[实用新型]一种动态指向式旋转导向钻井工具的万向节轴承

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及一种应用于石油、天然气等钻探领域的旋转导向钻井工具，特别涉及一种动态指向式旋转导向钻工具的万向节轴承。

背景技术

旋转导向钻井工具在钻进过程中需要通过不断调整钻头方位角实现井眼轨迹导向，特别是对于动态指向式旋转导向钻井工具，其是通过偏执导向轴的偏摆来改变钻头方向。此时需要一种既能传递扭矩又能任意改变方向，同时又能传递钻压的一种旋转导向钻井工具传力关节轴承。

在国内天津大学实用新型了旋转导向钻井用中空万向节和旋转导向钻井用万向节。这两种万向节共同采用万向节叉和十字轴的结构；万向节内部形成上下贯通的过液通道来实现钻井液在万向节中的传输，但是工具装配复杂，钻井液有可能会腐蚀万向节。

实用新型内容

为克服现有工具存在的问题，本实用新型目的在于提供一种结构简单、响应速度快、可靠性和稳定性高的动态指向式旋转导向钻井工具的万向节轴承，改变了传统旋转导向钻井工具轴承的受力情况，具有更长的寿命，且不受钻井液的腐蚀影响。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种动态指向式旋转导向钻井工具的万向节轴承，包括安装在旋转外套内的球形壳、钢球Ⅰ、导向架、钢球Ⅱ、球形套和导向轴；

球形壳、导向架和球形套安装在中间设有液体流道的导向轴上，导向轴一端连接有钻头；

所述球形壳和导向架之间沿圆周方向安装有多个能够使二者沿径向产生相对滑动的钢球Ⅰ，球形壳和导向架通过钢球Ⅰ滑动配合，导向架和球形套之间沿圆周方向安装有多个能够使二者沿径向产生相对滑动的钢球Ⅱ，导向架和球形套通过钢球Ⅱ滑动配合；球形壳和球形套与旋转外套固定连接，导向架固定安装在导向轴上，球形壳和球形套与导向轴之间预留有导向轴摆动的间隙，导向架与旋转外套之间预留有导向架摆动的间隙；所述球形壳靠近钻头的一侧设有密封结构，密封结构安装在扶正器内，密封结构一侧与旋转外套固定连接，另一侧与扶正器固定连接；

球形壳和导向架之间，导向架和球形套之间通过钢球Ⅰ和钢球Ⅱ滑动配合使导向架与球形壳和球形套发生相对滑动，实现导向轴摆动导向的功能，导向架与球形壳和球形套之间的滑动轨迹是圆弧。

进一步，导向架两侧面为凸向一致的两个球面，导向架的外球面与球形壳配合，导向架的内球面与球形套配合，球形壳和球形套与导向架的配合面均为球面；导向架的内外球面上周向等分的开有多条沟道，球形壳和球形套的球面上开设有与导向架沟道位置对应的球窝，钢球Ⅰ和钢球Ⅱ分别安装在球形壳和球形套的球窝内，沟道与钢球共轭接触；球形壳和球形套通过钢球Ⅰ和钢球Ⅱ将旋转外套产生的扭矩传递给导向架。

进一步，导向架通过花键和螺钉安装在导向轴上；导向轴上的外花键与导向架上的内花键配合，最终将旋转外套产生的的扭矩传递给导向轴，带动钻头破岩。

进一步，导向架上均布有三个螺纹孔，导向轴表面均布有三个螺纹孔，三个螺钉插入螺纹孔将导向架固定在导向轴上，通过螺钉将扭矩传递给导向轴，最终将钻压通过导向轴传递给钻头破岩。

进一步，球形套外周面上均布有8个相同的下半圆形凹槽，与球形套配合的旋转外套的内部有8个相同的上半圆形凹槽，上下凹槽配合形成一个完整圆形，8个圆柱销分别插入这8个圆形凹槽内，将旋转外套的的扭矩传递给球形套。

进一步，导向架两侧球面上各均布有12条沟道，球形壳和球形套的球面上各开设有与沟道位置对应的12个球窝。

本实用新型具有积极效果是：

本实用新型的动态指向式旋转导向钻井工具的万向节轴承包括依次安装在旋转外套内的球形壳、钢球Ⅰ、导向架、钢球Ⅱ和球形套，球形壳、导向架和球形套安装在中间设有液体流道的导向轴上；球形壳和导向架之间，导向架和球形套之间通过钢球滑动配合使导向架与球形壳和球形套发生相对滑动，实现导向轴摆动导向的功能，能实现井眼轨迹的精确控制，同时具有响应的快速性、较高的可靠性和良好的稳定性。

万向节轴承仅由旋转外套内的球形壳、导向架和球形套等主要部件构成，结构简单；导向轴中间设有液体流道，球形壳左侧设有密封结构，钻井液经液体流道流过，其内部不通过钻井液，保证了工具在干燥封闭的环境内工作，免受钻井液的侵蚀，延长工具使用寿命。

进一步，本实用新型通过钢球连接万向节轴承零件，零件上分别设有球窝和沟道，球形壳和球形套通过钢球Ⅰ和钢球Ⅱ将扭矩传递给导向架，可以灵活改变钻头的方向，同时也改变了传力关节轴承的受力情况，具有更长的寿命。