【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油天然气钻井的井下工具制造，特别适用于石油天然气水平井、大位移定向井钻井作业，更具体的说是涉及一种方向可调轮体结构及其弹性减阻器和石油钻探水平井钻具。
技术介绍
1、水平井是指井斜角达到或接近90°，井身沿着水平方向钻进一定长度的井，井眼在油层中水平延伸相当长一段长度。有时为了某种特殊的需要，井斜角可以超过90°，"向上翘"。一般来说，水平井适用于薄的油气层或裂缝性油气藏，目的在于增大油气层的裸露面积。
2、在石油天然气钻井作业中，特别是在水平井、大位移定向井钻井中，水平段、大位移的井段越来越长，而随着水平位移的增长，钻具摩擦阻力就会急剧增大，当摩擦阻力大于钻具屈服压力之后，钻压将无法施加到钻头上，使得钻井作业难以继续进行，这就给钻井作业的正常进行带来不利的影响。
3、现有专利技术专利cn 101117884 b提供了一种钻具减阻器，由连接轴、减阻器、连接筒组成，连接轴包括上、下连接轴，分别通过螺纹与连接筒相连，连接筒两侧各设置一个减阻器，减阻器上设置有减阻器凹槽，在转动体沟槽里设置有滚轮。该专利技术提供了一种由滚轮和转动体结构实现沿井眼轴向和径向两个方向的滚动，解决了现有技术不能两者兼顾并导致钻具严重磨损的问题，由于该专利技术的滚轮和转动体可以分别实现轴向和径向的转动，所以接触摩擦只是滚动摩擦，这样就使得钻具与井壁的摩擦力减小，达到了在轴向和径向两个方向同时减少摩擦阻力的目的。
4、但是，以上的专利技术仍然存在两个问题：
5、①减阻器所组成的外径一致，无法进行适应
6、②若减阻器发生卡滞，则会导致滚轮产生硬摩擦，导致滚轮结构的失效。
7、因此，如何提供一种滚动配合效果更好、且支撑稳定性更强、能够降低钻具摩擦阻力的石油钻探水平井钻具，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种方向可调轮体结构及其弹性减阻器和石油钻探水平井钻具，旨在解决上述技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种方向可调轮体结构，包括：
4、基座，所述基座表面开设有转动槽；
5、转动座，所述转动座转动连接在所述转动槽内，所述转动座的底面和所述转动槽的底面之间具有转动角度限位部，所述转动角度限位部的转动范围内设有限位弹性体，所述限位弹性体使得所述转动座在无外力情况下始终保持在所述转动槽内的同一位置；所述转动座的顶面开设有辊槽；
6、转动辊，所述转动辊部分设于所述辊槽内，且通过支撑轴相对于所述辊槽转动连接。
7、通过上述技术方案，本专利技术提供了一种转动方向可以适应性改变的转动辊，利用转动座与基座之间的转动连接，使得安装转动辊的转动座能够实现转动，也就相当于转动辊的方向能够实现变换，同时由于限位弹性体设置在转动角度限位部内侧，使得转动座既能够在无外力情况下始终保持同一位置，又能够在外力作用下进行角度变换，同时能够在外力撤去时自动复位，转动角度限位部的设计使得转动座的角度转动得到限制。
8、优选的，在上述一种方向可调轮体结构中，所述基座包括底盖、基体和上盖，所述底盖、所述基体和所述上盖通过紧固螺钉依次紧固连接，所述转动槽贯穿所述上盖和所述基体。将基座分为底盖、基体和上盖三部分，能够满足转动座和限位弹性体的安装需求。
9、优选的，在上述一种方向可调轮体结构中，所述转动槽包括开设在所述基体上的转动孔和限位孔，所述转动孔和所述限位孔形成阶梯孔，所述限位孔位于所述转动孔下方，且孔径小于所述转动孔，所述上盖上开设有与所述转动孔同心的防脱孔，所述防脱孔的孔径小于所述转动孔；所述转动座由上至下依次由上段轴、中段轴和下段轴组成，所述上段轴与所述防脱孔转动连接，所述中段轴与所述转动孔转动连接，所述下段轴位于所述限位孔内，所述转动角度限位部和所述限位弹性体位于所述下段轴和所述限位孔之间。通过阶梯孔和阶梯轴的结构设计，使得结构能够实现快速的安装，且能够实现转动功能。
10、优选的，在上述一种方向可调轮体结构中，所述转动角度限位部包括固定限位块和随动限位块；所述固定限位块的数量为两个，且对称固定在所述限位孔的内壁上，所述固定限位块远离所述限位孔内壁的一侧与所述下段轴的侧壁贴合，且与其弧度适配；所述随动限位块的数量为两个，且对称固定在所述下段轴的侧壁上，所述随动限位块远离所述下段轴侧壁的一侧与所述限位孔内壁贴合，且与其弧度适配；所述限位弹性体的数量为4个，且分别设于相邻的所述固定限位块和所述随动限位块之间。利用固定限位块和随动限位块之间的位置干涉对转动座的转动角度进行限制，通过在相邻的固定限位块和随动限位块之间设置限位弹性体，既能够平衡位置关系，又能够使得转动座在动作后进行自动复位。
