用于井下马达的可调节的弯曲组件的制作方法【专利说明】用于井下马达的可调节的弯曲组件[0001]相关申请的交叉引用[0002]本申请要求于2013年3月5日提交的、名称为“AdjustableBendAssemblyforaDowholeMotor”的美国申请N0.13/786,076的优先权，该项申请的全部内容通过参引合并在本文中用于所有目的。[0003]关于联邦政府资助的研究或研发的声明[0004]不适用。
技术领域：
[0005]本公开总体上涉及井下马达，该井下马达用来在地层中钻井眼以最终开采油、气体或矿物。更具体地，本公开涉及包括有用于进行定向钻探的可调节的弯曲组件的井下马达。【
背景技术：
】[0006]在将井眼钻探到地层中比如用于从地下地层中开采碳氢化合物或矿物期间，常见的做法是:将钻头连接到由端对端连接连接在一起的多个管接头形成的钻柱的下端上，并且然后使钻柱旋转为使得钻头向下前进进入到地表中以沿着预定轨迹产生井眼。除了管接头之外，钻柱通常还包括定位在管接头与钻头之间的称为钻铤的较重的管状构件。钻铤增大施加于钻头的竖向载荷，从而增强钻头的操作效力。通常结合在钻柱中的其它配件包括用以帮助保持所钻探井眼的期望方向的稳定器和用以确保所钻探井眼保持为期望标准尺寸(即，直径)的扩孔器。在竖向钻探操作中，钻柱和钻头通常借助顶部驱动装置或旋转台自地表旋转。[0007]在钻探操作期间，钻探流体或泥浆在压力作用下沿着钻柱被向下栗送，从钻头的面部中出来栗送到井眼中，并且然后沿着钻柱与井眼侧壁之间的环形空间向上栗送到达地表。钻探流体钻探流体可以是水基的或油基的钻探流体通常是粘性的以增强其将井眼钻肩带至地表的能力。钻探流体能够执行各种其它有用的功能，这些功能包括(例如，通过将处于压力下的流体喷射通过钻头中的口、从而产生在钻头之前冲击和削弱下伏地层的泥浆射流)增强钻头性能、增强钻头冷却以及增强在井眼壁上形成保护性沉积物(用以稳定和密封井眼壁)。[0008]近来，在油气工业中越来越常见和期望钻探水平的井眼和其它非竖向的或偏斜的井眼(即，“定向钻探”)，以便于更大程度地暴露和开采比仅利用竖向井眼所可能实现的更大区域的含碳氢化合物的地层。在定向钻探中，通常使用专用的钻柱部件和“井底组件”(BHA)来产生、监测以及控制钻头的路径中的偏斜，以便产生具有期望偏斜构型的井眼。[0009]通常使用设置在位于钻柱的下端处、在钻头紧上方的井底组件(BHA)中的井下马达或泥浆马达来执行定向钻探。井下马达通常包含若干部件，比如(从马达的顶部开始按顺序):(1)动力部段，该动力部段包括定子和以可旋转的方式布置在定子中的转子；(2)传动轴组件，该传动轴组件包括布置在壳体内的传动轴，其中，传动轴的上端联接至转子的下端；以及(3)轴承组件，该轴承组件定位在传动轴组件与钻头之间用于承受径向载荷和推力载荷。对于定向钻探而言，马达通常包括弯曲壳体，该弯曲壳体用以提供钻头与BHA之间的偏斜角。偏斜角通常介于O。与5。之间。钻头的下端与马达中的弯曲件之间的轴向距离通常称为“钻头至弯曲件”的距离。[0010]为了借助弯曲马达钻探井眼的平直部段，整个钻柱和BHA借助钻柱自地表旋转，由此使钻头绕钻柱的纵向轴线旋转；并且为了改变井眼的轨迹，钻头借助井下马达单独旋转，由此使得钻头能够绕其自身中心轴线旋转，其中，由于弯曲壳体，钻头自身的中心轴线定向为相对于钻柱成偏斜角。由于当在钻探平直部段时整个钻柱旋转时钻头是倾斜的(即，定向为成偏斜角)，因此井下马达受到弯曲力矩的作用，这可能会在马达内的重要位置处引起潜在的损伤应力。【
