)上，锁紧套(17)上有台肩，锁紧套(17)与活铰(13)通过丝扣相连，并将橡胶护套(18)、压圈(16)和万向轴连杆(19)与活铰(13)固定在一起；球座(14)装在活铰(13)内，使大球(15)装在球座(14)和万向轴连杆(19)之间，万向轴上下两端为对称结构。