11、优选的，在上述一种方向可调轮体结构中，所述限位弹性体包括限位弹簧，所述限位弹簧两端固定有抵接片，所述抵接片分别与所述固定限位块和所述随动限位块的侧壁抵接，方便安装。
12、优选的，在上述一种方向可调轮体结构中，所述上段轴的侧壁径向开设有穿过所述辊槽的安装孔，所述支撑轴两端分别通过弹性挡圈固定在两个所述安装孔内，所述转动辊转动连接在所述支撑轴上。方便安装且结构稳定。
13、本专利技术还提供了一种弹性减阻器，包括：
14、转动轴套，所述转动轴套的侧壁上开设有伸缩槽，上述的一种方向可调轮体结构置于所述伸缩槽内，所述基座的侧壁与所述伸缩槽的侧壁滑动配合；所述转动轴套的轴向方向与所述转动辊的轴向方向垂直；
15、弹性支撑部，所述弹性支撑部连接在所述基座与所述伸缩槽底面之间，所述弹性支撑部能够使得转动辊的表面始终高于所述转动轴套的表面，且不会脱出所述伸缩槽。
16、通过上述技术方案，本专利技术提供的弹性减阻器利用转动辊的角度可调原理，能够适应性的根据钻井摩擦和卡滞等问题进行角度调节，具有更好的使用效果，且配合了弹性支撑部的连接，使得基座能够在弹性伸缩槽内进行上下的弹性运动，能够实现减阻器的尺径调节，更好的适应钻探工作。
17、优选的，在上述一种弹性减阻器中，所述弹性支撑部包括支撑弹簧和限位拉杆；所述支撑弹簧的数量为多个，且多个所述支撑弹簧均匀布置在所述伸缩槽内，并顶紧在所述伸缩槽的内底面和所述基座的底面之间；所述限位拉杆穿过所述基座与所述伸缩槽的内底面螺纹紧固连接。支撑弹簧能够给基座提供弹性的支撑力，拉杆能够防止基座脱出伸缩槽，且能够实现导向。
18、优选的，在上述一种弹性减阻器中，所述基座开设有上下贯通的阶梯导向孔，所述阶梯导向孔包括上部的限位孔段和下部的滑动孔段，所述限位孔段的孔径大于所述滑动孔段的孔径；所述拉杆包括杆体和限位头，所述杆体滑动连接在所述滑动孔段，且底端与所述伸缩槽的内底面螺纹紧固连接，所述限位头滑动连接在所述限位孔段。便于拉杆的安装，方便可靠。
19、本专利技术还提供了一种石油钻探水平井钻具，包括钻具本体；所述钻具本体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种方向可调轮体结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种方向可调轮体结构，其特征在于，所述基座(3)包括底盖(32)、基体(33)和上盖(34)，所述底盖(32)、所述基体(33)和所述上盖(34)通过紧固螺钉(35)依次紧固连接，所述转动槽(31)贯穿所述上盖(34)和所述基体(33)。
3.根据权利要求2所述的一种方向可调轮体结构，其特征在于，所述转动槽(31)包括开设在所述基体(33)上的转动孔(311)和限位孔(312)，所述转动孔(311)和所述限位孔(312)形成阶梯孔，所述限位孔(312)位于所述转动孔(311)下方，且孔径小于所述转动孔(311)，所述上盖(34)上开设有与所述转动孔(311)同心的防脱孔(313)，所述防脱孔(313)的孔径小于所述转动孔(311)；所述转动座(4)由上至下依次由上段轴(44)、中段轴(45)和下段轴(46)组成，所述上段轴(44)与所述防脱孔(313)转动连接，所述中段轴(45)与所述转动孔(311)转动连接，所述下段轴(46)位于所述限位孔(312)内，所述转动角度限位部(41)和所述
4.根据权利要求3所述的一种方向可调轮体结构，其特征在于，所述转动角度限位部(41)包括固定限位块(411)和随动限位块(412)；所述固定限位块(411)的数量为两个，且对称固定在所述限位孔(312)的内壁上，所述固定限位块(411)远离所述限位孔(312)内壁的一侧与所述下段轴(46)的侧壁贴合，且与其弧度适配；所述随动限位块(412)的数量为两个，且对称固定在所述下段轴(46)的侧壁上，所述随动限位块(412)远离所述下段轴(46)侧壁的一侧与所述限位孔(312)内壁贴合，且与其弧度适配；所述限位弹性体(42)的数量为4个，且分别设于相邻的所述固定限位块(411)和所述随动限位块(412)之间。
