CN113445913B - 一种用于导向工具的钻压分流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于导向工具的钻压分流装置，其包括外壳、主轴、承载座、偏转座、偏转筒以及弹性件，其中：主轴具有相对设置的连接驱动动力源的驱动端和连接钻头并承受载荷的承载端；偏转座与偏转筒均套设于主轴上，第一配合部与第二配合部形成球关节转动连接，偏转筒与主轴间以转动轴承转动连接；主轴承载端偏转时，带动偏转筒在偏转座中偏转，同时主轴承载端受轴向载荷经由偏转座传递至承载座和外壳。本发明中，主轴与偏转筒之间以转动轴承连接，偏转筒与偏转座之间以球关节结构连接，主轴承受载荷变形时会带动偏转筒位移，而主轴承受轴向载荷经由偏转筒、偏转座、承载座传递至外壳，有效地将钻压分流至外壳，减少主轴驱动端的轴向载荷。

Description

一种用于导向工具的钻压分流装置

技术领域

本发明涉及石油钻采工具技术领域，具体的涉及一种用于导向工具的钻压分流装置。

背景技术

旋转导向钻井工具代表了当今钻井技术发展的最高水平，相比于传统的钻井工具，其主要优点在于钻速高、效率高、寿命长以及钻井过程中方向可以调节等，是目前开发水平井、大位移井以及定向井等复杂井的有效工具。经过不断地发展，旋转导向钻井工具已经有推靠式、指向式和复合式三种类型，其中指向式工具因其导向精度高、井眼质量好等优点被广泛应用。

对于指向式工具，由于其工作原理是依靠主轴发生弯曲，从而使钻头改变钻进方向，现有技术提供的指向式工具，主轴直接与偏置机构连接，主轴承载的冲击和载荷会直接作用于偏置机构，干扰偏置机构的运转，十分影响偏置机构的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供用于导向工具的钻压分流装置，用于解决现有技术中导向工具主轴载荷直接作用于偏置机构的问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案如下：一种用于导向工具的钻压分流装置，其包括外壳、主轴、承载座、偏转座以及偏转筒，其中：所述外壳呈筒形，所述承载座与所述外壳内壁固定连接，所述主轴贯穿所述承载座设置在所述外壳中，所述主轴具有相对设置的连接驱动动力源的驱动端和连接钻头并承受载荷的承载端；所述偏转座与所述偏转筒均套设于所述主轴上，且所述偏转座设置在所述承载座与所述偏转筒之间，所述偏转座一端形成球面形的第一配合部，所述偏转筒一端形成球面形的第二配合部，所述第一配合部与所述第二配合部形成球关节转动连接，所述偏转筒与所述主轴间以连接轴承转动连接；所述主轴承载端偏转时，带动所述偏转筒在所述偏转座中偏转，同时所述主轴承载端受轴向载荷经由所述偏转座传递至所述承载座和所述外壳。

优选的，所述用于导向工具的钻压分流装置还包括弹压件，所述弹压件设置在所述偏转座和所述承载座之间。

优选的，所述弹压件为蝶形弹簧，所述弹压件与所述主轴同轴设置。

优选的，所述偏转座包括第一移动座以及第二移动座，所述第一移动座与所述第二移动座均套设于所述主轴，所述第一移动座外侧面与所述外壳内侧滑动连接，所述第二移动座一端面与所述第一移动座滑动连接，另一端开设所述第一配合部，所述第二移动座外侧壁与所述外壳内壁之间设置间隙。

优选的，所述偏转筒包括第一安装筒以及第二安装筒，所述第一安装筒一端开设所述第二配合部，另一端与所述第二安装筒固定连接，且所述第一安装筒与所述第二安装筒合围形成一环形安装空间，所述连接轴承设置在所述环形安装空间内。

优选的，所述连接轴承外圈与所述第二安装筒过盈配合，内圈与所述主轴过盈配合，所述连接轴承外圈一端面与所述第一安装筒抵接，所述连接轴承内圈一端面与所述主轴抵接。

优选的，所述偏转筒还包括挡油环，所述挡油环设置在所述环形安装空间内，且所述挡油环两端面分别与所述连接轴承端面以及所述第二安装筒抵接。

优选的，所述偏转筒还包括唇形密封圈，所述唇形密封圈设置在所述挡油环与所述第二安装筒之间，以使所述承载座、所述第一移动座、所述第二移动座、所述第一安装筒、所述第二安装筒与所述主轴合围形成第一密封腔。

优选的，所述外壳包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体螺纹连接，所述第二壳体向内凹陷并形成一用于抵接所述承载座的轴肩，所述第二壳体与所述承载座螺纹连接。

优选的，所述用于导向工具的钻压分流装置还包括弹性件，所述弹性件一端与所述第二安装筒固定连接，另一端与所述第二壳体固定连接，所述弹性件、所述第二壳体、所述第二移动座、所述第一安装筒以及所述第二安装筒合围形成第二密封腔，所述第一安装筒开设用于连通所述第一密封腔与所述第二密封腔的连通孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：主轴与偏转筒之间以连接轴承连接，偏转筒与偏转座之间以球关节结构连接，主轴承受载荷变形时会带动偏转筒位移，而主轴承受轴向载荷经由偏转筒、偏转座、承载座传递至外壳，有效地将钻压分流至外壳，减少主轴驱动端的轴向载荷。

