CN214091710U

CN214091710U - 连续油管钻井用定向器

Info

Publication number: CN214091710U
Application number: CN202022479735.0U
Authority: CN
Inventors: 吴千里; 邹来方; 张燕萍; 罗勇; 张帅; 彭嵩; 何坤; 曹川�; 侯福祥; 冯来
Original assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-08-31
Anticipated expiration: 2030-10-30

Abstract

本实用新型提供了一种连续油管钻井用定向器，包括：外壳；电缆接头和控制机构，电缆接头的至少部分和控制机构均设置在外壳内，控制机构与电缆接头连接；电机，设置在外壳内，电机设置在控制机构远离电缆接头的一侧，电机与控制机构连接设置；减速机构，设置在外壳内，减速机构设置在电机远离控制机构的一侧；输出轴，输出轴与减速机构连接设置。通过本实用新型提供的技术方案，能够解决现有技术中的定向器定向精度较差的技术问题。

Description

连续油管钻井用定向器

技术领域

本实用新型涉及钻井工具技术领域，具体而言，涉及一种连续油管钻井用定向器。

背景技术

目前，现有技术中的连续管钻井与常规钻机钻井相比具有施工人员少、工作量小、起下钻可连续循环、占地面积小、安全高效、节约成本等优点。连续管钻井井底钻具组合(BHA)由多种元件组成，具有为井下作业提供破岩动力、调整钻具工具面、测量钻井工程参数等作用。包括钻头、容积式马达、钻铤、连续管接头、定向器和安全丢手等连续管专用工具，其中，定向器是连续管定向钻井的核心工具，钻井过程中通过定向器调整井下工具面达到所需的方位和井斜，从而控制井眼轨迹。

连续管定向器通过其动力来源与数据传输方式分为无缆式定向器和有缆式定向器。其中，无缆式定向器即为泥浆脉冲式定向器，此类定向器结构简单、成本较低，但定向周期长、精度低、数据传输速度慢，且受到钻井液类型影响；有缆式定向器分为电液控定向器和电控定向器，此类定向器定向精度较高，且数据传输速度快，其中，电控定向器结构更为简单，成本较低。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种连续油管钻井用定向器，以解决现有技术中的定向器定向精度较差的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种连续油管钻井用定向器，包括：外壳；电缆接头和控制机构，电缆接头的至少部分和控制机构均设置在外壳内，控制机构与电缆接头连接；电机，设置在外壳内，电机设置在控制机构远离电缆接头的一侧，电机与控制机构连接设置；减速机构，设置在外壳内，减速机构设置在电机远离控制机构的一侧；输出轴，输出轴与减速机构连接设置。

进一步地，减速机构为行星减速器。

进一步地，减速机构为二级减速结构。

进一步地，减速机构包括一级少齿差行星减速器，一级少齿差行星减速器包括一级减速器固定轮、一级减速器销轴、一级减速行星轮和一级减速器输出轴，一级减速器固定轮设置在一级减速器销轴上，一级减速器固定轮与电机的输出端连接设置，一级减速行星轮设置在一级减速器输出轴上，一级减速器固定轮与一级减速行星轮啮合。

进一步地，减速机构包括二级少齿差行星减速器，二级少齿差行星减速器包括二级减速器固定轮、二级减速器销轴、二级减速行星轮和二级减速器输出轴，二级减速器固定轮设置在二级减速器销轴上，二级减速行星轮设置在二级减速器输出轴上，二级减速器固定轮与二级减速行星轮啮合。

进一步地，一级少齿差行星减速器的减速比为80:1。

进一步地，二级少齿差行星减速器的减速比为22:1。

进一步地，连续油管钻井用定向器还包括输出壳体，输出壳体与外壳连接设置，输出壳体设置在外壳远离电缆接头的一端，输出轴的至少部分设置在输出壳体内；减速机构还包括：密封件，设置在输出轴和输出壳体之间。

