CN2135055Y - 钻井柔性铰接导向动力钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种柔性铰接导向动力钻 具。其导向机构由旁通阀总成、万向铰接头总成、串 联马达总成组、单向铰接头总成和传动轴总成组成。 万向铰接头总成由壳体、球座、球头、密封、调整垫和 短接头组成。单向铰接头总成由壳体和密封组成。 串联马达总成组各马达之间由单向铰接头总成连接 起来。该钻具由于采取了柔性铰接导向机构，所以既 满足了功率要求，又大大缩短了整体钻具的刚性段长 度，能适用于各种曲率半径的钻井施工。

Description

本实用新型涉及石油钻井导向钻具，特别是一种适用于小曲率半径钻井导向的柔性铰接动力钻具。

目前用于中曲率半径和大曲率半径钻井的动力钻具，有的是弯接头加动力钻具，有的把动力钻具万向轴壳体设计成弯壳体而形成导向钻具。由于这种弯壳体或弯接头是固定的，导向动力钻具是作为一个弯曲整体而使用的，所以它难以通过小曲率半径的直井段，更无法通过造斜井段，因此这种结构已不能适用于小曲率半径钻井。如果把导向钻具长度大大缩短，虽然也能通过小曲率半径井眼，但由于马达总成功率太小，实现钻井也是不可能的。

本实用新型的目的就在于克服已有技术的上述缺点，提供一种大、中、小曲率半径钻井都能适用的柔性铰接导向动力钻具。在保证钻具功率的前提下，可以定向钻进或侧钻，而在起钻或下钻时成直线状，既能顺利通过直井段又能顺利通过斜井段。

本实用新型的上述目的是由下述技术方案实现的。该钻具包括导向机构和钻头两大部分组成，其中导向机构由旁通阀总成、万相铰接头总成，串接马达总成组、单向铰接头总成和传动轴总成等五部分组成。旁通阀总成上端与钻杆相接，其下端与万向铰接头总成相接，万向铰接头总成下端与串联马达总成组相接，马达总成组中间是由单向铰接头总成将各节马达相连接，最后再由一件单向铰接头总成把马达总成组与传动轴总成连接起来，所有的单向铰接头弯曲方向一致。传动轴总成的下端安装钻头。

万向铰接头总成由接头壳体、球座、球头、密封、调整垫和短接头组成。其接头壳体是由多个半圆形封闭曲线缝隙所围成的可任意方向弯动而不可拆卸的上下两部分组成的。内装一件通孔球座和一件通孔球头，球座与球头之间有橡胶密封圈。球头与短接头之间有调整垫。整个万向铰接头总成既可以通过高压泥浆，又可以任意弯曲，以利于顺利通过造斜段。

单向铰接头总成由接头壳体和密封组成。其接头壳体是由反正弦曲线和圆弧曲线相连接的封闭曲线缝隙所围成的可单向弯动而不可拆卸的上下两部分组成的，其内部设置橡胶密封。由圆弧曲线缝隙宽度决定其弯曲的方向和弯曲角度的大小。其内部可装其它传动件，可以通过高压钻井液，并可以单向弯曲。

串联马达总成组由多个液动马达和多个单向铰接头总成组成。其马达与马达之间都由单向铰接头总成连接起来，所有的单向铰接头的弯曲方向都必须一致。

本实用新型与已有技术相比，由于在确保钻具功率足够的前提下，在其各部分之间采用了柔性铰接结构，大大缩短了钻具的刚性段长度，所以能适用于各种曲率半径的钻井施工。既可以单向钻进，又可以侧钻，直井段和斜井段均能顺利通过。从根本上解决了小曲率半径钻井技术领域的一个难题。

