一種指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向彎頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向彎頭，主要用于油氣以及礦山開采中的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，屬于油氣開發(fā)鉆井井下動力工具的設(shè)計以及制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油氣資源開采技術(shù)的不斷發(fā)展，鉆井技術(shù)朝著高效、高速的方向發(fā)展已成為一種趨勢，而旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向閉環(huán)鉆井技術(shù)代表了當(dāng)今世界鉆井技術(shù)發(fā)展的最高水平，非常適合目前開發(fā)特殊油藏的超深井、高難度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等。目前有三種比較成熟的導(dǎo)向系統(tǒng)，其中包括不旋轉(zhuǎn)外筒式閉環(huán)自動導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)、全旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向自動鉆井系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)實質(zhì)上是一個旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具與測量傳輸儀器聯(lián)合組成的井下閉環(huán)工具系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)按導(dǎo)向方式可分為兩類:推靠式和指向式。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)按偏置機(jī)構(gòu)的工作方式又可分為靜態(tài)偏置式和動態(tài)偏置式，即調(diào)制式二種。對于推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，具有以下特點：側(cè)向力大，造斜率高，但旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆出的井眼狗腿大，軌跡波動大，不平滑，鉆頭和鉆頭軸承的磨損較嚴(yán)重;指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的特點：能鉆出較平滑的井眼，摩阻和扭矩較小，可以使用較大的鉆壓，機(jī)械鉆速較高，有助于發(fā)揮鉆頭的性能，鉆頭及其軸承承受的側(cè)向載荷較小。結(jié)合目前國內(nèi)外旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，同時基于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向彎頭的工作原理，針對目前旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)中芯軸在交變應(yīng)力下容易破壞的問題，本實用新型提出了一種不僅能夠傳遞大扭矩，而且能夠傳輸鉆井液的指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向彎頭，在滿足旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向要求的同時，能夠有效提高旋轉(zhuǎn)芯軸的使用壽命，降低了鉆井成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是針對目前整體式旋轉(zhuǎn)芯軸在偏置狀態(tài)受到交變載荷而容易疲勞破壞的問題，提供一種指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向彎頭，不僅能夠改善旋轉(zhuǎn)芯軸的受力狀況，而且能夠傳遞大扭矩、傳輸高壓鉆井液。
[0004]本實用新型一種指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向彎頭，主要由外套、球窩關(guān)節(jié)、鋼球、插套、橡膠密封、連接套以及導(dǎo)流套組成，所述外套與球窩關(guān)節(jié)之間通過鋼球連接，插套安裝在外套內(nèi)部，用于定位鋼球;導(dǎo)流套安裝在連接套內(nèi)部，橡膠密封安裝在導(dǎo)流套兩端的球面凹槽內(nèi)；外套與連接套兩端之間通過螺紋連接;球窩關(guān)節(jié)上加工有球窩，球窩關(guān)節(jié)的球形摩擦面加工有微孔，以減小球窩關(guān)節(jié)與橡膠密封之間的微動磨損;外套的內(nèi)側(cè)加工有球槽，鋼球安裝在球窩和球槽中；可以把鉆桿的扭矩傳遞到外套上，然后順著球槽安裝帶有花鍵的插套，花鍵和球槽相互配合用來傳遞扭矩。