进一步地，控制机构与外壳之间具有第一流道，减速机构上设置有第二流道，输出轴上设置有第三流道，第一流道、第二流道和第三流道连通设置。

进一步地，控制机构包括：安装壳，设置在外壳内，安装壳和外壳间隔设置以形成第一流道；电路板，设置在安装壳内，电路板与电缆接头连接。

应用本实用新型的技术方案，通过采用电机结合减速机构能够便于实时精准调节钻井的工具面，定向精度高、数据传输速度快，相比于电控和液控结合的定向器而言，本实用新型中的连续油管钻井用定向器的结构较为简单，成本较低。因此，通过本实用新型提供的技术方案，能够解决现有技术中的定向器定向精度较差的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的实施例提供的连续油管钻井用定向器的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、电缆接头；2、堵盖；3、电路板上盖板；4、第一流道；5、电子舱；6、电路板；7、电路板下盖板；8、后端盖；9、尾盖；10、电机；11、电机轴；12、一级减速器固定轮；13、输入曲轴；14、一级减速器销轴；15、一级减速行星轮；16、壳体；17、一级减速器输出轴；18、滚针轴承；19、二级减速器销轴；20、二级减速行星轮；21、二级减速器固定轮；22、二级减速器输出轴；23、小圆螺母；24、推力球轴承；25、推力球轴承组；26、单向轴承；27、输出壳体；28、密封件；29、输出轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种连续油管钻井用定向器，连续油管钻井用定向器包括外壳、电缆接头1、控制机构、电机10、减速机构和输出轴29。电缆接头1的至少部分和控制机构均设置在外壳内，控制机构与电缆接头1连接。电机10设置在外壳内，电机10设置在控制机构远离电缆接头1的一侧，电机10与控制机构连接设置。减速机构设置在外壳内，减速机构设置在电机10远离控制机构的一侧。输出轴29与减速机构连接设置。具体的，本实施例中的电机10为高速电机结构，电缆接头1用于与上端的电缆进行连接，减速机构用于将高速运动转变为低速大扭矩的运动。

采用本实施例提供的连续油管钻井用定向器，采用电机10和减速机构的结合能够对钻井工具面进行实时精准的调节，定向精度高、数据传输速度块，内部结构较为简单，成本较低。通过使用本实施例中的连续油管钻井用定向器能够大幅提高定向器的输出扭矩与定向精度，且通过减速机构与单向轴承26对定向完成后进行自锁，并在外壳内设置有便于钻井液循环的空心通道，这样能够克服液控定向器定向精度低、数据传输速度慢的不足。相比于电液控定向器而言，本实施例中的结构简单，成本较低，且易于维护。因此，通过本实施例提供的技术方案，能够解决现有技术中的定向器定向精度较差的技术问题。

具体的，本实施例中的减速机构为行星减速器。采用这样的结构设置，能够便于进行稳定的减速，且结构简单便于制造实现。

在本实施例中，减速机构为二级减速结构。采用这样的结构设置，通过高速电机结构和两级大减速比的二级减速结构的结合，这样能够便于为井下工具提供低速大扭矩的旋转运动，以便于进行精准的定向。具体的，当正转时，通过二级减速结构的大减速比能够实现自锁；当反转时，通过多个单向轴承26实现自锁。

具体的，减速机构包括一级少齿差行星减速器，一级少齿差行星减速器包括一级减速器固定轮12、一级减速器销轴14、一级减速行星轮15和一级减速器输出轴17，一级减速器固定轮12设置在一级减速器销轴14上，一级减速器固定轮12与电机10的输出端连接设置，一级减速行星轮15设置在一级减速器输出轴17上，一级减速器固定轮12与一级减速行星轮15啮合。采用这样的结构设置，能够便于稳定地进行减速，同时保证了结构的稳定性。

