專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳扭裝置，特別是一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭
>J-U裝直。
背景技術(shù)：
隨著大位移井、空間S井等高難度井鉆井的日益增多，現(xiàn)有被廣泛使用的螺桿馬達(dá)定向鉆井技術(shù)，由于是滑動(dòng)鉆井，整個(gè)鉆柱在井眼中不旋轉(zhuǎn)以及大位移井長(zhǎng)的水平段井眼軌跡鉆井要求，使得鉆具軸身摩阻大，井底工具面控制難度大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)井眼軌跡精確定向和鉆井施工。同時(shí)，由于大的鉆具軸身摩阻，使得鉆壓及扭矩不易施加于鉆頭，鉆井效率低。此外，鉆柱不旋轉(zhuǎn)，在長(zhǎng)水平段，巖屑受重力作用，不易上返，易在井眼低邊沉積，極易發(fā)生粘卡鉆事故。由于螺桿馬達(dá)定向鉆井技術(shù)的自身缺點(diǎn)，已不能滿足高難度井鉆井的需求。因此，出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)。由于整個(gè)鉆柱在井眼中都旋轉(zhuǎn)，使得鉆壓和扭矩易于施加于鉆頭。同時(shí)，依靠安裝于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具本體上的高精度慣性傳感器、導(dǎo)向力伺服控制系統(tǒng)以及導(dǎo)向力施力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了井眼軌跡的高精度控制和安全高效鉆井?，F(xiàn)有用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的傳扭裝置均使用滾動(dòng)軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向扭動(dòng)和扭矩傳遞。這種結(jié)構(gòu)由于傳扭件之間承受高的點(diǎn)接觸或線接觸應(yīng)力，磨損嚴(yán)重，使用壽命短。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置，它既能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井扭矩的傳遞，又能同時(shí)實(shí)現(xiàn)鉆頭軸任意指向，具有擺動(dòng)靈活、耐磨和使用壽命聞的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案:一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置，包括鉆頭軸和傳扭套，鉆頭軸的軸身上設(shè)有3個(gè)以上的球形坑A，所有的球形坑A都分布在同一橫截面上,每個(gè)球形坑A內(nèi)均設(shè)有一個(gè)傳扭球；傳扭套的內(nèi)部設(shè)有與球形坑A數(shù)量相同的鍵槽，每個(gè)鍵槽內(nèi)均設(shè)有一個(gè)傳扭鍵，每個(gè)傳扭鍵均與鍵槽滑動(dòng)配合(即滑動(dòng)連接)，每個(gè)傳扭鍵上均設(shè)有球形坑B。采用這種傳扭球與球形坑A和球形坑B相配合的方式，在鉆頭軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，傳扭球與球形坑A和球形坑B、傳扭鍵與傳扭球、傳扭鍵與傳扭套之間都是面接觸而非點(diǎn)接觸，這樣使得彼此之間的接觸應(yīng)力較低，接觸件磨損小，壽命長(zhǎng)，同時(shí)還能傳遞較大的載荷。前述的用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置中，鍵槽為方形鍵槽結(jié)構(gòu)，傳扭鍵為方鍵式結(jié)構(gòu)。前述的用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置中，所述鍵槽為半圓形鍵槽結(jié)構(gòu)，傳扭鍵為半圓鍵式結(jié)構(gòu)。前述的用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置中，所述任意相鄰2個(gè)球形坑A之間的間距相等。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)鉆頭軸相對(duì)于傳扭套軸線偏斜并做萬(wàn)向擺動(dòng)或圓錐運(yùn)動(dòng)，使鉆頭軸下端朝向任意方向。從而控制與鉆頭軸連接的鉆頭沿某一指定的方向鉆井。鉆頭軸相對(duì)于傳扭套軸線上的固有萬(wàn)向鉸點(diǎn)做萬(wàn)向擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，與鉆頭軸上的球形坑A以及傳扭鍵下端的球形坑B配合的多個(gè)傳扭球在各自球坑內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意自轉(zhuǎn)滾動(dòng)調(diào)整，不會(huì)影響鉆頭軸偏斜擺動(dòng)。同時(shí)，整個(gè)傳扭裝置加工和安裝誤差、鉆頭軸公轉(zhuǎn)所造成的本裝置理論萬(wàn)向鉸點(diǎn)沿傳扭套所確定的軸線發(fā)生前后偏移，通過(guò)與傳扭套上多個(gè)鍵槽滑配的多個(gè)傳扭鍵，沿傳扭套軸向前后滑動(dòng)自調(diào)整實(shí)現(xiàn)，因此，本裝置做萬(wàn)向擺動(dòng)時(shí)，工作靈活可靠，擺動(dòng)更靈活。本實(shí)用新型的扭矩從傳扭套傳遞到鉆頭軸的過(guò)程中，受力件傳扭球與鉆頭軸上的球形坑A和球形坑B、傳扭鍵與傳扭球、傳扭鍵與傳扭套之間都是面接觸而非點(diǎn)接觸，在鉆頭軸相對(duì)于傳扭套軸線做萬(wàn)向運(yùn)動(dòng)并傳扭時(shí)，彼此之間的接觸應(yīng)力較低，接觸件磨損小，壽命長(zhǎng)。同時(shí)，能傳遞較大的載荷。

