[发明专利]一种定向钻修井用螺杆钻具

说明书

本发明涉及一种定向钻修井用螺杆钻具，属油气井井下工具技术领域。包括旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成、弯壳体总成、传动轴总成；马达总成的一端与万向轴总成连接，马达总成的另一端装有旁通阀总成，万向轴总成的另一端装有传动轴总成，该钻具由于中空转子重量相对以往转子大大减少，有助于减轻整套钻具的重量，使水平井环空携屑能力增强；万向轴总成的多排球鼓可以大大减少活铰轴转动的摩擦作用，相对于现有单排球鼓结构，多排球鼓更有利于增强球鼓的可靠性和使用寿命，通过设置钢球的旋转端面密封结构，相对现有皮碗密封套，可靠性大大加强，适用于重载和超重载以及钻井工况不稳定的工作环境。

技术领域

本发明涉及一种定向钻修井用螺杆钻具，属油气井井下工具技术领域。

背景技术

随着打钻油井的方法及自身技术的提升，螺杆钻具作为这项常用的工程技术，自身也有了很大的技术提升。国内螺杆钻具阶段经历了从无到有，从弱到强的很快进步，国内螺杆钻具在国内市场占据主导地位，差不多处理了国内打钻油井方法工程的要求，但国内钻井用的螺杆钻具因为多种缘故，有很多的问题，如不稳定、钻修井效率较低的问题。螺杆钻定向钻探技术，在石油钻井等大口径钻探中，应用比较普遍，技术比较成熟，但在地质岩心钻探、煤炭地质勘查等小直径钻探施工中应用不多，主要原因是受钻孔口径制约，螺杆马达、定向仪器等须使用小直径，必然造成价格偏贵，性能稳定性较差；另外，对于钻孔空间轨迹的计算、造斜强度的选择、纠斜效率、对钻孔后续钻进的影响等问题，理论和实践差异较大，须进一步研究。尤其是螺杆钻具中的马达总成、万向轴总成及传动轴总成的设计和制造的问题是制约其工作效率的主要原因。

螺杆钻具作为井下动力钻具，上接钻柱，下接钻头，在工作过程中，直接承受来自钻头的冲击载荷，所以，螺杆钻具的轴向受力非常恶劣，串轴承作为螺杆钻具中轴向力的承载部件，主要承受轴向波动载荷。在波动轴向力的作用下，串轴承振动剧烈，对轴承滚动体、内圈和外圈均产生了强大的冲击作用。载荷波动大、振动剧烈的工作条件不仅会导致串轴承内外圈破碎，也加速了串轴承的磨损。另外上下TC轴承套相对运动时属于滑动摩擦，螺杆钻具发生轻微振动或横向纵向振动，或者偏心转动，必然导致TC轴承内外套形成过盈配合，会导致TC轴承套的散热效果更差，且含砂工作液会直接进入TC轴承内外套之间的微间隙，会导致TC轴承套内外套严重卡塞或磨损严重，无法正常转动，最后传动轴会发生卡钻和停止转动，如果司钻台控制延迟，上体和下放不及时，更严重会造成传动轴部位扭矩过大，使得传动轴发生扭断事故。

专利CN201710926243.1涉及一种大扭矩串联马达等壁厚螺杆钻具，该钻具主要由旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成组成，工作时，钻井液流向动力部分，高压钻井液由马达入口向出口移动过程中,消耗自身水功率对中空转子做功,钻井液压力能转换为中空转子旋转机械能，整套螺杆钻具在实心转子和空心转子配合作用下输出转速对钻压的敏感性，相对单独的实心转子马达或空心转子马达，显示出明显的优越性，削减了实现传递较大扭矩的功能，但螺杆钻具主要以常规花瓣式万向轴结构，在传动过程中，花瓣体容易磨损和冲蚀失效，另外传动轴结构采用推力球串轴承、TC滑动轴承作为传动方式，在承载能力和传动轴效率方面没有得到改善。专利CN201711433787.0涉及一种基于螺杆钻具的机械式轴向旋转冲击钻井工具，其传动轴总成部位的上密封组在轴承外壳和水帽之间的环形空间内，下密封组在上芯轴和中间壳体之间的环形空间内，上密封组和下密封组结构相同，O形密封圈和挡圈在顶部硬盘根径向内侧，顶部硬盘根在钻井液一侧通过弹性挡圈定位，软盘根沿轴向三个并排布置，且软盘根之间安装有中间硬盘根。轴承串之间没有涉及减震机构，在受到轴向旋转冲击时，轴承和轴承之间发生相互碰撞，另外TC轴承滑动摩擦会引起润滑效果变差，钻井液存在颗粒相会堵塞TC轴承，所以整体仍然不能实现高速旋转的目的。

因此，针对现有螺杆钻具运转不稳定和寿命短的问题，有必要对进行改进。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种可有效提高传动效率和承载强度，且运转稳定，使用寿命长的定向钻修井用螺杆钻具。

本发明的技术方案是：