一種指向式旋轉導向鉆井系統導向彎頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種指向式旋轉導向鉆井系統導向彎頭，主要用于油氣以及礦山開采中的旋轉導向系統，屬于油氣開發鉆井井下動力工具的設計以及制造領域。
【背景技術】
[0002]隨著油氣資源開采技術的不斷發展，鉆井技術朝著高效、高速的方向發展已成為一種趨勢，而旋轉導向閉環鉆井技術代表了當今世界鉆井技術發展的最高水平，非常適合目前開發特殊油藏的超深井、高難度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等。目前有三種比較成熟的導向系統，其中包括不旋轉外筒式閉環自動導向鉆井系統、全旋轉導向鉆井系統、旋轉導向自動鉆井系統。旋轉導向鉆井系統實質上是一個旋轉導向工具與測量傳輸儀器聯合組成的井下閉環工具系統，旋轉導向系統按導向方式可分為兩類:推靠式和指向式。旋轉導向系統按偏置機構的工作方式又可分為靜態偏置式和動態偏置式，即調制式二種。對于推靠式旋轉導向系統，具有以下特點：側向力大，造斜率高，但旋轉導向鉆出的井眼狗腿大，軌跡波動大，不平滑，鉆頭和鉆頭軸承的磨損較嚴重;指向式旋轉導向系統的特點：能鉆出較平滑的井眼，摩阻和扭矩較小，可以使用較大的鉆壓，機械鉆速較高，有助于發揮鉆頭的性能，鉆頭及其軸承承受的側向載荷較小。結合目前國內外旋轉導向技術的發展狀況，同時基于旋轉導向彎頭的工作原理，針對目前旋轉導向系統中芯軸在交變應力下容易破壞的問題，本實用新型提出了一種不僅能夠傳遞大扭矩，而且能夠傳輸鉆井液的指向式旋轉導向鉆井系統導向彎頭，在滿足旋轉導向要求的同時，能夠有效提高旋轉芯軸的使用壽命，降低了鉆井成本。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是針對目前整體式旋轉芯軸在偏置狀態受到交變載荷而容易疲勞破壞的問題，提供一種指向式旋轉導向鉆井系統導向彎頭，不僅能夠改善旋轉芯軸的受力狀況，而且能夠傳遞大扭矩、傳輸高壓鉆井液。
[0004]本實用新型一種指向式旋轉導向鉆井系統導向彎頭，主要由外套、球窩關節、鋼球、插套、橡膠密封、連接套以及導流套組成，所述外套與球窩關節之間通過鋼球連接，插套安裝在外套內部，用于定位鋼球;導流套安裝在連接套內部，橡膠密封安裝在導流套兩端的球面凹槽內；外套與連接套兩端之間通過螺紋連接;球窩關節上加工有球窩，球窩關節的球形摩擦面加工有微孔，以減小球窩關節與橡膠密封之間的微動磨損;外套的內側加工有球槽，鋼球安裝在球窩和球槽中；可以把鉆桿的扭矩傳遞到外套上，然后順著球槽安裝帶有花鍵的插套，花鍵和球槽相互配合用來傳遞扭矩。
[0005]本實用新型的有益效果在于：1、由于旋轉心軸既要萬向轉動，又要傳遞扭矩，同時還必須有泥漿通道，使得結構設計比較復雜，因而對旋轉心軸進行分段設計;2、旋轉心軸在彎曲狀態下繞自身的軸線進行旋轉的過程中，心軸處于連續的交變載荷作用下很容易發生疲勞破壞，因此對導向彎頭采用空心萬向軸設計可避免旋轉心軸由于承受高強度的交變應力而過早的疲勞失效;3、能夠降低旋轉心軸的承載力，使得旋轉芯軸僅僅承受鉆柱的扭矩，從而提高芯軸的使用壽命，降低鉆井成本。
【附圖說明】
[0006]圖I是本實用新型一種指向式旋轉導向鉆井系統導向彎頭的結構示意圖；
[0007]圖2是本實用新型導向彎頭的整體示意圖；
[0008]圖3是圖2的剖視圖。
