CN103452498B - 旋转导向钻井用万向节 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转导向钻井用万向节，包括从上至下依次设置的万向节叉Ⅰ、中间轴上节、中间轴下节及万向节叉Ⅱ；所述万向节叉Ⅰ和所述中间轴上节通过十字轴Ⅰ转动连接，所述中间轴上节和所述中间轴下节通过花键结构密封连接，所述中间轴下节与所述万向节叉Ⅱ通过十字轴Ⅱ转动连接；在该万向节内部形成有上下贯通的过液通道。本发明通过在万向节内部形成上下贯通的过液通道来实现钻井液在万向节中的传输，同时又能保证扭矩传递和任意方向的改变，从根本上解决了旋转导向钻井工具芯轴在工作过程中的疲劳破坏问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于石油、天然气等钻探领域的钻井工具，特别是一种旋转导向钻井用万向节。
背景技术
旋转导向钻井工具在钻进过程中需要通过不断调整钻头方向来实现井眼轨迹导向，特别是对于指向式旋转导向钻井工具，它通过偏置芯轴来改变钻头方向，因而在旋转钻进过程中芯轴易承受疲劳应力而破坏。此时，需要一种既能够传递扭矩又能任意改变方向，同时能够实现钻井液传输及有效密封的万向节来解决指向式旋转导向钻井工具存在的芯轴疲劳破坏问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种旋转导向钻井用万向节，该万向节既能够传递扭矩又能任意改变方向，同时能够实现有效密封，从而显著提高旋转导向钻井工具性能和寿命。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种旋转导向钻井用万向节，包括从上至下依次设置的万向节叉Ⅰ、中间轴上节、中间轴下节及万向节叉Ⅱ；所述万向节叉Ⅰ和所述中间轴上节通过十字轴Ⅰ转动连接，所述中间轴上节和所述中间轴下节通过花键结构密封连接，所述中间轴下节与所述万向节叉Ⅱ通过十字轴Ⅱ转动连接；
所述万向节叉Ⅰ内设有具有一个上部入口和两个相对下部侧出口的T型液流通道Ⅰ；所述十字轴Ⅰ在两组相邻的两轴内各开设有一个液流通道；所述中间轴上节内设有具有两个相对上部侧入口和一个下部出口的T型液流通道Ⅱ；在所述十字轴Ⅰ的一组相对轴的端部分别设有一侧挡板Ⅰ，所述侧挡板Ⅰ与所述万向节叉Ⅰ密封固接，在所述万向节叉Ⅰ、所述侧挡板Ⅰ和所述十字轴Ⅰ之间形成有连通所述十字轴Ⅰ内的液流通道入口和所述T型液流通道Ⅰ出口的侧过液通道Ⅰ；在所述十字轴Ⅰ的另一组相对轴的端部分别设有一侧挡板Ⅱ，所述侧挡板Ⅱ与所述中间轴上节密封固接，在所述中间轴上节、所述侧挡板Ⅱ和所述十字轴Ⅰ之间形成有连通所述十字轴Ⅰ内的液流通道出口和所述T型液流通道Ⅱ入口的侧过液通道Ⅱ；所述中间轴下节内设有具有一个上部入口和两个相对下部侧出口的T型液流通道Ⅲ，所述T型液流通道Ⅲ的上部入口与所述T型液流通道Ⅱ的下部出口相连；所述万向节叉Ⅱ内设有具有两个相对上部侧入口和一个下部出口的T型液流通道Ⅳ；所述十字轴Ⅱ在两组相邻的两轴内各开设有一个液流通道；在所述十字轴Ⅱ的一组相对轴的端部分别设有一侧挡板Ⅳ，所述侧挡板Ⅳ与所述中间轴下节密封固接，在所述中间轴下节、所述侧挡板Ⅳ和所述十字轴Ⅱ之间形成有连通所述T型液流通道Ⅲ和所述十字轴Ⅱ内的液流通道入口的侧过液通道Ⅲ；在所述十字轴Ⅱ的另一组相对轴的端部分别设有一侧挡板Ⅲ，所述侧挡板Ⅲ与所述万向节叉Ⅱ密封固接，在所述万向节叉Ⅱ、所述侧挡板Ⅲ和所述十字轴Ⅱ之间形成有连通所述十字轴Ⅱ内的液流通道出口和所述T型液流通道Ⅳ入口的侧过液通道Ⅳ；从上至下依次连通的所述T型液流通道Ⅰ、所述侧过液通道Ⅰ、所述十字轴Ⅰ内的液流通道、所述侧过液通道Ⅱ、所述T型液流通道Ⅱ、所述T型液流通道Ⅲ、所述侧过液通道Ⅲ、所述十字轴Ⅱ内的液流通道、所述侧过液通道Ⅳ和所述T型液流通道Ⅳ形成钻井液的过液通道。
