钻柱的恒速连接器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明总的涉及结合地下井使用的设备和执行的操作，在以下描述的一个实例中，具体地说，提供钻柱的恒速连接器。
【背景技术】
[0002]钻探底部孔组件(BHA)可包括钻探马达，其在钻柱的端部处提供钻头的转动。然而，如果钻探的BHA包括容积式Moineau型钻探马达，则钻探马达的转子可具有环接的、行星和/或外摆线的运动，该运动较佳地被转换为钻头的旋转运动。此外，如果在钻探BHA中使用弯曲的外壳，则围绕BHA的一个中心线的转动较佳地转换为围绕另一中心线的转动，该另一中心线不与第一中心线对齐。
[0003]因此，将会认识到，在构造恒速连接器的行业内，对钻探马达和钻头之间传递转动和扭矩，不断地需要有改进。
【附图说明】
[0004]图1是井钻探系统和可实施本发明原理的相关方法的代表性局部剖视图。
[0005]图2是钻探马达组件的放大比例的代表性局部剖视立体图，该钻探马达组件可用于图1的系统和方法，并可实施本发明的原理。
[0006]图3是恒速连接器的另一放大比例的代表性局部剖视侧视图，该恒速连接器可用于图2的钻探马达组件，并可实施本发明的原理。
[0007]图4是恒速连接器的球窝型接头的另一放大比例的代表性剖视图。
[0008]图5是图4的球窝型接头的代表性分解立体图。
[0009]图6是钻探马达组件的另一实例的代表性侧视图。
【具体实施方式】
[0010]图1中代表性地示出了钻井系统10及相关方法，该系统和方法可实施本发明的原理。然而，应该清楚地理解到，系统10和方法仅是本发明原理在实践中应用的一个实例而已，且各种其它的实例都是可能的。因此，本发明的范围决不局限于这里所描述的和/或附图中所示的系统10和方法的细节。
[0011]在图1的实例中，钻柱12用于在地层16中钻探出井筒14。井筒14可沿任何方向延伸，钻柱12可以是任何类型的钻柱(例如，钻管、盘管，由复合材料制成，连接线的或“智能”的导管等)。本发明的范围不局限于钻探操作或钻柱的任何特殊类型。
[0012]钻探马达18互连在钻柱12中。在该实例中，钻探马达18可以是容积式马达，其对井钻探操作产生了理想的转速和扭矩。本技术领域内技术人员熟知类型的Moineau型的渐进腔“泥”泵可用于钻探马达18。
[0013]轴承组件20将钻探马达18的转动输出传递到连接在钻柱12的远端处的钻头26。在该实例中，轴承组件20转动地支承着输出轴(未在图1中示出)，该输出轴将转动和扭矩传输到用于钻探井筒14的钻头26。在其它的实例中，轴承组件20可与钻探马达18集成一体，或轴承组件可其它方式定位。
[0014]边测量边钻探(MWD)和/或边记录边钻探(LWD)系统22可用于测量某些向下钻进参数，以及与远处部位(诸如陆上或水上钻探台架、海底设施等)通讯。如此的通讯可以借助于任何方法，例如，有线或无线遥测、光纤、声脉冲、压力脉冲、电磁波等。
[0015]尽管钻柱12在文中被描述为包括某些部件，但应该清楚地理解到，本发明范围不局限于这些部件的任何特殊组合或布置，可使用或多或少的部件以适用特定的情况。钻柱12仅是可从这里所描述的原理中获益的钻柱的一个实例。
[0016]现另外参照图2，除了钻柱12的其余部分，代表性地示出了钻探马达18和轴承组件20。在该实例中，钻探马达18包括带有装在定子内的转子的动力部分28，由此，流过该动力部分的流体流动致使转子相对于定子转动。
[0017]转子连接到输出轴上，在该实例中，输出轴包括恒速连接器30，用于将转子的转动通过轴承组件20转递到钻头连接器32。该实例中的钻探马达18可在大部分的其它方面类似于sperrydrill(tm)容积式钻探马达，其由美国得克萨斯州休斯敦市的哈里伯顿能源服务公司(Halliburton Energy Services, Inc.)出品。然而，在其它的实例中可使用其它类型的钻探马达(例如，其它的容积式马达、涡轮马达等)。
