CN117759162B - 一种定向钻井的传动装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种定向钻井的传动装置，包括连接头和壳体，所述壳体内设置有万向轴，万向轴的一端与所述连接头相连，其另一端铰接有传动轴，所述传动轴的自由端伸出壳体，且该端还连接有钻头，所述壳体内还设置有用于偏置所述传动轴的倾斜模组，所述传动轴与所述倾斜模组转动相连；与现有技术相比，本申请通过倾斜模组控制所述传动轴的轴线偏置，即所述传动轴的轴线与所述万向轴的轴线之间有一定的夹角；进而通过所述传动轴的偏置实现钻头的偏置；同时通过更换不同的倾斜模组即可实现对传动轴角度的任意调节，尽可能满足不同工况的使用要求；同时上述结构不影响整个传动装置的动力传输。

Description

一种定向钻井的传动装置

技术领域

本申请涉及定向钻井设备技术领域，具体涉及一种定向钻井的传动装置。

背景技术

定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量、降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益；

现有技术中，定向钻井使用的钻头一般倾斜设置，但是其倾斜角度不可调节，因此只能通过整体更换钻头的方式满足不同的钻井需求。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种定向钻井的传动装置，旨在解决现有技术中存在的弯曲角度不可调的缺陷。

本申请通过以下技术方案实现上述目的：

一种定向钻井的传动装置，包括连接头；

壳体，所述壳体内设置有万向轴，所述万向轴的一端与所述连接头相连；

传动轴，所述传动轴设置于所述壳体内，所述传动轴的一端与所述万向轴铰接相连，其另一端连接有钻头；所述壳体内还设置有用于偏置所述传动轴的倾斜模组，所述传动轴与所述倾斜模组转动相连。

可选的，壳体包括依次拼接的万向轴壳体、过渡壳体和传动轴壳体；所述万向轴设置于所述万向轴壳体内；所述倾斜模组设置于所述过渡壳体内。

可选的，万向轴的一端通过万向节与所述连接头相连。

可选的，过渡壳体内还设置有水帽，所述水帽的一端与所述传动轴相连；其另一端与所述万向轴铰接。

可选的，水帽的一端设置有花键孔；所述万向轴上设置有调节块，所述调节块呈椭球形结构；所述调节块的外表面上还设置有与所述花键孔适配的连接花键，沿所述调节块的轴线方向，所述连接花键的截面呈弧形结构。

可选的，倾斜模组包括设置于所述过渡壳体内的固定套，所述固定套上设置有固定孔，所述固定孔轴线偏置设置；所述固定孔内设置有与所述传动轴适配的滚动轴承。

可选的，过渡壳体内壁上设置有若干限位块，所述固定套上设置有若干限位槽，各所述限位块与各所述限位槽分别插接相连。

可选的，限位槽的一端一体设置有封堵块；沿所述固定套的轴线方向，所述限位块端面与所述封堵块端面相互抵靠。

可选的，固定孔为台阶孔，所述固定孔内还设置有推力球轴承，所述推力球轴承与所述固定孔内的台阶面抵靠；所述传动轴上设置有与所述推力球轴承抵靠的限位台阶。

可选的，传动轴壳体内还设置有球笼万向节，所述传动轴的一端穿过所述球笼万向节与所述钻头相连。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

本申请包括连接头和壳体，所述壳体内设置有万向轴，万向轴的一端与所述连接头相连，其另一端铰接有传动轴，所述传动轴的自由端伸出壳体，且该端还连接有钻头，所述壳体内还设置有用于偏置所述传动轴的倾斜模组，所述传动轴与所述倾斜模组转动相连；

与现有技术相比，本申请通过倾斜模组控制所述传动轴的轴线偏置，即所述传动轴的轴线与所述万向轴的轴线之间有一定的夹角；进而通过所述传动轴的偏置实现钻头的偏置；同时通过更换不同的倾斜模组即可实现对传动轴角度的任意调节，与现有技术相比，其尽可能的简化了需要更换的结构，因此其能够尽可能满足不同工况的使用要求；同时上述结构不影响整个传动装置的动力传输。

