一种全旋转指向钻井装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于石油钻井技术领域，具体地，涉及一种全旋转指向钻井装置。全旋转指向钻井装置包括：外筒，外筒的上端与钻柱连接；活动式套设在外筒内的铰接轴，外筒能够向铰接轴传递扭矩，铰接轴的中心轴线能够相对于外筒的中心轴线倾斜，铰接轴的下端延伸出外筒；钻头，钻头固定设置在铰接轴的下端；以及偏心机构，偏心机构设置在外筒内，并与铰接轴的顶端连接，当外筒转动时，在偏心机构的作用下，铰接轴能够现对于地层维持在固定的角度。本实用新型专利技术的外筒在工作过程中可以实现全旋转，从而减小托压，提高钻进效率。提高钻进效率。提高钻进效率。

【技术实现步骤摘要】
一种全旋转指向钻井装置


[0001]本技术属于石油钻井
，具体地，涉及一种钻井装置。

技术介绍

[0002]旋转导向钻井系统是水平井、定向井、大位移井等复杂结构井的重要钻井工具。旋转导向钻井系统通过外壳旋转或绝大部分外壳旋转同时极短部分不旋转来降低托压现象，实现更深、更长段的水平井、定向井施工。近年来，旋转导向钻井系统逐渐成为普及的导向钻井技术，成为高效钻井的关键技术之一。
[0003]旋转导向钻井系统主要包括推靠钻头式和指向钻头式两大类。推靠钻头式通过推靠井壁获得的反作用力进行导向。但是，推靠钻头式旋转导向系统受地层软硬程度影响较大，比如在软质地层，用于推靠的零部件可能陷进地层，从而无法使钻头获得反作用力，导致造斜效果不佳。指向钻头式通过改变钻头的趋势方向进行导向。现有技术中，指向钻头式旋转导向系统的外筒无法全旋转，导致托压较大，而且主轴受到较大的周期性弯曲应力，主轴的使用寿命较低，存在断轴的风险。

