[發明專利]一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的傳力關節軸承

有效

• 申請號: 201710420222.2
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107165935B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 張光偉;孫學珍;李慶偉
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: F16C23/06
• 分類號: F16C23/06;E21B17/05
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 強宏超

本發明公開了一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的傳力關節軸承，包括安裝在旋轉外套內的球形殼、鋼球Ⅰ、導向架、鋼球Ⅱ和球形套，球形殼、導向架和球形套安裝在中間設有液體流道的導向軸上；球形殼和導向架之間，導向架和球形套之間通過鋼球滑動配合使導向架與球形殼和球形套發生相對滑動，實現導向軸擺動導向的功能，能實現井眼軌跡的精確控制，同時具有響應的快速性、較高的可靠性和良好的穩定性。

技術領域

本發明專利涉及一種應用于石油、天然氣等鉆探領域的旋轉導向鉆井工具，特別涉及一種動態指向式旋轉導向鉆工具的傳力關節軸承。

背景技術

旋轉導向鉆井工具在鉆進過程中需要通過不斷調整鉆頭方位角實現井眼軌跡導向，特別是對于動態指向式旋轉導向鉆井工具，其是通過偏執導向軸的偏擺來改變鉆頭方向。此時需要一種既能傳遞扭矩又能任意改變方向，同時又能傳遞鉆壓的一種旋轉導向鉆井工具的傳力關節軸承。

在國內天津大學發明了旋轉導向鉆井用中空萬向節和旋轉導向鉆井用萬向節。這兩種萬向節共同采用萬向節叉和十字軸的結構；萬向節內部形成上下貫通的過液通道來實現鉆井液在萬向節中的傳輸，但是工具裝配復雜，鉆井液有可能會腐蝕萬向節。

發明內容

為克服現有工具存在的問題，本發明目的在于提供一種結構簡單、響應速度快、可靠性和穩定性高的動態指向式旋轉導向鉆井工具的傳力關節軸承，改變了傳統旋轉導向鉆井工具軸承的受力情況，具有更長的壽命，且不受鉆井液的腐蝕影響。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的傳力關節軸承，包括安裝在旋轉外套內的球形殼、鋼球Ⅰ、導向架、鋼球Ⅱ、球形套和導向軸；

球形殼、導向架和球形套安裝在中間設有液體流道的導向軸上，導向軸一端連接有鉆頭；

所述球形殼和導向架之間沿圓周方向安裝有多個能夠使二者沿徑向產生相對滑動的鋼球Ⅰ，球形殼和導向架通過鋼球Ⅰ滑動配合，導向架和球形套之間沿圓周方向安裝有多個能夠使二者沿徑向產生相對滑動的鋼球Ⅱ，導向架和球形套通過鋼球Ⅱ滑動配合；球形殼和球形套與旋轉外套固定連接，導向架固定安裝在導向軸上，球形殼和球形套與導向軸之間預留有導向軸擺動的間隙，導向架與旋轉外套之間預留有導向架擺動的間隙；所述球形殼靠近鉆頭的一側設有密封結構，密封結構安裝在扶正器內，密封結構一側與旋轉外套固定連接，另一側與扶正器固定連接；

球形殼和導向架之間，導向架和球形套之間通過鋼球Ⅰ和鋼球Ⅱ滑動配合使導向架與球形殼和球形套發生相對滑動，實現導向軸擺動導向的功能，導向架與球形殼和球形套之間的滑動軌跡是圓弧。

進一步，導向架兩側面為凸向一致的兩個球面，導向架的外球面與球形殼配合，導向架的內球面與球形套配合，球形殼和球形套與導向架的配合面均為球面；導向架的內外球面上周向等分的開有多條溝道，球形殼和球形套的球面上開設有與導向架溝道位置對應的球窩，鋼球Ⅰ和鋼球Ⅱ分別安裝在球形殼和球形套的球窩內，溝道與鋼球共軛接觸；球形殼和球形套通過鋼球Ⅰ和鋼球Ⅱ將旋轉外套產生的扭矩傳遞給導向架。

進一步，導向架通過花鍵和螺釘安裝在導向軸上；導向軸上的外花鍵與導向架上的內花鍵配合，最終將旋轉外套產生的的扭矩傳遞給導向軸，帶動鉆頭破巖。

進一步，導向架上均布有三個螺紋孔，導向軸表面均布有三個螺紋孔，三個螺釘插入螺紋孔將導向架固定在導向軸上，通過螺釘將扭矩傳遞給導向軸，最終將鉆壓通過導向軸傳遞給鉆頭破巖。

進一步，球形套外周面上均布有8個相同的下半圓形凹槽，與球形套配合的旋轉外套的內部有8個相同的上半圓形凹槽，上下凹槽配合形成一個完整圓形，8個圓柱銷分別插入這8個圓形凹槽內，將旋轉外套的的扭矩傳遞給球形套。

進一步，導向架兩側球面上各均布有12條溝道，球形殼和球形套的球面上各開設有與溝道位置對應的12個球窩。

本發明具有積極效果是：