圖1是本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型采用半圓鍵式傳扭鍵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型采用方鍵式傳扭鍵的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的標(biāo)記為:1-鉆頭軸，2-傳扭套，3-傳扭球，4-傳扭鍵，5-球形坑A，6_鍵槽，7-球形坑B。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
本實(shí)用新型的實(shí)施例1:如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種既能實(shí)現(xiàn)鉆井扭矩傳遞，又能實(shí)現(xiàn)鉆頭軸任意指向的用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置，包括鉆頭軸I和傳扭套2，鉆頭軸I的軸身上設(shè)有3個(gè)以上的球形坑A5，所有的球形坑A5都分布在同一橫截面上，每個(gè)球形坑A5內(nèi)均設(shè)有一個(gè)傳扭球3,傳扭球體3可在球形坑A5內(nèi)任意自由旋轉(zhuǎn)；傳扭套2的內(nèi)部設(shè)有與球形坑A5數(shù)量相同的鍵槽6，每個(gè)鍵槽6內(nèi)均設(shè)有一個(gè)傳扭鍵4，每個(gè)傳扭鍵4均與鍵槽6滑動(dòng)配合，每個(gè)傳扭鍵4上均設(shè)有球形坑B7，球形坑B7與傳扭球3配合。如圖2所示，鍵槽6為半圓形鍵槽結(jié)構(gòu)，傳扭鍵4為半圓鍵式結(jié)構(gòu)。任意相鄰2個(gè)球形坑A5之間的間距相等。本實(shí)用新型的實(shí)施例2:如附圖3所示，本實(shí)用新型提供了一種既能實(shí)現(xiàn)鉆井扭矩傳遞，又能實(shí)現(xiàn)鉆頭軸任意指向的用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置，包括鉆頭軸I和傳扭套2，鉆頭軸I的軸身上設(shè)有3個(gè)以上的球形坑A5，所有的球形坑A5都分布在同一橫截面上,每個(gè)球形坑A5內(nèi)均設(shè)有一個(gè)傳扭球3，傳扭球體3可在球形坑A5內(nèi)任意自由旋轉(zhuǎn)；傳扭套2的內(nèi)部設(shè)有與球形坑A5數(shù)量相同的鍵槽6，每個(gè)鍵槽6內(nèi)均設(shè)有一個(gè)傳扭鍵4，每個(gè)傳扭鍵4均與鍵槽6滑動(dòng)配合，每個(gè)傳扭鍵4上均設(shè)有球形坑B7，球形坑B7與傳扭球3配合。所述鍵槽6為方形鍵槽結(jié)構(gòu)，傳扭鍵4為方鍵式結(jié)構(gòu)。任意相鄰2個(gè)球形坑A5之間的間距相等。
權(quán)利要求1.一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置，包括鉆頭軸(I)和傳扭套(2)，其特征在于:鉆頭軸(I)的軸身上設(shè)有3個(gè)以上的球形坑A (5)，所有的球形坑A (5)都分布在同一橫截面上,每個(gè)球形坑A (5)內(nèi)均設(shè)有一個(gè)傳扭球(3);傳扭套(2)的內(nèi)部設(shè)有與球形坑A (5)數(shù)量相同的鍵槽(6)，每個(gè)鍵槽(6)內(nèi)均設(shè)有一個(gè)傳扭鍵(4)，每個(gè)傳扭鍵(4)均與鍵槽(6)滑動(dòng)配合，每個(gè)傳扭鍵(4)上均設(shè)有球形坑B (7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置，其特征在于:所述鍵槽(6)為方形鍵槽結(jié)構(gòu)，傳扭鍵(4)為方鍵式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置，其特征在于:所述鍵槽(6)為半圓形鍵槽結(jié)構(gòu)，傳扭鍵(4)為半圓鍵式結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置，其特征在于:所述任意相鄰2 個(gè)球形坑A (5)之間的間距相等。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的萬(wàn)向傳扭裝置，包括鉆頭軸(1)和傳扭套(2)，鉆頭軸(1)的軸身上設(shè)有3個(gè)以上的球形坑A(5)，所有的球形坑A(5)都分布在同一橫截面上，每個(gè)球形坑A(5)內(nèi)均設(shè)有一個(gè)傳扭球(3)；傳扭套(2)的內(nèi)部設(shè)有與球形坑A(5)數(shù)量相同的鍵槽(6)，每個(gè)鍵槽(6)內(nèi)均設(shè)有一個(gè)傳扭鍵(4)，每個(gè)傳扭鍵(4)均與鍵槽(6)滑動(dòng)配合，每個(gè)傳扭鍵(4)上均設(shè)有球形坑B(7)。本實(shí)用新型既能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井扭矩的傳遞，又能同時(shí)實(shí)現(xiàn)鉆頭軸任意指向，具有擺動(dòng)靈活、耐磨和使用壽命高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B17/20GK203129984SQ20132012762
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者劉克勤, 何平, 林恩懷, 杜建生 申請(qǐng)人:北京市普利門電子科技有限公司