[实用新型]井下马达的导航钻井短节

说明书

本实用新型涉及一种供石油钻井，特别是钻定向井所用的井下马达的导航钻井短节。

在石油勘探与开发钻井工程中，特别是在钻定向井丛式井工程中，都必须使用导航钻井短节。一般在钻定向井的造斜段时，需要改变钻具组合，加配造斜接头。矿场上最常用的造斜接头是固定弯接头。固定弯接头装在涡轮马达或螺杆马达与钻铤之间，距井底钻头约10～13米。这样，当固定弯接头上造斜角稍稍增加一点时，在钻头上就产生一个较大的侧向力和侧向位移量，因弯接头距井底较高，而弯接头的造斜角又不能做得太小，因此，用固定弯接头造斜时，钻头上的侧向负荷比较大，井下马达容易制动。此外，造斜率比较低。一般装有固定弯接头的井下马达，在钻完造斜段后，不能继续往下钻稳斜井段，而必须起钻，改变钻具组合，因此影响了钻井速度和井下马达的整机工作效率，经济效益不高。

本实用新型的任务是提供一种井下马达的导航钻井短节，它装于井下马达和支承节之间，弯曲点距井底近，一般只有1～2米左右，而且弯曲角很小，一般只需0.5～0.8度，所以能够在不改变钻具组合的情况下，既可钻造斜井段，又可连续钻稳斜井段，具有结构简单，承载能力大，摩擦力矩小，易于启动，造斜率高，节省钻井时间，经济效益高等特点。

本实用新型的设计要点是：上接头(3)在与下接头(8)的连接部位设有球掌(15)和长方形滑槽(14)，下接头与上接头的连接部位设有球头(16)，球头与球掌形成高副接触，用以传递轴向载荷。柱销(6)由销轴(11)、滑块(12)和挡盖(13)组成，用于连接上、下两接头，使下接头回绕球面中心在纸平面内摆动，并可使下接头回绕销面中心在垂直纸平面内摆动，滑块可在长方形槽内滑动，上述机构便组成了万向十字联接，如附图所示。涡轮节主轴(1)的输出扭矩通过柱销传递到支承节主轴(9)。另设有密封胶囊(7)，由卡箍(5)分别卡紧在上、下接头的台肩上，储油腔(17)内充满了润滑脂，使上、下接头的球掌和球头在一充油的密封胶囊内工作，从而球掌和球头在井下工作时有较好的润滑条件，不致于发生干摩擦。

装有本井下马达的导航钻井短节的井下马达节，不需要起下钻改变钻具组合，就可以实现从直井段到造斜井段进而至稳斜井段的连续快速钻井。当钻柱不转时，涡轮马达按导航钻井短节弯外壳的弯曲方向以一定的造斜率向前钻进；当钻柱旋转时，导航钻井短节的外壳也随之旋转360°，于是失去造斜效果，井下马达钻出的轨迹是一条直线。

本实用新型所述的井下马达的导航钻井短节，其优点是与现有的固定弯接头相比，不需要改变钻具组合就能够钻直井段到连续钻造斜井段和稳斜井段，在相同造斜角度的情况下，钻头的位移量小，造斜率高，摩擦力矩小，易于启动，起下钻时对井壁的损伤小，造斜可靠性高，且结构简单，承载能力大，节省起下钻时间，经济效益高。

图1为本实用新型的总体结构示意图。

图2为图1的K视向柱销部位的示意图。

图中：(1)为涡轮节主轴；(2)涡轮节外壳；(3)上接头；(4)弯外壳；(5)卡箍；(6)柱销；(7)密封胶囊；(8)下接头；(9)支承节主轴；(10)支承节外壳；(11)销轴；(12)滑块；(13)挡盖；(14)长方形滑槽；(15)球掌；(16)球头；(17)储油腔。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本导航钻井短节位于涡轮节与支承节之间，从弯外壳(4)的弯曲点到井底钻头之间的距离只有1-2米。弯外壳的上端与涡轮节外壳(2)相连，下端与支承节外壳(10)相连，弯外壳的偏移角α为0.5°、1°、1.5°、2°等，可根据钻井工艺的具体要求而定。上接头(3)与涡轮节主轴(1)连接，下接头(8)与支承节主轴(9)连接，涡轮节的输出扭矩和轴向水力负荷经过上接头和下接头传递给支承节主轴。球掌(15)与球头(16)之间的接触比压很大，而且工作时还有相对滑动，特别容易被压溃或发生点接触疲劳，因此，两接触表面需要有很高的硬度，最好采用高耐磨材料制成，其接触表面要进行特殊处理，且与含有固相磨砺颗粒的泥浆用密封胶囊(7)隔开，并在储油腔(17)内填满高压润滑脂。密封胶囊在工作过程中，一方面要承受含有固相颗粒泥浆的剧烈冲刷，另一方面，从密封胶囊外部高速流过的泥浆迫使密封胶囊向内贴到柱销(6)上，并与之产生摩擦，容易使密封胶囊产生破裂损坏，影响它的密封效果。因此，密封胶囊应选用增强性的纤维橡胶制成，并使密封胶囊腔内保持一定的压力，基本上可以与密封胶囊外部的压力保持平衡，避免密封胶囊与柱销之间的摩擦，以延长密封胶囊的工作寿命。依照本实用新型制造的井下马达的导航钻井短节，即可实现本实用新型的目的。