技术实现思路

[0004]针对如上所述的技术问题，本技术旨在提出一种钻井装置，其能够在造斜钻进的前提下，并实现外筒全旋转。
[0005]根据本技术，提供了一种钻井装置，包括：外筒，所述外筒的上端与钻柱连接；活动式套设在所述外筒内并与所述外筒形成扭矩连接的铰接轴，所述铰接轴的中心轴线能够相对于所述外筒的中心轴线倾斜；钻头，所述钻头固定设置在所述铰接轴的下端；以及设置在所述外筒内并与所述铰接轴的上端连接的偏心机构，所述偏心机构构造成当所述外筒转动时使所述铰接轴相对于地层维持在固定的角度。<br/>[0006]在一个具体的实施例中，所述偏心机构包括：转动式套设在所述外筒内的偏心轮，所述铰接轴的顶部与所述偏心轮连接，该连接点到所述偏心轮的转动轴线的距离可调；以及驱动器，所述驱动器的固定端与所述外筒连接，所述驱动器的输出端用于驱动所述偏心轮相对于所述外筒转动。
[0007]在一个具体的实施例中，所述驱动器能够驱动所述偏心轮以与所述外筒相同的转速相对于所述外筒反向转动。
[0008]在一个具体的实施例中，所述偏心轮包括反向转动式设置在所述外筒内部的外偏心环和正向转动式设置在所述外偏心环的偏心位置处的内偏心环，其中，所述内偏心环与所述驱动器连接，所述铰接轴的顶部活动式设置在所述内偏心环的偏心位置。
[0009]在一个具体的实施例中，通过调节所述驱动器的转速大小和方向来改变所述铰接轴的倾斜角度。
[0010]在一个具体的实施例中，所述外偏心环的外圈中心与所述外筒的中心在第一中心点处重合；所述外偏心环的内圈中心与所述内偏心环的外圈中心在第二中心点处重合；所
述铰接轴的中心与所述内偏心环的内圈中心在第三中心点处重合。
[0011]在一个具体的实施例中，所述第一中心点与所述第二中心点不重合，所述第二中心点与所述第三中心点不重合。
[0012]在一个具体的实施例中，所述第一中心点到所述第二中心点的距离与所述第二中心点到所述第三中心点的距离相等。
[0013]在一个具体的实施例中，在所述内偏心环和所述外偏心环之间设置有第一棘轮，在所述外偏心环和所述外筒之间设置有第二棘轮，所述第一棘轮和所述第二棘轮的单向转动方向相反。
[0014]在一个具体的实施例中，所述铰接轴的顶部通过球面副穿透式设置在所述偏心机构内。
[0015]在一个具体的实施例中，所述驱动器包括驱动电机，所述驱动电机的外壳与所述外筒固定连接，所述驱动电机的输出轴通过万向节与所述内偏心环连接。
[0016]在一个具体的实施例中，在所述外筒上设置有位移传感器，所述位移传感器用于测量所述铰接轴在径向上到达所述位移传感器的距离，从而得出所述铰接轴相对于所述外筒的倾斜角度。
[0017]在一个具体的实施例中，所述铰接轴通过球面副与所述外筒连接，在所述铰接轴与所述外筒的球形接触面之间设置有用于传递扭矩的球体。
[0018]在一个具体的实施例中，所述铰接轴或者所述外筒的用于容置所述球体的槽沿所述外筒的轴向长度大于所述球体的直径，用于在所述铰接轴倾斜时为所述球体提供空间。
[0019]在一个具体的实施例中，在所述铰接轴与所述外筒的球面副之间设置有密封件。
[0020]在一个具体的实施例中，两个密封件对称地分布在所述球体的上、下两侧。
[0021]在一个具体的实施例中，在所述外筒内设置有发电机，所述发电机的输入端设置有涡轮，所述发电机的输出端与所述偏心机构电性连接。
[0022]与现有技术相比，本申请的优点如下。
[0023]本技术设置有可全旋转的外筒，外筒能够向铰接轴和钻头传递扭矩，同时控制偏心轮，使其转动方向与外筒相反，转速相等，实现铰接轴和钻头维持在一个固定的钻进角度，从而实现定向钻进，解决现有技术中指向钻头式无法实现外筒全旋转的技术问题，进而减小托压。
[0024]此外，本技术的外偏心环和内偏心环相互配合，通过控制内偏心环和外偏心环的相对位置角度，可调节铰接轴和钻头的钻进角度。
附图说明
[0025]下面将参照附图对本技术进行说明。
[0026]图1显示了根据本技术的钻井装置的一种实施例的示意图；
[0027]图2显示了图1中A部分的放大示意图；
[0028]图3显示了图2中B
‑
B的剖面结构示意图；
[0029]图4显示了图1中C部分的放大示意图。
[0030]图中：1、外筒；11、筒体；12、下接头；2、铰接轴；3、钻头；4、偏心机构；40、偏心轮；41、内偏心环；42、驱动电机；421、第一扶正器；422、万向节；43、外偏心环；445、位移传感器；
446、流道；45、第一棘轮；46、第二棘轮；5、球体；6、密封件；71、发电机；72、涡轮；73、第二扶正器；81、通信接头；82、多芯密封塞；83、第三扶正器；84、保护筒；85、导线；86、测控电路元件；91、第一中心点；92、第二中心点；93、第三中心点；100、钻井装置。
[0031]在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本技术的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
[0032]下面通过附图来对本技术进行介绍。
[0033]需要说明的是，本申请中使用的方向性用语或限定词“上”、“下”等均是针对所参照的图1而言，它们并不用于限定所涉及零部件的绝对位置，而是可以根据具体情况而变化。本申请中使用的方向性用语或限定词“正向”、“反向”仅表示两者转动方向相反，并不限定其具体的转动方向。
[0034]图1显示了根据本技术的钻井装置的一种实施例的示意图；图2显示了图1中A部分的放大示意图；图3显示了图2中B
‑
B的剖面结构示意图；图4显示了图1中C部分的放大示意图。
[0035]如图1所示，钻井装置100包括外筒1、铰接轴2、钻头3和偏心机构4。偏心机构4设置在外筒1的内部，能够相对于外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井装置，其特征在于，包括：外筒(1)，所述外筒(1)的上端与钻柱连接；活动式套设在所述外筒(1)内并与所述外筒(1)形成扭矩连接的铰接轴(2)，所述铰接轴(2)的中心轴线能够相对于所述外筒(1)的中心轴线倾斜；钻头(3)，所述钻头(3)固定设置在所述铰接轴(2)的下端；以及设置在所述外筒(1)内并与所述铰接轴(2)的上端连接的偏心机构(4)，所述偏心机构(4)构造成当所述外筒(1)转动时使所述铰接轴(2)相对于地层维持在固定的角度。2.根据权利要求1所述的钻井装置，其特征在于，所述偏心机构(4)包括：转动式套设在所述外筒(1)内的偏心轮(40)，所述铰接轴(2)的顶部与所述偏心轮(40)连接，该连接点到所述偏心轮(40)的转动轴线的距离可调；以及驱动器，所述驱动器的固定端与所述外筒(1)连接，所述驱动器的输出端用于驱动所述偏心轮(40)相对于所述外筒(1)转动。3.根据权利要求2所述的钻井装置，其特征在于，所述驱动器能够驱动所述偏心轮(40)以与所述外筒(1)相同的转速相对于所述外筒(1)反向转动。4.根据权利要求2所述的钻井装置，其特征在于，所述偏心轮(40)包括反向转动式设置在所述外筒(1)内部的外偏心环(43)和正向转动式设置在所述外偏心环(43)的偏心位置处的内偏心环(41)，其中，所述内偏心环(41)与所述驱动器连接，所述铰接轴(2)的顶部活动式设置在所述内偏心环(41)的偏心位置。5.根据权利要求4所述的钻井装置，其特征在于，所述外偏心环(43)的外圈中心与所述外筒(1)的中心在第一中心点(91)处重合；所述外偏心环(43)的内圈中心与所述内偏心环(41)的外圈中心在第二中心点(92)处重合；所述铰接轴(2)的中心与所述内偏心环(41)的内圈中心在第三中心点(93)处重合。6.根据权利要求5所述的钻井装置，其特征在于，所述第一中心点(91)与所述第二中心点(92)不重合，所述第二中心点(92)与所述第三中心点(93)不重合。7.根据权利要求6所述的钻井装置，其特征在于，所述第一中心点(91)到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴柏志，朱杰然，杨宁宁，马清明，肖红兵，侯树刚，张玉，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，
类型：新型
国别省市：