用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种石油钻井工具的结构改进，特别是涉及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】
[0002] 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一一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。
[0003] 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，宄其原因，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。这两方面缺陷是本实用 新型要解决的技术问题。
[0004] 有鉴于上述现有的旋转导向钻井工具存在的问题，本发明人基于从事此类产品设 计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研宄创新，以期创设 一种新型结构的用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构，能够解决现有的旋转导向钻井工 具存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研宄、设计，并经过反复试作样品及改进后， 终于创设出确具实用价值的本实用新型。
【发明内容】
[0005] 本实用新型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。
[0006] 本实用新型的目的是采用以下的技术方案来实现的。本实用新型提供一种用于旋 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。
[0007] 本实用新型的目的还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本 实用新型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：本实用新 型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。
[0016] 上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技 术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、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】
[0017] 图1A、图1B分别是本实用新型的主视图和左视图。
[0018] 图1C、图1D分别是图1A、图1B的剖视图。
[0019] 图2A、图2B、图2C分别是本实用新型的钻杆的主视图、左视图以及俯视图。
[0020] 图2D是图2A的剖视图。
[0021] 图3A、图3B、图3C分别是本实用新型的十字套筒的主视图、左视图以及俯视图。
[0022] 图3D是本实用新型的十字套筒的立体图。
[0023] 图4A、图4B、图4C分别是本实用新型的紧固块的主视图、左视图以及俯视图。
[0024] 图5是对旋转导向钻井工具的钻头偏移量及钻杆偏移量进行分析时建立的模型 图。
[0025]【主要元件符号说明】
[0026] 11、12、13:钻杆 101 :圆柱体
[0027] 102 :锥面 103 :环形槽
[0028] 2:十字套筒 21:槽口
[0029] 22:环形槽 23:固定孔
[0030] 3:紧固块 31:固定螺纹孔
[0031] 4:密封垫圈 R:半径
【具体实施方式】
[0032] 为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下 结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种用于旋转导向钻井工具的万向联轴 机构其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0033] 请参阅图1和图2,分别为本实用新型一个实施例的主视图和左视图，本实施例列 举了最佳的情形，即钻杆数量为3根、十字套筒数量为2个，但本实用新型并不限制钻杆和 十字套筒的数量，也可以为更多。本实用新型的用于旋转导向钻井工具的万向联轴机构包 括：钻杆11、12、13,十字套筒2,以及紧固块3。3根钻杆11、12、13通过两个十字套筒2依 次套接起来。
[0034] 如图2A至图2D所示，分别为本实用新型的钻杆12的主视图、左视图、俯视图以及 剖视图。钻杆12两个端部均分别凸设有两个圆柱体101，且每一端的两个圆柱体101沿钻 杆12的径向成180度角对称设置在端部两侧，而两端的圆