附图说明

图1为本申请实施方式1提供的一种定向钻井的传动装置的结构示意；

图2为图1中A部的放大图；

图3为水帽与万向轴连接端剖视图；

图4为固定套结构示意图；

图5为固定套与过渡壳体装配示意图；

附图标记：1-连接头，2-壳体，3-万向轴，4-传动轴，5-钻头，6-万向节，7-水帽，8-花键孔，9-调节块，10-连接花键，11-固定套，12-固定孔，13-滚动轴承，14-限位块，15-限位槽，16-封堵块，17-推力球轴承，18-限位台阶，19-球笼万向节，201-万向轴壳体，202-过渡壳体，203-传动轴壳体。

本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图作进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“机器人坐标系和/或m”为例，包括机器人坐标系方案、或m方案、或机器人坐标系和m同时满足的方案。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施方式1

参照图1到图5，本实施方式作为本申请一可选的实施方式，其公开了一种定向钻井的传动装置，包括连接头1，所述连接头1用于连接外部动力结构；

所述传动装置还包括壳体2，所述壳体2包括万向轴壳体201、过渡壳体202和传动轴壳体203，所述万向轴壳体201、过渡壳体202和传动轴壳体203依次拼接，且轴线共轴设置；

所述传动装置还包括万向轴3、传动轴4和钻头5，其中所述万向轴3设置于所述万向轴壳体201内，所述传动轴4设置于所述过渡壳体202和所述传动轴壳体203内，所述万向轴3的一端通过万向节6与所述连接头1相连，同时在所述过渡壳体202内还设置有水帽7，所述水帽7的一端与所述传动轴4的一端丝扣相连，所述水帽7的另一端设置有花键孔8，同时在所述万向轴3的一端设置有调节块9，所述调节块9呈椭球形结构，在其外表面设置有若干连接花键10，需要指出的是，所述连接花键10也呈弧形结构设置，其表面与所述调节块9的外表面平行；

所述连接花键10与所述花键孔8适配；

在上述连接方式中，通过弧形结构的连接花键10使所述水帽7与所述万向轴3之间具有一定的调节转动角度，同时其调节角度可以根据需要灵活调整，减少了角度调节的限制；同时在绕传动装置轴线的方向上，上述连接花键10与所述花键孔8相互贴合抵靠，从而保证动力传递的稳定性和可靠性；上述结构简单，同时兼顾旋转传动和角度调节的需求；上述结构通过花键和弧形结构即可实现，在保证使用功能的同时，尽可能简化了设备的结构，提高设备的可靠性和稳定性；

最后，沿整个装置的轴向方向，所述水帽与所述万向轴之间还具有一定的调节余量，便于各个部件的装配。

同时在所述水帽7和所述传动轴4上均设置有用于输送冷却水的通道，上述两通道相互连通；

在所述过渡壳体202内还设置有倾斜模组，所述倾斜模组包括固定套11，所述固定套11上设置有固定孔12，相对于所述固定套11的轴线，所述固定孔12的轴线倾斜设置，同时在所述固定孔12的两端均设置有滚动轴承13，所述传动轴4插入到所述固定孔12内，并分别与两所述滚动轴承13相连；

所述固定孔12为台阶孔结构，其内壁设置有台阶面，所述滚动轴承设置于所述固定孔的小头端，在所述固定孔的大头端内还设置有推力球轴承17，所述推力球轴承的一端端面与所述固定孔内的台阶面相互抵靠，所述传动轴承设置有限位台阶，所述限位台阶与所述推力球轴承的另一端端面相互抵靠；

使用时，通过限位台阶18和推力球轴承17的配合、推力球轴承与台阶面的配合抵消受到的轴线方向上的推力，能够避免万向节6和连接花键10受到过大的轴向力，从而保护传动结构，延长设备的使用寿命；

通过倾斜设置的固定孔即可方便的调节所述传动轴的倾斜角度，同时通过转动所述固定套即可控制其倾斜方向，其不但结构简单、稳定性和可靠性高，同时更换固定套即可实现对传动轴偏转角度的调节，不再需要更换整个传动装置和钻头。

在所述固定套11的外周面上设置有若干限位槽15，各所述限位槽15的一端开口，其另一端通过封堵块16封闭，所述过渡壳体202的内壁上设置有若干限位块14，各所述限位块14与各所述限位槽15分别插接相连，同时沿所述固定套11的轴线方向，所述限位块14端面与所述封堵块16端面相互抵靠；

通过所述限位块14与所述封堵块16的配合，一方面能够防止所述固定套11与所述过渡壳体202之间发生相对转动，另一方面能够在装配过程中实现辅助定位，从而提高设备的装配效率；

