[实用新型]一种动力钻具

说明书

技术领域

 本实用新型涉及石油、地质、煤层气钻井技术配套工具，具体地说是一种提高中短半径水平井施工速度的动力钻具。

背景技术

对于Φ152mm中短半径水平井，由于造斜率大（40～80°/100m），国内各大钻井技术服务公司在进行施工时，都是采用常规的通过更换不同度数的动力钻具控制造斜率的方式来进行轨迹控制。这是由于现有的高造斜率动力钻具在设计和材料上具有一些限制，在旋转时易形成动力钻具壳体疲劳破坏从而导致断钻具等井下事故发生的缘故，因此，国内厂家生产的动力钻具在弯壳体度数超过1. 5°时不允许进行旋转，所以高造斜率水平井技术的发展就受到了工具方面的制约。

而国外知名的技术服务公司早在上世纪90年代已经拥有进行该类井施工的专用动力钻具，某公司在印尼SUMATRA盆地的MINAS油田施工短半径水平井时，曾经使用过一种可调节外壳式马达进行造斜段钻进。马达的最大可调角度为4°, 从理论上讲马达的造斜率为328°/100m，除了弯角可调外, 即使在最大的弯角4°下, 马达也允许进行旋转，通过对比采取了先进工具和工艺的井组比采取其他工艺的井组平均要快31个小时。

由于工具制约，国内中短半径水平井的施工，只能通过不断起钻换不同度数的动力钻具的方式来进行轨迹控制，这就增加了起下钻的次数，而国外的专用高造斜率动力钻具可以随时复合旋转，从定向到完钻仅一趟钻完成，大大减少了非生产时间，因此国内施工中短半径水平井从定向到完钻的整体施工速度明显比国外公司的施工速度要慢。高造斜率可旋转动力钻具是提高我国中短半径水平井施工速度的一个有效途径。

有鉴于此，针对上述问题，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的动力钻具。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种动力钻具，可以在中短半径水平井复合旋转，使用寿命长，能够大大减少施工此类井的起下钻次数，提高钻井时效。

为了达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种动力钻具，主要包括依次连接的旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成；所述万向轴总成主要包括螺杆及两端的万向轴，所述万向轴为球铰接万向轴，所述传动轴总成主要包括传动轴，所述传动轴上套有下径向轴承并且与下径向轴承的静套之间采用滚柱销定位。

所述螺杆上开设的外螺纹与各外部壳体内螺纹连接时采用双台肩连接形式。

所述传动轴上开设外螺纹，外螺纹为短齿梯形螺纹。

所述传动轴的轴承的材料是进口标准的4145H。

所述万向轴总成还包括万向轴弯壳体，所述万向轴弯壳体易磨损部位铺焊耐磨加强件，万向轴弯壳体的外径是Φ127mm，所述万向轴弯壳体度数设计为1.75°～2.25°之间。

所述马达总成包括马达及外侧的马达总成壳体，所述马达总成壳体外径为Φ120mm；所述传动轴总成还包括传动轴壳体，传动轴壳体的外径是Φ127mm。

相较于现有技术，本实用新型具有以下优点：

优化螺杆结构:

1.万向轴总成是影响螺杆使用寿命的“短板”,原先螺杆钻具采用花瓣式的结构，其寿命较短,传输扭矩小，一般使用时间80-100小时，经过改进的螺杆钻具的万向轴是采用球铰接式的结构，其整体强度高、传输扭矩大、磨损消耗少、寿命长，使用时间150小时以上,从而提高螺杆钻具的使用寿命。

2.优化设计传动轴结构,消除事故隐患老式传动轴与下径向轴承静套采用偏心式定位，此处会有较大的应力集中，导致传动轴断裂，破坏TC轴承，导致合金块脱落，新式传动轴采用滚柱销定位，传动轴受力均匀，不会对传动轴和TC轴承造成破坏。

设计高强度联接螺纹,保障整体可靠性:

1.在螺杆各外部壳体螺纹采用双台肩连接形式，提高连接强度，可承受更高的扭矩。

2、传动轴外螺纹由原来的特殊锥螺纹改成现在的短齿梯形螺纹，增加了螺纹的连接强度，省去原来特殊锥螺纹用调整垫片调整间隙，避免由于调整垫片不合适，传动轴断裂的情况。

变更钢材牌号,提高钢材等级:

1.老式传动轴的TC轴承的材料是国产的42CrMo，新型传动轴的TC轴承的材料是进口标准的4145H，综合力学性能更好，保证TC轴承的强度更高，适合井下复杂工况。

2.在弯壳体易磨损部位铺焊耐磨材料，提高弯壳体的强度，延长使用寿命，而且提高了造斜率。

附图说明

图1为本实用新型一种动力钻具的结构示意图；

图2为本实用新型一种动力钻具的万向轴的结构示意图；

图3为本实用新型一种动力钻具的传动轴的结构示意图；