所述T型液流通道Ⅲ与所述T型液流通道Ⅱ结构对称，所述T型液流通道Ⅳ和所述T型液流通道Ⅰ结构对称，所述十字轴Ⅱ内的液流通道与所述十字轴Ⅰ内的液流通道结构相同。
本发明具有的优点和积极效果是：通过在万向节内部形成上下贯通的过液通道来实现钻井液在万向节中的传输，同时又能保证扭矩传递和任意方向的改变，从根本上解决了旋转导向钻井工具芯轴在工作过程中的疲劳破坏问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1中十字轴Ⅰ的B-B剖视图；
图4是图1的二维爆炸视图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1～图4，一种旋转导向钻井用万向节，包括从上至下依次设置的万向节叉Ⅰ1、中间轴上节6、中间轴下节7及万向节叉Ⅱ13；所述万向节叉Ⅰ1和所述中间轴上节6通过十字轴Ⅰ4转动连接；所述十字轴Ⅰ4通过轴承Ⅰ5与所述万向节叉Ⅰ1转动连接，所述十字轴Ⅰ4通过轴承Ⅱ16与所述中间轴上节6连接。所述中间轴上节6和所述中间轴下节7通过花键结构密封连接，在所述中间轴上节6与所述中间轴下节7之间设有密封环8。
所述中间轴下节7与所述万向节叉Ⅱ13通过十字轴Ⅱ9转动连接；所述十字轴Ⅱ9通过轴承Ⅲ12与所述万向节叉Ⅱ13转动连接，所述十字轴Ⅱ9通过轴承Ⅳ19与所述中间轴下节7连接。
关于万向节内钻井液的过液通道的形成：
所述万向节叉Ⅰ1内设有具有一个上部入口和两个相对下部侧出口的T型液流通道Ⅰ20；所述十字轴Ⅰ4在两组相邻的两轴内各开设有一个液流通道22；所述中间轴上节6内设有具有两个相对上部侧入口和一个下部出口的T型液流通道Ⅱ24；在所述十字轴Ⅰ4的一组相对轴的端部分别设有一侧挡板Ⅰ2，所述侧挡板Ⅰ2与所述万向节叉Ⅰ1密封固接，在所述侧挡板Ⅰ2和所述万向节叉Ⅰ1之间夹设有密封环3，在所述万向节叉Ⅰ1、所述侧挡板Ⅰ2和所述十字轴Ⅰ4之间形成有连通所述十字轴Ⅰ4内的液流通道22入口和所述T型液流通道Ⅰ20出口的侧过液通道Ⅰ21；在所述十字轴Ⅰ4的另一组相对轴的端部分别设有一侧挡板Ⅱ14，所述侧挡板Ⅱ14与所述中间轴上节6密封固接，在所述侧挡板Ⅱ14和所述中间轴上节6之间夹设有密封环15，在所述中间轴上节6、所述侧挡板Ⅱ14和所述十字轴Ⅰ4之间形成有连通所述十字轴Ⅰ4内的液流通道22出口和所述T型液流通道Ⅱ24入口的侧过液通道Ⅱ23；所述中间轴下节7内设有具有一个上部入口和两个相对下部侧出口的T型液流通道Ⅲ25，所述T型液流通道Ⅲ25的上部入口与所述T型液流通道Ⅱ24的下部出口相连；所述万向节叉Ⅱ13内设有具有两个相对上部侧入口和一个下部出口的T型液流通道Ⅳ26；所述十字轴Ⅱ9在两组相邻的两轴内各开设有一个液流通道28；在所述十字轴Ⅱ9的一组相对轴的端部分别设有一侧挡板Ⅳ17，所述侧挡板Ⅳ17与所述中间轴下节7密封固接，在所述中间轴下节7和所述侧挡板Ⅳ17之间夹设有密封环18，在所述中间轴下节7、所述侧挡板Ⅳ17和所述十字轴Ⅱ9之间形成有连通所述T型液流通道Ⅲ25和所述十字轴Ⅱ9内的液流通道28入口的侧过液通道Ⅲ27；在所述十字轴Ⅱ9的另一组相对轴的端部分别设有一侧挡板Ⅲ10，所述侧挡板Ⅲ10与所述万向节叉Ⅱ13密封固接，在所述万向节叉Ⅱ13和所述侧挡板Ⅲ10之间夹设有密封环11，在所述万向节叉Ⅱ13、所述侧挡板Ⅲ10和所述十字轴Ⅱ9之间形成有连通所述十字轴Ⅱ9内的液流通道28出口和所述T型液流通道Ⅳ26入口的侧过液通道Ⅳ29；从上至下依次连通的所述T型液流通道Ⅰ20、所述侧过液通道Ⅰ21、所述十字轴Ⅰ4内的液流通道22、所述侧过液通道Ⅱ23、所述T型液流通道Ⅱ24、所述T型液流通道Ⅲ25、所述侧过液通道Ⅲ27、所述十字轴Ⅱ9内的液流通道28、所述侧过液通道Ⅳ29和所述T型液流通道Ⅳ26形成钻井液的过液通道。