[0005]本實用新型的有益效果在于：1、由于旋轉(zhuǎn)心軸既要萬向轉(zhuǎn)動，又要傳遞扭矩，同時還必須有泥漿通道，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計比較復(fù)雜，因而對旋轉(zhuǎn)心軸進(jìn)行分段設(shè)計;2、旋轉(zhuǎn)心軸在彎曲狀態(tài)下繞自身的軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的過程中，心軸處于連續(xù)的交變載荷作用下很容易發(fā)生疲勞破壞，因此對導(dǎo)向彎頭采用空心萬向軸設(shè)計可避免旋轉(zhuǎn)心軸由于承受高強(qiáng)度的交變應(yīng)力而過早的疲勞失效;3、能夠降低旋轉(zhuǎn)心軸的承載力，使得旋轉(zhuǎn)芯軸僅僅承受鉆柱的扭矩，從而提高芯軸的使用壽命，降低鉆井成本。
【附圖說明】
[0006]圖I是本實用新型一種指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向彎頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0007]圖2是本實用新型導(dǎo)向彎頭的整體示意圖；
[0008]圖3是圖2的剖視圖。
[0009]圖中：1.外套，2.球窩關(guān)節(jié)，3.鋼球，4.插套，5.橡膠密封，6.連接套，7.導(dǎo)流套。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明：
[0011]如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型一種指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向彎頭，主要由外套I、球窩關(guān)節(jié)2、鋼球3、插套4、橡膠密封5、連接套6以及導(dǎo)流套7組成。所述外套I與球窩關(guān)節(jié)2之間通過鋼球3連接，插套4安裝在外套I內(nèi)部，用于定位鋼球3，導(dǎo)流套7安裝在連接套6內(nèi)部，橡膠密封5安裝在導(dǎo)流套7兩端的球面凹槽內(nèi)，外套I與連接套6兩端之間通過螺紋連接，球窩關(guān)節(jié)2上加工有球窩，球窩關(guān)節(jié)2的球形摩擦面加工有微孔，以減小球窩關(guān)節(jié)2與橡膠密封5之間的微動磨損;外套I的內(nèi)側(cè)加工有球槽，鋼球3安裝在球窩和球槽中，可以把鉆桿的扭矩傳遞到外套I上，然后順著球槽安裝帶有花鍵的插套4，花鍵和球槽相互配合用來傳遞扭矩;連接套6和外套I通過螺紋連接。鋼球3可以在球槽的預(yù)留長度內(nèi)移動，伴隨著上下球頭的擺動實現(xiàn)萬向連接;橡膠密封5可以確保泥漿不損傷鋼球3，同時外套I和球窩關(guān)節(jié)2之間充滿潤滑油實現(xiàn)鋼球3的潤滑。
【主權(quán)項】
1.一種指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向彎頭，主要由外套（I)、球窩關(guān)節(jié)(2)、鋼球(3)、插套(4)、橡膠密封(5)、連接套(6)以及導(dǎo)流套(7)組成，其特征在于:所述外套（I)與球窩關(guān)節(jié)(2)之間通過鋼球(3)連接;插套(4)安裝在外套（I)內(nèi)部，用于定位鋼球(3);導(dǎo)流套(7)安裝在連接套6內(nèi)部，橡膠密封(5)安裝在導(dǎo)流套(7)兩端的球面凹槽內(nèi)；外套（I)與連接套(6)兩端之間通過螺紋連接;球窩關(guān)節(jié)(2)上加工有球窩，外套（I)的內(nèi)側(cè)加工有球槽;鋼球(3)安裝在球窩和球槽中，可以把鉆桿的扭矩傳遞到外套（I)上，然后順著球槽安裝帶有花鍵的插套(4)，花鍵和球槽相互配合用來傳遞扭矩;鋼球(3)可以在球槽的預(yù)留長度內(nèi)移動，伴隨著上下球頭的擺動實現(xiàn)萬向連接。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向彎頭，其特征在于:球窩關(guān)節(jié)(2)的球形摩擦面加工有微孔，以減小球窩關(guān)節(jié)(2)與橡膠密封(5)之間的微動磨損。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向彎頭，其特征在于:橡膠密封(5)可以確保泥漿不損傷鋼球(3)，同時外套（I)和球窩關(guān)節(jié)(2)之間充滿潤滑油實現(xiàn)鋼球(3)的潤滑。
【專利摘要】本實用新型涉及一種指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向彎頭，它主要由外套、球窩關(guān)節(jié)、鋼球、插套、橡膠密封、連接套以及導(dǎo)流套組成。所述外套與球窩關(guān)節(jié)之間通過鋼球連接；插套安裝在外套內(nèi)部，用于定位鋼球；導(dǎo)流套安裝在連接套內(nèi)部，橡膠密封安裝在導(dǎo)流套兩端的球面凹槽內(nèi)；外套與連接套兩端之間通過螺紋連接；球窩關(guān)節(jié)上加工有球窩，外套的內(nèi)側(cè)加工有球槽，鋼球安裝在球窩和球槽中；可以把鉆桿的扭矩傳遞到外套上，然后順著球槽安裝帶有花鍵的插套，花鍵和球槽相互配合用來傳遞扭矩。本實用新型能夠降低旋轉(zhuǎn)心軸的承載力，使得旋轉(zhuǎn)芯軸僅僅承受鉆柱的扭矩，從而提高芯軸的使用壽命，降低鉆井成本。
【IPC分類】E21B7/04
【公開號】CN205154020
【申請?zhí)枴緾N201520887546
【發(fā)明人】張毅, 張曉東, 盧美亮, 周權(quán), 歐松, 吳倩, 高有為
【申請人】西南石油大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月9日