附图说明

图1是本发明提供的用于导向工具的钻压分流装置的半剖视图；

图2是图1中A处的局部放大图；

附图标记：1-外壳、2-主轴、3-承载座、4-偏转座、5-偏转筒、6-弹性件、7-弹压件、8-连接轴承、9-固定环、10-抵压端盖、1a-第二密封腔、2a-第一密封腔、11-第一壳体、12-第二壳体、21-驱动端、22-承载端、41-第一移动座、42-第二移动座、51-第一安装筒、52-第二安装筒、53-挡油环、54-唇形密封圈、421-第一配合部、511-第二配合部、512-连通孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本实施例提供了一种用于导向工具的钻压分流装置，其包括外壳1、主轴2、承载座3、偏转座4、偏转筒5以及弹性件6，外壳1为其他部件提供支撑，主轴2旋转带动与之连接的钻头转动，承载座3用于承载主轴2轴向负载，偏转座4和偏转筒5将主轴2承受轴向载荷传递至承载座3，弹性件6用于连接偏转筒5，使偏转筒5与偏转座4连接紧密，其中：

外壳1呈筒形，承载座3与外壳1固定连接，主轴2贯穿承载座3设置在外壳1中，主轴2具有相对设置的连接驱动动力源的驱动端21和连接钻头并承受载荷的承载端22。具体来说，外壳1包括第一壳体11和第二壳体12，本实施例中第一壳体11与第二壳体12螺纹固定连接，第二壳体12向内凹陷并形成一用于抵接承载座3的轴肩，本实施例中，第二壳体12与承载座3螺纹固定连接，采用了分离式的壳体主要是为了便于装配，可以在主轴2与第二壳体12装配完成后再与第一壳体11进行装配。

偏转座4与偏转筒5均套设于主轴2上，且偏转座4设置在承载座3与偏转筒5之间，偏转座4一端形成球面形第一配合部421，偏转筒5一端形成球面形第二配合部511，第一配合部421与第二配合部511形成球关节并转动连接，偏转筒5与主轴2间以连接轴承8转动连接。

具体来说，偏转座4包括第一移动座41以及第二移动座42，第一移动座41与第二移动座42均套设于主轴2，第一移动座41外侧面与外壳1内侧滑动连接，因此第一移动座41可沿轴向移动，第二移动座42一端面与第一移动座41滑动连接，因此第二移动座42可沿径向移动，并且第二移动座42外侧壁与外壳1内壁之间设置间隙，防止第二移动座42与外壳1碰撞，另一端形成第一配合部421，偏转筒5包括第一安装筒51以及第二安装筒52，第一安装筒51一端形成第二配合部511，另一端与第二安装筒52固定连接，且第一安装筒51与第二安装筒52合围形成一环形安装空间，连接轴承8设置在环形安装空间内，并且，连接轴承8外圈与第二安装筒52过盈配合，内圈与主轴2过盈配合，连接轴承8外圈一端面与第一安装筒51抵接，连接轴承8内圈一端面与主轴2抵接，本实施例中连接轴承8采用了两组角接触球轴承，角接触球轴承可以承受一定轴向载荷和径向载荷。

进一步地，偏转筒5还包括挡油环53，是挡油环53设置在环形安装空间内，且挡油环53两端面分别与连接轴承8端面以及第二安装筒52。偏转筒5还包括唇形密封圈54，唇形密封圈54设置在挡油环53与第二安装筒52之间，以使承载座3、第一移动座41、第二移动座42、第一安装筒51、第二安装筒52与主轴2合围形成第一密封腔2a，抵接挡油环53的作用是阻挡大部分油液，仅少部分油液进入唇形密封圈54一侧，以减少唇形密封圈54的密封压力，唇形密封圈54则完全密封第一密封腔2a，防止油液从唇形密封圈54处渗出。

弹性件6两端分别与外壳1以及偏转筒5固定连接，其作用是在主轴2偏转时弹性件6会发生一定形变，保证弹性件6靠近承载座3一侧的密封性。具体来说，弹性件6一侧与第二安装筒52间以螺栓固定连接，另一侧则与固定环9以螺栓固定连接，固定环9与第二壳体12间安装O形密封圈，然后抵压端盖10与第二壳体12螺纹连接，抵压端盖10将固定环9抵压在第二壳体12一轴肩，实现弹性件6与第二壳体12固定连接，若固定环9直接与第二壳体12螺纹连接，主轴2运转过程中扭力可能作用于固定环9，会影响固定环9与第二壳体12的紧密连接，采用此机构连接弹性件6与第二壳体12则可避免此问题。本实施例中，弹性件6一般采用橡胶材料制造，具有一定弹性，作为优选的实施例，弹性件6一端与第二安装筒52固定连接，另一端与第二壳体12固定连接，弹性件6、第二壳体12、第二移动座42、第一安装筒51以及第二安装筒52合围形成第二密封腔1a，第一安装筒51开设用于连通第一密封腔2a与第二密封腔1a的连通孔512，可以使第一密封腔2a和第二密封腔1a中的油液自由流动。