在本实施例中，所述T型液流通道Ⅲ25与所述T型液流通道Ⅱ24结构对称，所述T型液流通道Ⅳ26和所述T型液流通道Ⅰ20结构对称，所述十字轴Ⅱ9内的液流通道28与所述十字轴Ⅰ4内的液流通道22结构相同。
所述中间轴上节6与所述中间轴下节7通过花键连接，同时通过密封环8实现密封。
本发明的工作原理：
钻柱旋转产生的扭矩依次通过万向节叉Ⅰ、十字轴Ⅰ、中间轴上节、中间轴下节、十字轴Ⅱ和万向节叉Ⅱ传输至钻头；同时钻井液可通过万向节内的钻井液过液通道输送至钻头；中间轴上节与中间轴下节通过花键连接，在实现扭矩传递的同时也可实现轴向位移补偿，并利用密封环实现运动过程中的有效密封。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种旋转导向钻井用万向节，其特征在于，包括从上至下依次设置的万向节叉Ⅰ、中间轴上节、中间轴下节及万向节叉Ⅱ；所述万向节叉Ⅰ和所述中间轴上节通过十字轴Ⅰ转动连接，所述中间轴上节和所述中间轴下节通过花键结构密封连接，所述中间轴下节与所述万向节叉Ⅱ通过十字轴Ⅱ转动连接；
所述万向节叉Ⅰ内设有具有一个上部入口和两个相对下部侧出口的T型液流通道Ⅰ；所述十字轴Ⅰ在两组相邻的两轴内各开设有一个液流通道；所述中间轴上节内设有具有两个相对上部侧入口和一个下部出口的T型液流通道Ⅱ；在所述十字轴Ⅰ的一组相对轴的端部分别设有一侧挡板Ⅰ，所述侧挡板Ⅰ与所述万向节叉Ⅰ密封固接，在所述万向节叉Ⅰ、所述侧挡板Ⅰ和所述十字轴Ⅰ之间形成有连通所述十字轴Ⅰ内的液流通道入口和所述T型液流通道Ⅰ出口的侧过液通道Ⅰ；在所述十字轴Ⅰ的另一组相对轴的端部分别设有一侧挡板Ⅱ，所述侧挡板Ⅱ与所述中间轴上节密封固接，在所述中间轴上节、所述侧挡板Ⅱ和所述十字轴Ⅰ之间形成有连通所述十字轴Ⅰ内的液流通道出口和所述T型液流通道Ⅱ入口的侧过液通道Ⅱ；所述中间轴下节内设有具有一个上部入口和两个相对下部侧出口的T型液流通道Ⅲ，所述T型液流通道Ⅲ的上部入口与所述T型液流通道Ⅱ的下部出口相连；所述万向节叉Ⅱ内设有具有两个相对上部侧入口和一个下部出口的T型液流通道Ⅳ；所述十字轴Ⅱ在两组相邻的两轴内各开设有一个液流通道；在所述十字轴Ⅱ的一组相对轴的端部分别设有一侧挡板Ⅳ，所述侧挡板Ⅳ与所述中间轴下节密封固接，在所述中间轴下节、所述侧挡板Ⅳ和所述十字轴Ⅱ之间形成有连通所述T型液流通道Ⅲ和所述十字轴Ⅱ内的液流通道入口的侧过液通道Ⅲ；在所述十字轴Ⅱ的另一组相对轴的端部分别设有一侧挡板Ⅲ，所述侧挡板Ⅲ与所述万向节叉Ⅱ密封固接，在所述万向节叉Ⅱ、所述侧挡板Ⅲ和所述十字轴Ⅱ之间形成有连通所述十字轴Ⅱ内的液流通道出口和所述T型液流通道Ⅳ入口的侧过液通道Ⅳ；从上至下依次连通的所述T型液流通道Ⅰ、所述侧过液通道Ⅰ、所述十字轴Ⅰ内的液流通道、所述侧过液通道Ⅱ、所述T型液流通道Ⅱ、所述T型液流通道Ⅲ、所述侧过液通道Ⅲ、所述十字轴Ⅱ内的液流通道、所述侧过液通道Ⅳ和所述T型液流通道Ⅳ形成钻井液的过液通道。
2.根据权利要求1所述的旋转导向钻井用万向节，其特征在于，所述T型液流通道Ⅲ与所述T型液流通道Ⅱ结构对称，所述T型液流通道Ⅳ和所述T型液流通道Ⅰ结构对称，所述十字轴Ⅱ内的液流通道与所述十字轴Ⅰ内的液流通道结构相同。
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