[发明专利]一种可控弯接头导向机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转导向钻井工具，特别涉及一种可控弯接头导向机构。

背景技术

旋转导向钻井技术是20世纪末期发展起来的一项尖端自动化钻井技术，在一些复杂构造如海洋，滩海，沙漠等勘探开发难度和成本大大增加的地层有着广发的应用。它具有降低摩阻和卡钻风险，提高井眼质量和钻井效率，降低钻井成本等特点，因此是现代导向钻井的研究重点和发展方向。

传统的钻井技术依靠弯接头和动力钻具结合的方式进行导向，弯接头连接在不旋转钻柱和动力钻具之间，由于弯接头的弯角，钻头的钻进角度和钻柱轴线形成一定的夹角。这种导向钻具结构简单，成本较小，广泛应用于定向井的导向。但此种导向钻井技术具有很多缺陷，如弯接头承受较大的弯矩和钻压，容易损坏；滑动钻进的方式使钻柱的摩擦阻力不断增大进而导致的钻井极限深度受限；无法完成水平井等特殊井的钻探；井眼清洗不良等。

上世纪90年代，一种全新的闭环钻井技术——旋转导向钻井技术问世，旋转导向钻井技术克服了传统导向钻井技术的缺陷，能够适应复杂地质条件和完成水平井、大位移井等特殊井的钻探。旋转导向钻井工具是在钻柱旋转作业的状态下实现钻井轨迹的导向控制，是钻井技术上一次质的飞跃，代表着当今钻井技术的最高水平。

旋转导向钻井工具导向的实现依靠井下的导向机构。导向机构按照导向方式的不同，可以分为推靠式和指向式；按照工作状态的不同，可以分为静态式和动态式调制式。

推靠式旋转导向系统的特点是侧向力大，造斜率高，但旋转导向钻出的井眼狗腿度大，轨迹波动大，不平滑，钻头和钻头轴承的磨损较严重，在松软的地层中存在导向力不足的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种可控弯接头导向机构，该机构可以使变异变异万向轴的角位移连续改变，不会产生变异万向轴卡死或不能连续改变角位移的现象，从而稳定旋转导向钻井工具的导向；本发明也提供了一种椭圆形滚道，使钢球在传递动力时受力状况得到改善。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术：

一种可控弯接头导向机构，包括旋转外套1，旋转外套1内部有变异万向轴14，变异万向轴14的左端插入内偏心环4中，内偏心环4安装在外偏心环2内部且套接在球面轴承15上，内偏心环4的左端安装有偏心控制器16，外偏心环2由轴承3支撑并通过驱动轴17与电动机18相连；变异万向轴14右端装有球面导向机构，球面导向机构由四个球面导向块构成，分别为第一球面导向块5、第四球面导向块13、第三球面导向块12和第二球面导向块11，在第四球面导向块13上靠近第三球面导向块12的一边开有四个销孔，四个推力销6部分插入到销孔中，部分与球面导向块13配合传递压力给变异万向轴14，球面导向机构的右端为扭矩传递机构，扭矩传递机构有球笼壳7、钢球8、保持架9和变异万向轴14构成，球笼壳7以及变异万向轴14的球形段开有8个滚道，滚道的截面为椭圆形，滚道的母线为圆弧，钢球8位于球笼壳滚道20和变异万向轴滚道21之间，钢球面与滚道面保持相切，球笼壳7和变异万向轴14的球形段之间放置有保持架9，钢球8同时也位于保持架9的开孔中；压力补偿机构19安装在旋转外套1内，压力补偿机构19的内孔与偏心机构2配合，右端面与轴承3相配合；扭矩传递机构右端设置有密封装置10。

所述的变异万向轴14的右端开有锥螺纹22，变异万向轴14具有球形轮廓段23，球形轮廓段23的中心为变异万向轴的摆动中心，变异万向轴14的球形轮廓端23的左端开有四个变异万向轴销孔24，变异万向轴销孔24和第三球面导向块12上的销孔联合构成方形的空间与推力销6相适配。

本发明由于采用以上机构；其具有以下优点：

1、本发明球笼壳7、钢球8、保持架9和变异万向轴14共同组成一个扭矩传递机构，使得该导向机构的偏置位移可实现连续的变化。

2、本发明传递压力时候，通过球面导向机构和推力销6结合的方式进行，球面导向机构由球面导向块5,13,12,11组成，所有导向块的球心都在扭矩传递机构的中心位置，起到了定位和适应角位移变化的作用。

3、椭圆的优势本发明采用椭圆形滚道，使钢球与滚道两点接触，在受到大载荷时能够精确，可靠地传递运动和扭矩。