在本实施例中，减速机构包括二级少齿差行星减速器，二级少齿差行星减速器包括二级减速器固定轮21、二级减速器销轴19、二级减速行星轮20和二级减速器输出轴22，二级减速器固定轮21设置在二级减速器销轴19上，二级减速行星轮20设置在二级减速器输出轴22上，二级减速器固定轮21与二级减速行星轮20啮合。采用这样的结构设置，能够有效进行减速，同时使得简化了内部结构。

具体的，本实施例中的一级少齿差行星减速器的减速比为80:1。

具体的，本实施例中的二级少齿差行星减速器的减速比为22:1。这样，使得减速结构的总减速比为1760:1。

在本实施例中，连续油管钻井用定向器还包括输出壳体27，输出壳体27与外壳连接设置，输出壳体27设置在外壳远离电缆接头1的一端，输出轴29的至少部分设置在输出壳体27内。减速机构还包括密封件28，设置在输出轴29和输出壳体27之间。采用这样的结构设置，能够避免钻井液从输出轴29和输出壳体27之间漏出，以便于使钻井液进行循环。具体的，本实施例中的密封件28可以为塞子。

具体的，本实施例中的控制机构与外壳之间具有第一流道4，减速机构上设置有第二流道，输出轴29上设置有第三流道，第一流道4、第二流道和第三流道连通设置。采用这样的结构设置，第一流道4、第二流道和第三流通连通形成了空心通道，以便于钻井液在空心通道内进行循环。

进一步地，控制机构包括安装壳和电路板6，设置在外壳内，安装壳和外壳间隔设置以形成第一流道4。电路板6设置在安装壳内，电路板6与电缆接头1连接。

在本实施例中，连续油管钻井用定向器主要包括由上到下依次布置的电缆接头1、堵盖2、电子舱5(包括电路板上盖板3、第一流道4、电子舱5壳体16(即为本实施例中的外壳)、电路板6、电路板下盖板7、后端盖8、尾盖9)、电机10、电机轴11、Ⅰ级减速器总成(即为一级少齿差行星减速器，其包括一级减速器固定轮12、输入曲轴13、一级减速器销轴14、一级减速器行星轮、壳体16、一级减速器输出轴17)、滚针轴承18、Ⅱ级减速器总成(即为二级少齿差行星减速器，其包括二级减速器销轴19、二级减速器行星轮、二级减速器固定轮21、二级减速器输出轴22)、小圆螺母23、推力球轴承24、推力球轴承组25、单向轴承26、输出壳体27、塞子、输出轴29等。其中，电缆接头1与上端电缆连接，为电控定向器供电及数据传输，电子舱5各零部件(包括电路板上盖板3、流道、电子舱5、电路板6、电路板下盖板7、后端盖8、尾盖9)间均由防松螺钉固定，电子舱5与壳体16、壳体16与二级减速器固定轮21、二级减速器固定轮21与输出轴29间均为螺纹联接，并均带有多道密封圈，以用于防止钻井液外泄，提高密封性能。输出轴29的下端与导向马达(图中未示出)相连。

如图1所示，本实用新型提出的连续油管钻井用定向器为电控定向器，其工作原理是当需要调整井下工具面时，由地面发出指令，电信号经电缆接头1传递至电子舱5内电路板6中，电路板6将高电压电信号转为低电压信号驱动高速电机旋转，经由两级行星减速器将高速旋转运动转化为低速大扭矩运动至输出轴29，实现调整工具面的功能。调整工具面完成后，井下工具受到反扭矩传递至输出轴29，由单向轴承26组承受反扭矩实现自锁,此时电路板6再将实际位置回传至地面控制中心。本实用新型中高速电机供电电压270V，额定输出扭矩800-1000Nm，额定输出转速5r/min，减速比为1760:1，一级减速器减速比为22:1，二级减速器减速比为80:1，均为大减速比结构。