发明内容】[0011]在一个实施方式中，通过这样的一种用于定向钻探的井下马达解决了现有技术中的这些及其它需要。在实施方式中，该井下马达包括传动轴组件，该传动轴组件包括传动轴壳体和以可旋转的方式布置在传动轴壳体内的传动轴。传动轴壳体具有中心轴线、第一端以及与该第一端相反的第二端。传动轴具有中心轴线、第一端以及与该第一端相反的第二端。另外，该井下马达包括轴承组件，该轴承组件包括轴承壳体和以可旋转的方式布设在轴承壳体内的轴承心轴。轴承壳体具有中心轴线、包括有连接件的第一端以及与该第一端相反的第二端。轴承心轴具有与轴承壳体的中心轴线同轴地对准的中心轴线、借助万向接头与传动轴的第二端直接连接的第一端以及联接至钻头的第二端。另外，该井下马达包括调节心轴，该调节心轴构造成调节轴承壳体的中心轴线与传动轴壳体的中心轴线之间的偏斜锐角Θ。调节心轴具有与轴承壳体的中心轴线同轴地对准的中心轴线、第一端、以及与该第一端相反的第二端。调节心轴的第一端联接至传动轴壳体的第二端并且调节心轴的第二端联接至轴承壳体的第一端。[0012]在另一实施方式中，通过这样的一种用于定向钻探的井下马达解决了现有技术中的这些及其它需要。在实施方式中，该井下马达包括传动轴组件，该传动轴组件包括传动轴壳体和以可旋转的方式布置在传动轴壳体内的传动轴。传动轴壳体具有中心轴线、第一端以及该第一端相反的第二端。传动轴具有中心轴线、第一端以及与该第一端相反的第二端。另外，该井下马达包括轴承组件，该轴承组件包括轴承壳体和同轴地布置在轴承壳体内的轴承心轴。轴承壳体具有中心轴线、第一端以及该第一端相反的第二端。轴承心轴具有与传动轴的第二端枢转地联接的第一端以及联接至钻头的第二端。轴承心轴的第一端从轴承壳体延伸到传动轴壳体中。另外，该井下马达包括调节心轴，该调节心轴具有与传动轴壳体的第二端联接的第一端以及与轴承壳体的第一端联接的第二端。调节心轴相对于传动轴壳体的转动构造成调节传动轴壳体的中心轴线与轴承壳体的中心轴线之间的偏斜锐角Θ。[0013]在另一实施方式中，通过这样的一种用于定向钻探的井下马达解决了现有技术中的这些及其它需要。在实施方式中，该井下马达包括传动轴组件，该传动轴组件包括传动轴壳体和以可旋转的方式布置在传动轴壳体内的传动轴。传动轴壳体具有中心轴线、第一端以及与该第一端相反的第二端。传动轴具有中心轴线、第一端、与该第一端相反的第二端、以及从传动轴的第二端轴向地延伸的接纳部。另外，该井下马达包括轴承组件，该轴承组件包括轴承壳体和以可旋转的方式布置在轴承壳体内的轴承心轴。轴承壳体具有中心轴线、第一端以及与该第一端相反的第二端。轴承心轴具有与传动轴枢转地联接的第一端以及联接至钻头的第二端。轴承心轴的第一端布置在传动轴的接纳部内。传动轴壳体的中心轴线定向成相对于轴承壳体的中心轴线成偏斜锐角Θ。[0014]本文中描述的实施方式包括旨在解决与一些现有技术的装置、系统以及方法相关联的各种缺点的特征和优点的组合。上文相当广泛地概括本发明的特征和技术优点是为了可以更好地理解下文中的本发明的详细描述内容。在阅读以下详细描述内容时并且通过参照附图，上述各种特性及其它特征对于本领域技术人员而言将是明显的。本领域技术人员应当理解的是，可以容易地将所公开的概念和【具体实施方式】用作对用于执行本发明的相同目的的其它结构进行修改或设计的基础。本领域技术人员还应当认识到的是，这种等同构造并未背离如所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。