所述传动轴4的一端还穿过所述传动轴壳体203伸出到壳体2外，同时在该侧传动轴4上还连接有钻头5；同时在所述传动轴壳体203内还设置有球笼万向节19，所述球笼万向节19上设置有连接孔；所述传动轴4穿过所述连接孔与所述钻头5相连；

在本申请所述技术方案中，球笼万向节19与所述倾斜模组分置于所述传动轴4的两端，从而在两端为所述传动轴4提供稳定支撑，保证其结构稳定性，尤其是高速旋转传动过程中的结构稳定性；

另一方面球笼万向节19在旋转过程中不受任何限制，能够有效保证传动轴4的自由旋转，进而确保动力传送的稳定性和可靠性；同时沿所述传动轴4的轴线方向，所述球笼万向节19还具有一定的旋转角调节度，其与所述花键孔8和连接花键10配合，保证传动轴4角度调节的需求；

与现有技术相比，本申请通过倾斜模组控制所述传动轴的轴线偏置，即所述传动轴的轴线与所述万向轴的轴线之间有一定的夹角；进而通过所述传动轴的偏置实现钻头的偏置；同时通过更换不同的倾斜模组即可实现对传动轴角度的任意调节，与现有技术相比，其尽可能的简化了需要更换的结构，因此其能够以最小的成本尽可能满足不同工况的使用要求；同时上述结构不影响整个传动装置的动力传输。

以上仅为本申请的优选实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种定向钻井的传动装置，其特征在于，包括连接头(1)；

壳体(2)，所述壳体(2)内设置有万向轴(3)，所述万向轴(3)的一端与所述连接头(1)相连；

传动轴(4)，所述传动轴(4)设置于所述壳体(2)内，所述传动轴(4)的一端与所述万向轴(3)铰接相连，其另一端连接有钻头(5)；所述壳体(2)内还设置有用于偏置所述传动轴(4)的倾斜模组，所述传动轴(4)与所述倾斜模组转动相连；

所述壳体(2)包括依次拼接的万向轴壳体(201)、过渡壳体(202)和传动轴壳体(203)；所述万向轴(3)设置于所述万向轴壳体(201)内，所述倾斜模组设置于所述过渡壳体(202)内；所述过渡壳体(202)内还设置有水帽(7)，所述水帽(7)的一端与所述传动轴(4)相连；其另一端与所述万向轴(3)铰接；

所述水帽(7)的一端设置有花键孔(8)；所述万向轴(3)上设置有调节块(9)，所述调节块(9)呈椭球形结构；所述调节块(9)的外表面还设置有与所述花键孔(8)适配的连接花键(10)，沿所述调节块(9)的轴线方向，所述连接花键(10)的截面呈弧形结构。

2.根据权利要求1所述的一种定向钻井的传动装置，其特征在于，所述万向轴(3)的一端通过万向节(6)与所述连接头(1)相连。

3.根据权利要求1所述的一种定向钻井的传动装置，其特征在于，所述倾斜模组包括设置于所述过渡壳体(202)内的固定套(11)，所述固定套(11)上设置有固定孔(12)，所述固定孔(12)轴线偏置设置；所述固定孔(12)内设置有与所述传动轴(4)适配的滚动轴承(13)。

4.根据权利要求3所述的一种定向钻井的传动装置，其特征在于，所述过渡壳体(202)内壁上设置有若干限位块(14)，所述固定套(11)上设置有若干限位槽(15)，各所述限位块(14)与各所述限位槽(15)分别插接相连。

5.根据权利要求4所述的一种定向钻井的传动装置，其特征在于，所述限位槽(15)的一端一体设置有封堵块(16)；沿所述固定套(11)的轴线方向，所述限位块(14)端面与所述封堵块(16)端面相互抵靠。

6.根据权利要求3所述的一种定向钻井的传动装置，其特征在于，所述固定孔(12)为台阶孔，所述固定孔(12)内还设置有推力球轴承(17)，所述推力球轴承(17)与所述固定孔(12)内的台阶面抵靠；所述传动轴(4)上设置有与所述推力球轴承(17)抵靠的限位台阶(18)。

7.根据权利要求1所述的一种定向钻井的传动装置，其特征在于，所述传动轴壳体(203)内还设置有球笼万向节(19)，所述传动轴(4)的一端穿过所述球笼万向节(19)与所述钻头(5)相连。