主轴2承载端22偏转时，带动第一安装筒51和第二安装筒52在第二移动座42中偏转，同时主轴2承载端22受轴向载荷依次经过第二移动座42、第一移动座41以及弹压件7传递至承载座3，径向载荷则会使第二移动座42沿径向相对第一移动座41移动，一般主轴2偏转角度小，因此仅需保证在最大偏转范围内第二移动座42不会与第二壳体12侧壁抵接即可。

作为优选的实施例，该用于导向工具的钻压分流装置还包括弹压件7，弹压件7设置在偏转座4和承载座3之间，弹压件7为蝶形弹簧，弹压件7与主轴2同轴设置，其作用是将偏转座4承受的载荷传递至承载座3，由于弹压件7具有一定缓冲效果，可以减少承载座3承受的冲击和振动。

综上所述，本发明提供的一种用于导向工具的钻压分流装置，主轴与偏转筒之间以连接轴承8连接，偏转筒与偏转座之间以球关节结构连接，主轴承受载荷变形时会带动偏转筒位移，而主轴承受轴向载荷经由偏转筒、偏转座、承载座传递至外壳，有效地将钻压分流至外壳，减少主轴驱动端的轴向载荷。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于导向工具的钻压分流装置，其特征在于，包括外壳、主轴、承载座、偏转座以及偏转筒，其中：

所述外壳呈筒形，所述承载座与所述外壳内壁固定连接，所述主轴贯穿所述承载座设置在所述外壳中，所述主轴具有相对设置的连接驱动动力源的驱动端和连接钻头并承受载荷的承载端；

所述偏转座与所述偏转筒均套设于所述主轴上，且所述偏转座设置在所述承载座与所述偏转筒之间，所述偏转座一端形成球面形的第一配合部，所述偏转筒一端形成球面形的第二配合部，所述第一配合部与所述第二配合部形成球关节转动连接，所述偏转筒与所述主轴间以连接轴承转动连接；

所述主轴承载端偏转时，带动所述偏转筒在所述偏转座中偏转，同时所述主轴承载端受轴向载荷经由所述偏转座传递至所述承载座和所述外壳；

所述偏转座包括第一移动座以及第二移动座，所述第一移动座与所述第二移动座均套设于所述主轴，所述第一移动座外侧面与所述外壳内侧滑动连接，所述第二移动座一端面与所述第一移动座滑动连接，另一端开设所述第一配合部，所述第二移动座外侧壁与所述外壳内壁之间设置间隙。

2.根据权利要求1所述的一种用于导向工具的钻压分流装置，其特征在于，所述用于导向工具的钻压分流装置还包括弹压件，所述弹压件设置在所述偏转座和所述承载座之间。

3.根据权利要求2所述的一种用于导向工具的钻压分流装置，其特征在于，所述弹压件为蝶形弹簧，所述弹压件与所述主轴同轴设置。

4.根据权利要求1所述的一种用于导向工具的钻压分流装置，其特征在于，所述偏转筒包括第一安装筒以及第二安装筒，所述第一安装筒一端开设所述第二配合部，另一端与所述第二安装筒固定连接，且所述第一安装筒与所述第二安装筒合围形成一环形安装空间，所述连接轴承设置在所述环形安装空间内。

5.根据权利要求4所述的一种用于导向工具的钻压分流装置，其特征在于，所述连接轴承外圈与所述第二安装筒过盈配合，内圈与所述主轴过盈配合，所述连接轴承外圈一端面与所述第一安装筒抵接，所述连接轴承内圈一端面与所述主轴抵接。

6.根据权利要求5所述的一种用于导向工具的钻压分流装置，其特征在于，所述偏转筒还包括挡油环，所述挡油环设置在所述环形安装空间内，且所述挡油环两端面分别与所述连接轴承端面以及所述第二安装筒抵接。

7.根据权利要求6所述的一种用于导向工具的钻压分流装置，其特征在于，所述偏转筒还包括唇形密封圈，所述唇形密封圈设置在所述挡油环与所述第二安装筒之间，以使所述承载座、所述第一移动座、所述第二移动座、所述第一安装筒、所述第二安装筒与所述主轴合围形成第一密封腔。

8.根据权利要求7所述的一种用于导向工具的钻压分流装置，其特征在于，所述外壳包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体螺纹连接，所述第二壳体向内凹陷并形成一用于抵接所述承载座的轴肩，所述第二壳体与所述承载座螺纹连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于导向工具的钻压分流装置，其特征在于，所述用于导向工具的钻压分流装置还包括弹性件，所述弹性件一端与所述第二安装筒固定连接，另一端与所述第二壳体固定连接，所述弹性件、所述第二壳体、所述第二移动座、所述第一安装筒以及所述第二安装筒合围形成第二密封腔，所述第一安装筒开设用于连通所述第一密封腔与所述第二密封腔的连通孔。

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