[发明专利]用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构

说明书

技术领域

本发明是有关于一种石油钻井工具的结构改进，特别是一种能够提高造斜能力的用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构。

背景技术

旋转导向钻井技术是国际上20世纪90年代发展起来的一项尖端自动化钻井新技术，它是当今世界上钻井技术发展的最高阶段——闭环自动钻井的主要内容。与传统的滑动导向钻井相比，旋转导向钻井技术由于井下工具一直在旋转状态下工作，因此井眼净化效果更好，井身轨迹控制精度更高，位移延伸能力更强，因此更适合于复杂油气藏中钻超深井、高难定向井、丛式井、水平井、大位移井、分支井及三维复杂结构井等特殊工艺井。

然而，现有的旋转导向钻井工具存在一些缺陷，一方面是造斜力较小使旋转导向钻井工具的造斜能力不足，其造斜率一般在2°/30米至4°/30米之间，未能达到有实用价值的造斜率为6.5°/30米的造斜能力的指标；另一方面是井下控制系统过于复杂，控制系统的整体控制难度超过导弹制导的控制难度，复杂的控制系统不利于对井眼轨迹的控制，同时不利于旋转导向钻井技术的整体发展，究其原因，主要是控制系统中噪音干涉以及导向集中力与钻头产生的造斜力之间的传递函数过于复杂造成的。这两方面缺陷是本发明要解决的技术问题。

由此可见，上述现有的旋转导向钻井工具在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构，所要解决的技术问题是：一方面改变钻头造斜力不足的问题，通过增加万向联轴机构使导向集中力传递到钻头时成倍地增加，达到产生实用造斜率的要求；另一方面改变控制系统过于复杂的控制模式，通过一定条件把钻杆与钻头之间复杂的传递函数简化为简单比例环节或低阶环节，使整个旋转导向钻井工具的传递函数变的低阶、简单、易控。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。本发明提供一种用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构，其包括：多根钻杆、十字套筒以及紧固块；其中所述钻杆端部凸设有圆柱体，所述十字套筒的端部设有与该圆柱体配套的槽口，所述钻杆端部套设于所述十字套筒内，且所述钻杆端部的圆柱体嵌入于所述十字套筒端部的槽口内，所述紧固块固接于与槽口对应的十字套筒边缘，所述多根钻杆之间通过所述十字套筒依次套接起来。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构，其中所述圆柱体为沿所述钻杆的径向成180度角的两个圆柱体。

较佳的，前述的用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构，其中所述十字套筒两端分别设有两个槽口，其一端的两个槽口的中心连线与另一端的两个槽口的中心连线相互垂直。

较佳的，前述的用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构，其中所述十字套筒沿其端部边缘一周设有环形槽，所述紧固块设于该环形槽内。

较佳的，前述的用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构，其中所述环形槽内和所述紧固块上设有固定孔。

较佳的，前述的用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构，其中所述钻杆端部设有锥度以形成锥面，沿着该锥面一周设有环形槽，该环形槽内设有密封垫圈。

较佳的，前述的用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构，其中所述十字套筒的内部设有与所述钻杆端部的锥面相对应的锥面。

较佳的，前述的用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构，其中所述的钻杆为3根，该3根钻杆通过两个十字套筒依次套接起来。

借由上述技术方案，本发明用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构至少具有下列优点及有益效果：本发明的万向联轴机构把旋转导向钻井工具由复杂的弹性变形转化为较为简单的机构偏转；把必须进行多个稳定器之间钻杆受力的复合分析简化为钻井工具在偏转问题上构成独立体系，即在造斜的受力分析上把复杂的方程组用一个方程代替；把集中导向力全部传递到钻头并且按比例成倍地增加，使造斜能力大幅加强，使控制系统大幅简化，从而使旋转导向钻井工具的整体实用性能大幅提高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1A、图1B分别是本发明的主视图和左视图。

图1C、图1D分别是图1A、图1B的剖视图。