[0018]现另外参照图3，除了钻探马达18和轴承组件20，代表性地示出了恒速连接器30的实例。在该实例中，恒速连接器30包括两个定位在轴36的相对端处的球窝型接头34，但在其它的实例中可使用其它数量的这些部件。
[0019]每个球窝型接头34包括被接纳在窝40内的球38 (例如，大致球体的结构)。通过在轴端部上一体地形成球，分开地形成球并然后连接这些球等，则球38连接到轴36的相对端。本发明的范围不局限于构造连接器30的各种部件的任何特殊方式。
[0020]插入件42被接纳在通过各个球38侧向形成的开口 44内。插入件42和开口 44的形状做成:可围绕垂直于开口的侧向轴线48转动。例如，插入件42可呈圆盘或短圆柱的形式。
[0021]应注意到，球窝型接头34彼此可转动地偏离90度。这是要抵消掉两个接头34之间的转速变化。
[0022]现另外参照图4，除了恒速连接器30的其余部分，代表性地示出了球窝型接头34的实例。在该视图中，可清楚地看到，销子或轴颈46侧向地延伸通过插入件42，平行于开口44并沿着垂直于轴线48的轴线52延伸。
[0023]正如下文中更加完整地描述的，窝40围绕轴线48相对于球38随插入件42转动，并还围绕轴线52随轴颈46或围绕轴颈46转动。这样，接头34可方便地容纳转子在钻探马达18中的行星的或外摆线的运动。
[0024]现另外参照图5，代表性地示出了球窝型接头34的分解立体图。利用该图可更加容易地理解连接器30的构造方法。
[0025]如图5所示，插入件42已经插入到沿着轴线52延伸的开口 44内。插入件42在该点围绕轴线48在球38内自由转动。
[0026]球38然后被接纳在窝40内。该窝40可由多个分离部件构成，以便保证将球38固定在窝内，这样，窝可相对于球转动。
[0027]在球38被接纳在窝40内之后，相应地侧向通过插入件42和窝40形成的开口 54、56对齐。轴颈46然后安装在对齐的开口 54、56中并固定(例如，使用卡配环、紧固件、压配、焊接等)，于是，窝40现在可围绕着轴线52转动。
[0028]因此，当接头34已组装时，窝40可相对于球38围绕着侧向轴线48、52中的每一根轴线转动。窝40可随着或围绕着轴颈46转动。
[0029]应注意，上述的方法只是组装接头34的各种不同技术中的一个实例。可使用其它的步骤、其它顺序的步骤、其它步骤的组合等，而仍与本发明的范围保持一致。
[0030]现另外参照图6，代表性地示出了钻头12的另一实例。在该实例中，钻探马达18包括涡轮型的马达。对于图1的钻柱12的另一差别在于，图6的钻柱12具有连接在钻探马达18和恒速连接器30之间的轴承组件20。
[0031]图6构造中的还有另一差别在于，恒速连接器30定位在弯曲的外壳58内。因此，恒速连接器30在该实例中用来将围绕钻探马达18的中心线的转动和扭矩传递到钻头26，钻头26的中心线不与钻探马达的中心线对齐。在图2实例中，恒速连接器30也可定位在弯曲的外壳58内。
[0032]现可完全地认识到，上述的发明对构造用于钻柱的恒速连接器的行业提供了显著的进步。在上述的实例中，球窝型的接头34结构结实、制造和组装起来经济，并达到了从图2的钻探马达18的环接转子和/或通过图2和6的弯曲外壳58传递扭矩和转动的理想结果O
[0033]恒速连接器30以上描述是用于钻柱12。在一个实例中，恒速连接器30可包括至少一个球窝接头34和插入件42，该插入件42可转动地被接纳在通过接头34的球38侧向地形成的开口 44内。
[0034]插入件42可相对于球38围绕第一轴线48转动。接头34的窝40可相对于球38围绕第一轴线48转动。
[0035]第一轴线48最好垂直于开口 44。
[0036]恒速连接器30还可包括垂直于第一轴线48的第二轴线52。窝40也可相对于球38围绕第二轴线52转动。
[0037]插入件42 —般地可呈圆盘形。
[0038]恒速连接器30还可包括延伸通过插入件42的轴颈46。窝40可围绕轴颈46转动。窝40也可围绕垂直于轴颈46的轴线48转动。
[0039]恒速连接器30可包括两个球窝型接头34 (但在其它实例中也可使用其它数量的接头)。球窝