專利名稱：萬向防斜減震接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是在石油鉆井中防斜減震的一個重要井下工具。
在鉆井中，造成井斜的原因有地層條件，鉆具結(jié)構(gòu)，鉆井技術(shù)措施以及設(shè)備安裝好壞等因素有關(guān)。歸納起來主要有兩方面的原因第一是地層傾斜和非均質(zhì)性使鉆頭受力不平衡;第二是下部鉆具受壓發(fā)生彎曲變形，使鉆頭偏斜改變方向，加聚鉆頭受力不平衡而造成井斜?，F(xiàn)代已成功的鉆直井技術(shù)主要有滿眼鉆具組合和鐘擺鉆具組合等結(jié)構(gòu)。滿眼鉆具組合原理是在鉆頭之上適當(dāng)位置按放多個與鉆頭直徑相近穩(wěn)定器，來減少鉆鋌彎曲來達(dá)到減少鉆頭橫向位移。鐘擺鉆具原理是在鉆具在切點以下，未被井壁支撐一段鉆鋌的自重使鉆頭受到一個使之垂直狀態(tài)的力作用。這通常稱為“鐘擺”效應(yīng)，作用在鉆頭上的這個力，可以抵抗地層造斜力和鉆具彎曲偏斜力的作用。這些結(jié)構(gòu)主要解決上述井斜的第二個原因，不能解決上述井斜的第一個原因。其主要原因是以往防斜鉆具的所有結(jié)構(gòu)都是剛性聯(lián)接有關(guān)，無法適應(yīng)地層的多樣變化?；谏鲜銮闆r，本發(fā)明帶有一對液流萬向聯(lián)軸器和一對彈簧的柔性接頭來調(diào)節(jié)地層的變化帶給鉆頭的不利因素，克服上述缺點達(dá)到防斜和減震的目的。


圖1為 結(jié)構(gòu)總2為 A-A剖面圖3為 B-B剖面圖4為 防斜原理示意圖本發(fā)明通過以下途徑達(dá)到上述目的。下面結(jié)合圖1和圖4加以說明當(dāng)鉆頭在鉆進(jìn)中遇到傾斜的硬地層時，上傾側(cè)鉆壓增加，這時與鉆頭聯(lián)接的下球籠接頭12繞下球接頭10的球心O1旋轉(zhuǎn)一定角度α1，下球籠接頭下端面圓心O2移倒O5，這時下彈簧9上傾一側(cè)受壓，拉條4的下死點A1移到A2，上死點B1移到B2。下傾一側(cè)下彈簧以本身力量拉長，這時下傾一側(cè)拉條的下死點C1移到C2上死點D1移到D2。同時鉆壓反力P1改變方向(與O5O1方向一致)產(chǎn)生水平方向分力P2(等于P1×Sinα1)。在上彈簧5在拉條作用下，上傾方向一側(cè)彈簧以本身力量拉長，但下傾方向一側(cè)彈簧受壓，這樣拉條拉力P4大于P3。這樣上球接頭6的球心O2上產(chǎn)生P2×O1O2和(P4-P3)×O1E的扭矩使得O2O1軸線下傾方向旋轉(zhuǎn)α2角度，同時拉條的A2，點移到A3，C2移到C3，O5移到O7，角∠O2O1O5與∠O2O6O7，角α1與角α2幾乎相同，自動補償因地層傾斜引起的偏離角，軸線O6O7和鉆頭軸線仍保持沿垂直線方向。當(dāng)?shù)貙觾A角等于零時以彈簧自身力量又恢復(fù)到原連線位置。這樣地層傾角有任何變化鉆頭始終沿垂直線鉆進(jìn)。
下面結(jié)合 圖1進(jìn)一步說明結(jié)構(gòu)特點上下球籠接頭2、10與球籠蓋7、11之間夾球接頭的球面并用絲扣進(jìn)行聯(lián)接，球面接觸面之中用O型密封件15和球錐Y型密封件14來阻止高壓液流外流，卡簧13是用來防止球錐Y型密封件串動。球籠蓋有12個方孔，球接頭靠扣絲處有12個槽是用來安放相應(yīng)鍵8當(dāng)作球面滑塊傳遞扭矩。球籠蓋與 鍵一頭焊死，球接頭鍵槽與鍵之間，球接頭與球籠蓋之間，留有一定間隙來保證球籠接頭繞球心旋轉(zhuǎn)一定角度。拉條的下死點固定死，上死點與拉條固定座3之間滑動配合，上接頭1的端面與固定座留有一定距離保證彈簧的調(diào)節(jié)作用。
本發(fā)明用兩個萬向聯(lián)軸器和彈簧組成的柔性接頭，它本身也起減震作用。
本發(fā)明與以往防斜鉆具相比容易克服地層因素對鉆頭不利影響，自動防斜，靈活迅速，可適應(yīng)任何地層，也可節(jié)省大量物力和人力，同時提高井深質(zhì)量，降低鉆井成本。
權(quán)利要求
1.一個用于油田打井用的萬向減震接頭，它是由一對液流球籠式萬向聯(lián)軸器、兩組彈簧和幾個拉條(根據(jù)設(shè)計要求定數(shù)量)所組成，它的特征是在鉆進(jìn)中地層輕傾角有何變化，下球籠接頭(12)的軸線始終保持沿垂直線，達(dá)到防斜目的。
2.權(quán)利要求1所說的液流球籠式萬向聯(lián)軸器，它是由球接頭、球籠接頭和球籠蓋用絲扣進(jìn)行聯(lián)接，球面之間用滑配合，鍵(根據(jù)設(shè)計要求定數(shù)量)當(dāng)作球面滑塊傳遞動力和扭矩，O型密封件和球錐Y型密封件用來防止高壓液流外流，它的特征是，不同方向傳遞力和扭矩，傳遞高壓液流，也可起減震作用。
3.權(quán)利要求1所說的兩組彈簧根據(jù)設(shè)計要求可用園柱螺旋彈簧、蝶型彈簧或環(huán)型彈簧。
全文摘要
本發(fā)明是油田打井用的防斜工具。它與以往防斜工具不同，采用新方法和原理，在鉆進(jìn)中緊接鉆頭聯(lián)接一個萬向防斜減震接頭，使得鉆頭遇到傾斜地層時防斜鉆進(jìn)，達(dá)到防斜和減震目的。這個工具對于提高井身質(zhì)量，減少鉆具磨損，加快鉆井速度，降低鉆井成本具有重要意義。
文檔編號E21B17/07GK1096563SQ9311807
公開日1994年12月21日 申請日期1993年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月29日
發(fā)明者趙升吉 申請人:趙升吉