附图1是本实用新型的整体结构半剖示意图。

附图2是其万向铰接头总成的半剖结构示意图。

附图3是万向铰接头壳体上的多个半圆形封闭曲线缝隙的展开图。

附图4是其单向铰接头总成的局部剖视示意图。

附图5是单向铰接头壳体的反正弦曲线和圆弧曲线相连接的封闭曲线缝隙的展开图。

结合附图对本实用新型的实施例说明如下：

附图1中

1－－旁通阀总成 2－－万向铰接头总成 3－－马达总成

4－－单向铰接头总成 5－－传动轴总成

在本实施例中，由两套马达总成和两套单向铰接头总成组成了串联马达总成组。

附图2中

6－－万向铰接头壳体 7－－球座 8－－球头 9－－短接头

10－－调整垫 11－－密封圈（11A.11B.11C三个密封圈）

12－－管状长密封它处于壳体中段封闭曲线缝隙部分，进一部增加了密封的可靠性。

附图3所示的半圆弧组成的封闭曲线缝隙，是在万向铰接头壳体上加工而成的。该缝隙虽然将该壳体分成了上下两个独立部分，但却不能拆开，所以能够实现任意方向的弯曲。壳体6的一端有外螺纹，另一端有内螺纹。短接头9的一端有外螺纹，另一端有内螺纹。整个万向铰接头总成有轴心通孔，可以通过高压泥浆。

附图4所示的单向铰接头总成，其中13是单向铰接头外壳，其一端有外螺纹，另一端有内螺纹，其内壁设置橡胶密封14。该总成内可装万向轴并能通过高压泥浆。其外壳13上的封闭曲线缝隙展开图如附图5所示，也同万向铰接头壳体一样，是在壳体13上直接加工而成的。该缝隙虽然将该壳体分成了上下两个独力部分，但却不能拆开。其不同之处是该展开曲线由圆弧和反正弦曲线组成，圆弧曲线的一部分具有较宽的间隙，所以只能在该方向转动而实现单向弯曲的要求。

本实用新型提供的这种柔性铰接导向动力钻具，其中旁通阀总成的作用是为了在起钻时钻井液从钻杆内流出，在下钻时钻井液流入钻杆内。万向铰接头总成的作用是缩短钻具刚性段的长度，以利于顺利通过造斜段。串联马达总成组的作用是提供足够的钻进动力，并缩短钻具刚性段长度。单向铰接头总成的作用之一是为了单向钻进或侧钻，作用之二是为了马达之间和马达与传动轴之间运动同步，作用之三是为了缩短钻具刚性段长度，以适应小曲率半径钻井。传动轴总成的作用是把马达的动力传输给钻头。马达的动力源是循环流动的高压钻井液。

Claims (4)

1、一种钻井柔性铰接导向动力钻具，包括导向机构和钻头两大部分，其特征在于导向机构由旁通阀总成，万向铰接头总成，串联马达总成组，单向铰接头总成和传动轴总成组成，旁通阀总成上端与钻杆相接，其下端与万向铰接头总成相接，万向铰接头总成下端与串联马达总成组相接，马达总成组中间是由单向铰接头总成将各节马达相连接，最后再由一件单向铰接头总成把马达总成与传动轴总成连接起来，所有的单向铰接头弯曲方向一致，传动轴总成的下端安装钻头。

2、按照权利要求1所述的钻井柔性铰接导向动力钻具，其特征在于万向铰接头总成由接头壳体、球座、球头、密封、调整垫和短接头组成，其接头壳体是由多个半圆形封闭曲线缝隙所围成的可任意方向弯动而不可拆卸的上下两部分组成的，内装一件通孔球座和一件通孔球头，球座与球头之间有橡胶密封圈，球头与短接头之间有调整垫。

3、按照权利要求1所述的钻井柔性铰接导向动力钻具，其特征在于单向铰接头总成由接头壳体和密封组成，其接头壳体是由反正弦曲线和圆弧曲线相连接的封闭曲线缝隙所围成的可单向弯动而不可拆卸地上下两部分组成的，其内设置橡胶密封，由圆弧曲线缝隙宽度决定其弯曲的方向和弯曲角度的大小。

4、按照权利要求1所述的钻井柔性铰接导向动力钻具，其特征在于串联马达总成组由多个液动马达和多个单向铰接头总成组成，其马达与马达之间都由单向铰接头总成连接起来，所有的单向铰接头的弯曲方向都必须一致。

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