【附图说明】[0015]为了详细地描述本公开的优选实施方式，现在将参照附图，在附图中:[0016]图1为包括有根据本文中公开的原理的井下泥浆马达的实施方式的钻井系统的示意性局部剖视图；[0017]图2为图1中的动力部段的立体局部剖视图；[0018]图3为图1中的动力部段的截面端视图；[0019]图4为图1中的泥浆马达的放大剖视图，其示出了传动轴组件、轴承组件和弯曲调节组件；[0020]图5为图4中的传动轴壳体的下壳体部段的放大剖视图；[0021]图6为图4中的轴承组件和弯曲调节组件的放大剖视图；[0022]图7为图4中的调节心轴的放大剖视图；[0023]图8为图4中的调节心轴和传动轴壳体的下壳体部段的放大剖视图；[0024]图9为图4中的被转动地锁定在一起的传动轴组件的下壳体和调节环的放大剖视图；[0025]图10为图4中的被转动地解锁的传动轴组件的下壳体和调节环的放大剖视图；以及[0026]图11为根据本文中公开的原理的轴承心轴的另一实施方式的剖视图。【具体实施方式】[0027]以下论述针对的是各种示例性实施方式。然而，本领域技术人员应当理解的是，本文中公开的示例具有广泛的应用，并且应当理解的是，对任何实施方式的论述仅意在对该实施方式起示例性作用，并不旨在暗示本公开的包括权利要求的范围局限于该实施方式。[0028]贯穿于以下描述内容和权利要求使用了一些术语来指代特定的特征或部件。如本领域技术人员将理解的，不同的人可以使用不同的名称来指代相同的特征或部件。该文献不旨在对名称不同而功能相同的部件或特征之间进行区分。附图不一定是按比例绘制的。可以按比例放大或以略微示意性的形式示出本文中的一些特征和部件，并且为了清楚简明起见，可以不示出常见元件的一些细节。[0029]在以下论述中并且在权利要求中，术语“包含”和“包括”以开放式的形式来使用，因而应当被解释成意指“包括但不限于…”。而且，术语“联接”用于意指间接连接或直接连接。因而，如果第一装置联接至第二装置，则这种连接可以是通过直接连接或者通过借助其它装置、部件和连接件的间接连接进行的。另外，如本文中使用的，术语“轴向”和“轴向地”通常意指沿着或平行于中心轴线(例如，本体或端口的中心轴线)，而术语“径向”和“径向地”通常意指垂直于中心轴线。例如，轴向距离指的是沿着或平行于中心轴线测量出的距离，径向距离指的是垂直于中心轴线测量出的距离。在描述内容和权利要求中为了清楚起见借助意指朝向井眼的表面的“向上”、“上”、“向上地”、“井上”或“上游”并且借助意指朝向井眼的末端的“向下”、“下”、“向下地”、“井下”或“下游”来指代上或下，而不管井眼的取向如何。[0030]现在参照图1，示出了用于在地层中钻探井眼16的系统10。在该实施方式中，系统10包括:钻塔20，钻塔20布置在地表处；钻柱21，钻柱21从钻塔20向井下延伸；井底组件(BHA)30，BHA30联接至钻柱21的下端；以及钻头90，钻头90附接至BHA30的下端。BHA30中设置有用于便于对井眼16的偏斜部分进行钻探的井下泥浆马达35。在沿着BHA30下移的方向上，马达35包括液压驱动部段或动力部段40、传动轴组件100和轴承组件200。BHA30的布置在钻柱21与马达35之间的部分能够包括其它部件，比如钻铤、随钻测量(MffD)工具、扩孔器、稳定器等。[0031]动力部段40将向下栗送通过钻柱21的钻探流体的流体压力转换成旋转扭矩用于驱动钻头90旋转。传动轴组件当前第1页1 2 3 4 5