本实用新型提出的电控定向器在电子舱5外壁、一级减速器输出轴17、输出轴间均设置空心流道，钻井液由上部接头流经电子舱5外壁流道到达一级减速器输出轴17中空流道，再通过输出轴中空流道流至下部井下工具，实现钻井液循环。

在本实施例中，推力球轴承24被安装在小圆螺母23与输出壳体27之间，推力球轴承组25被安装在输出轴的上端与输出壳体27之间，用于输出轴的轴向固定。本实施例中的堵盖2、尾盖9、塞子以及多道密封圈均用于将电子舱5和电机10与钻井液进行隔离，以保护电子舱5和电机10。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：提高了定向精度、提高了数据传输速度，结构简单，成本较低。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种连续油管钻井用定向器，其特征在于，包括：

外壳；

电缆接头(1)和控制机构，所述电缆接头(1)的至少部分和所述控制机构均设置在所述外壳内，所述控制机构与所述电缆接头(1)连接；

电机(10)，设置在所述外壳内，所述电机(10)设置在所述控制机构远离所述电缆接头(1)的一侧，所述电机(10)与所述控制机构连接设置；

减速机构，设置在所述外壳内，所述减速机构设置在所述电机(10)远离所述控制机构的一侧；

输出轴(29)，所述输出轴(29)与所述减速机构连接设置。

2.根据权利要求1所述的连续油管钻井用定向器，其特征在于，所述减速机构为行星减速器。

3.根据权利要求1所述的连续油管钻井用定向器，其特征在于，所述减速机构为二级减速结构。

4.根据权利要求3所述的连续油管钻井用定向器，其特征在于，所述减速机构包括一级少齿差行星减速器，所述一级少齿差行星减速器包括一级减速器固定轮(12)、一级减速器销轴(14)、一级减速行星轮(15)和一级减速器输出轴(17)，所述一级减速器固定轮(12)设置在所述一级减速器销轴(14)上，所述一级减速器固定轮(12)与所述电机(10)的输出端连接设置，所述一级减速行星轮(15)设置在所述一级减速器输出轴(17)上，所述一级减速器固定轮(12)与所述一级减速行星轮(15)啮合。

5.根据权利要求4所述的连续油管钻井用定向器，其特征在于，所述减速机构包括二级少齿差行星减速器，所述二级少齿差行星减速器包括二级减速器固定轮(21)、二级减速器销轴(19)、二级减速行星轮(20)和二级减速器输出轴(22)，所述二级减速器固定轮(21)设置在所述二级减速器销轴(19)上，所述二级减速行星轮(20)设置在所述二级减速器输出轴(22)上，所述二级减速器固定轮(21)与所述二级减速行星轮(20)啮合。

6.根据权利要求4所述的连续油管钻井用定向器，其特征在于，所述一级少齿差行星减速器的减速比为80:1。

7.根据权利要求5所述的连续油管钻井用定向器，其特征在于，所述二级少齿差行星减速器的减速比为22:1。

8.根据权利要求1所述的连续油管钻井用定向器，其特征在于，所述连续油管钻井用定向器还包括输出壳体(27)，所述输出壳体(27)与所述外壳连接设置，所述输出壳体(27)设置在所述外壳远离所述电缆接头(1)的一端，所述输出轴(29)的至少部分设置在所述输出壳体(27)内；所述减速机构还包括：

密封件(28)，设置在所述输出轴(29)和所述输出壳体(27)之间。

9.根据权利要求1所述的连续油管钻井用定向器，其特征在于，所述控制机构与所述外壳之间具有第一流道(4)，所述减速机构上设置有第二流道，所述输出轴(29)上设置有第三流道，所述第一流道(4)、所述第二流道和所述第三流道连通设置。

10.根据权利要求1所述的连续油管钻井用定向器，其特征在于，所述控制机构包括：

安装壳，设置在所述外壳内，所述安装壳和所述外壳间隔设置以形成第一流道(4)；

电路板(6)，设置在所述安装壳内，所述电路板(6)与所述电缆接头(1)连接。