5.根据权利要求4所述的一种方向可调轮体结构，其特征在于，所述限位弹性体(42)包括限位弹簧(421)，所述限位弹簧(421)两端固定有抵接片(422)，所述抵接片(422)分别与所述固定限位块(411)和所述随动限位块(412)的侧壁抵接。
6.根据权利要求4所述的一种方向可调轮体结构，其特征在于，所述上段轴(44)的侧壁径向开设有穿过所述辊槽(43)的安装孔(441)，所述支撑轴(51)两端分别通过弹性挡圈(52)固定在两个所述安装孔(441)内，所述转动辊(5)转动连接在所述支撑轴(51)上。
7.一种弹性减阻器，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的一种弹性减阻器，其特征在于，所述弹性支撑部(6)包括支撑弹簧(61)和限位拉杆(62)；所述支撑弹簧(61)的数量为多个，且多个所述支撑弹簧(61)均匀布置在所述伸缩槽(21)内，并顶紧在所述伸缩槽(21)的内底面和所述基座(3)的底面之间；所述限位拉杆(62)穿过所述基座(3)与所述伸缩槽(21)的内底面螺纹紧固连接。
9.根据权利要求8所述的一种弹性减阻器，其特征在于，所述基座(3)开设有上下贯通的阶梯导向孔(36)，所述阶梯导向孔(36)包括上部的限位孔段(361)和下部的滑动孔段(362)，所述限位孔段(361)的孔径大于所述滑动孔段(362)的孔径；所述限位拉杆(62)包括杆体(621)和限位头(622)，所述杆体(621)滑动连接在所述滑动孔段(362)，且底端与所述伸缩槽(21)的内底面螺纹紧固连接，所述限位头(622)滑动连接在所述限位孔段(361)。
10.一种石油钻探水平井钻具，其特征在于，包括钻具本体(1)；所述钻具本体(1)上形成有直径减小的安装轴段，所述安装轴段上连接有权利要求7-9中任一项所述的一种弹性减阻器，所述转动轴套(2)转动套设在所述安装轴段上，且所述转动辊(5)的表面始终高于所述钻具本体(1)的表面。
...【技术特征摘要】
1.一种方向可调轮体结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种方向可调轮体结构，其特征在于，所述基座(3)包括底盖(32)、基体(33)和上盖(34)，所述底盖(32)、所述基体(33)和所述上盖(34)通过紧固螺钉(35)依次紧固连接，所述转动槽(31)贯穿所述上盖(34)和所述基体(33)。
3.根据权利要求2所述的一种方向可调轮体结构，其特征在于，所述转动槽(31)包括开设在所述基体(33)上的转动孔(311)和限位孔(312)，所述转动孔(311)和所述限位孔(312)形成阶梯孔，所述限位孔(312)位于所述转动孔(311)下方，且孔径小于所述转动孔(311)，所述上盖(34)上开设有与所述转动孔(311)同心的防脱孔(313)，所述防脱孔(313)的孔径小于所述转动孔(311)；所述转动座(4)由上至下依次由上段轴(44)、中段轴(45)和下段轴(46)组成，所述上段轴(44)与所述防脱孔(313)转动连接，所述中段轴(45)与所述转动孔(311)转动连接，所述下段轴(46)位于所述限位孔(312)内，所述转动角度限位部(41)和所述限位弹性体(42)位于所述下段轴(46)和所述限位孔(312)之间。
4.根据权利要求3所述的一种方向可调轮体结构，其特征在于，所述转动角度限位部(41)包括固定限位块(411)和随动限位块(412)；所述固定限位块(411)的数量为两个，且对称固定在所述限位孔(312)的内壁上，所述固定限位块(411)远离所述限位孔(312)内壁的一侧与所述下段轴(46)的侧壁贴合，且与其弧度适配；所述随动限位块(412)的数量为两个，且对称固定在所述下段轴(46)的侧壁上，所述随动限位块(412)远离所述下段轴(46)侧壁的一侧与所述限位孔(312)内壁贴合，且与其弧度适配；所述限位弹性体(42)的数量为4个，且分别设于相邻的所述固定限位块(411)和所述随动限位块(412)之间。
...【专利技术属性】
技术研发人员：徐军军，翁炜，贺云超，赵志涛，赵永尚，
申请(专利权)人：北京探矿工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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