[0009]圖中：1.外套，2.球窩關節，3.鋼球，4.插套，5.橡膠密封，6.連接套，7.導流套。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明：
[0011]如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型一種指向式旋轉導向鉆井系統導向彎頭，主要由外套I、球窩關節2、鋼球3、插套4、橡膠密封5、連接套6以及導流套7組成。所述外套I與球窩關節2之間通過鋼球3連接，插套4安裝在外套I內部，用于定位鋼球3，導流套7安裝在連接套6內部，橡膠密封5安裝在導流套7兩端的球面凹槽內，外套I與連接套6兩端之間通過螺紋連接，球窩關節2上加工有球窩，球窩關節2的球形摩擦面加工有微孔，以減小球窩關節2與橡膠密封5之間的微動磨損;外套I的內側加工有球槽，鋼球3安裝在球窩和球槽中，可以把鉆桿的扭矩傳遞到外套I上，然后順著球槽安裝帶有花鍵的插套4，花鍵和球槽相互配合用來傳遞扭矩;連接套6和外套I通過螺紋連接。鋼球3可以在球槽的預留長度內移動，伴隨著上下球頭的擺動實現萬向連接;橡膠密封5可以確保泥漿不損傷鋼球3，同時外套I和球窩關節2之間充滿潤滑油實現鋼球3的潤滑。
【主權項】
1.一種指向式旋轉導向鉆井系統導向彎頭，主要由外套（I)、球窩關節(2)、鋼球(3)、插套(4)、橡膠密封(5)、連接套(6)以及導流套(7)組成，其特征在于:所述外套（I)與球窩關節(2)之間通過鋼球(3)連接;插套(4)安裝在外套（I)內部，用于定位鋼球(3);導流套(7)安裝在連接套6內部，橡膠密封(5)安裝在導流套(7)兩端的球面凹槽內；外套（I)與連接套(6)兩端之間通過螺紋連接;球窩關節(2)上加工有球窩，外套（I)的內側加工有球槽;鋼球(3)安裝在球窩和球槽中，可以把鉆桿的扭矩傳遞到外套（I)上，然后順著球槽安裝帶有花鍵的插套(4)，花鍵和球槽相互配合用來傳遞扭矩;鋼球(3)可以在球槽的預留長度內移動，伴隨著上下球頭的擺動實現萬向連接。2.根據權利要求I所述的一種指向式旋轉導向鉆井系統導向彎頭，其特征在于:球窩關節(2)的球形摩擦面加工有微孔，以減小球窩關節(2)與橡膠密封(5)之間的微動磨損。3.根據權利要求I所述的一種指向式旋轉導向鉆井系統導向彎頭，其特征在于:橡膠密封(5)可以確保泥漿不損傷鋼球(3)，同時外套（I)和球窩關節(2)之間充滿潤滑油實現鋼球(3)的潤滑。
【專利摘要】本實用新型涉及一種指向式旋轉導向鉆井系統導向彎頭，它主要由外套、球窩關節、鋼球、插套、橡膠密封、連接套以及導流套組成。所述外套與球窩關節之間通過鋼球連接；插套安裝在外套內部，用于定位鋼球；導流套安裝在連接套內部，橡膠密封安裝在導流套兩端的球面凹槽內；外套與連接套兩端之間通過螺紋連接；球窩關節上加工有球窩，外套的內側加工有球槽，鋼球安裝在球窩和球槽中；可以把鉆桿的扭矩傳遞到外套上，然后順著球槽安裝帶有花鍵的插套，花鍵和球槽相互配合用來傳遞扭矩。本實用新型能夠降低旋轉心軸的承載力，使得旋轉芯軸僅僅承受鉆柱的扭矩，從而提高芯軸的使用壽命，降低鉆井成本。
【IPC分類】E21B7/04
【公開號】CN205154020
【申請號】CN201520887546
【發明人】張毅, 張曉東, 盧美亮, 周權, 歐松, 吳倩, 高有為
【申請人】西南石油大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月9日