用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具的制作方法
【專利摘要】本實用新型為一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具，包括造斜部與鉆井部；造斜部包括造斜外筒與造斜短節(jié)；造斜外筒內部一側沿著軸向設有彎曲滑動槽；造斜短節(jié)為空心柱狀，均勻轉動連接于造斜外筒的內部，且造斜短節(jié)的兩側沿著軸向分別對稱設有內滑動槽與外滑動槽；外滑動槽的上下兩端均轉動連接有外滑動板；內滑動槽中配合安裝有內滑動板，將相鄰的兩個造斜短節(jié)相連；鉆井部包括鉆具外筒、馬達、萬向軸、傳動軸以及鉆頭；鉆具外筒的頂端通過旁通閥與最底端的造斜短節(jié)相連。本實用新型結構簡單、制造與使用成本低；在狹窄或地質條件較復雜的鉆井環(huán)境中依舊擁有高效的造斜與鉆井效率；并且拆裝運輸方便、使用簡單、經久耐用。
【專利說明】
用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于鉆井技術領域，具體涉及一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具。
【背景技術】
[0002]在進行水平鉆井時在鉆井的同時還需要進行造斜，現(xiàn)有造斜管道主要由彈性外殼以及內裝套的柔性鉆管組成，彈性外殼需要經過運輸與組接后才能進行鉆井造斜;現(xiàn)有的彈性外殼存在彈性彎曲結構、加工制造較為復雜；當鉆井環(huán)境較為狹窄時，現(xiàn)有的造斜管道造斜效率較為緩慢;并且由于地質環(huán)境較為復雜，不可避免地會遇到較為堅硬的巖石層，如果維持相同的功率持續(xù)運作，則有可能導致鉆頭甚至是馬達總成的損壞，不僅提高了鉆井成本，同時降低了鉆井效率。
[0003]因此，研制出一種拆裝運輸方便、造斜鉆井效率高的裝置是本領域技術人員所急需解決的難題。

【發(fā)明內容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0006]—種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具，包括造斜部與鉆井部;造斜部包括造斜外筒與造斜短節(jié);造斜外筒為空心筒，其內部一側沿著軸向設有彎曲滑動槽，并且造斜外筒在靠近彎曲滑動槽的邊緣處設有柱狀的彎曲孔;彎曲孔中貫穿有彈性鋼筋;造斜短節(jié)為空心柱狀，均勻轉動連接于造斜外筒的內部，且造斜短節(jié)的兩側沿著軸向分別對稱設有內滑動槽與外滑動槽;外滑動槽的位置與彎曲滑動槽相對應，且外滑動槽的上下兩端均轉動連接有外滑動板;外滑動板的末端滑動連接于彎曲滑動槽中；內滑動槽中配合安裝有內滑動板；內滑動板將相鄰的兩個造斜短節(jié)相連;鉆井部包括鉆具外筒、馬達、萬向軸、傳動軸以及鉆頭;鉆具外筒的頂端通過旁通閥與最底端的造斜短節(jié)相連;馬達固定于鉆具外筒中，并沿著鉆具外筒的軸向依次連接萬向軸與傳動軸;鉆頭與傳動軸相固定。
[0007]本發(fā)明提供了一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具，由造斜部與鉆井部組成，分別用于造斜與鉆井。
[0008]本發(fā)明中的造斜部由造斜外筒與造斜短節(jié)組成;本發(fā)明中的造斜外筒為空心筒，其內部一側沿軸向設有彎曲滑動槽，用于支撐其內部的造斜短節(jié);并且造斜外筒在靠近彎曲滑動槽的邊緣處設有柱狀的彎曲孔，其中貫穿有彈性鋼筋，用于提高造斜外筒的穩(wěn)定性。
[0009]本發(fā)明中的造斜短節(jié)為空心柱狀，且均勻轉動連接于造斜外筒的內部，其中用于油管的導通，同時造斜外筒在進行彎曲時，造斜短節(jié)能夠隨之轉動。造斜短節(jié)的兩側沿軸向對稱設有內滑動槽與外滑動槽，其中外滑動槽的位置與彎曲滑動槽相對應，且外滑動槽的上下兩端均轉動連接有外滑動板，外滑動板的末端滑動連接于彎曲滑動槽中，同時內滑動槽中配合安裝有內滑動板，內滑動板將相鄰的兩個造斜短節(jié)相連;該結構使得造斜外筒在進行彎曲造斜時，造斜短節(jié)在彎曲油管的作用下隨之轉動，并通過外滑動板末端在彎曲滑動槽中的滑動以及相鄰相隔造斜短節(jié)之間的內滑動板的滑動作用使得相鄰兩個造斜短節(jié)在轉動時保持穩(wěn)定。
[0010]本發(fā)明中的鉆井部由鉆具外筒、馬達、萬向軸、傳動軸以及鉆頭組成;其中鉆具外筒的頂端通過旁通閥與最底端的造斜短節(jié)相連；馬達固定于鉆具外筒中，并沿著鉆具外筒的軸向依次連接萬向軸與傳動軸;鉆頭與傳動軸相固定。該結構使得首先在進行鉆井時，可在造斜短節(jié)的中部貫穿泥漿管，首先將泥漿進行排出，之后將泥漿管更換為輸油管即可進行輸油。
[0011]作為優(yōu)選，內滑動板呈工字狀，其上端轉動連接于上方的造斜短節(jié)的內滑動槽的中下部，下端滑動連接于下方的造斜短節(jié)的內滑動槽中。
[0012]本實用新型中的內滑動板設置為工字狀，使得內滑動板的兩端能夠完全收縮至兩個造斜短節(jié)的內滑動槽中，使得相鄰的造斜短節(jié)能夠保持豎直。并且本發(fā)明中內滑動板的上端設置為轉動連接于上方的造斜短節(jié)的內滑動槽的中下部，下端滑動連接于下方的造斜短節(jié)的內滑動槽中，該結構使得相鄰的造斜短節(jié)在造斜外筒的彎曲作用下進行轉動時，能夠通過內滑動板保持相互的穩(wěn)定，并且內滑動板選擇為一端轉動連接，一端滑動連接，使得相鄰的兩個造斜短節(jié)在轉動時，內滑動板的滑動更為順暢。
[0013]作為優(yōu)選，造斜短節(jié)的外部兩側對稱設有轉動槽;轉動槽呈“凸”字狀，轉動槽中配合設有限位桿;限位桿的一端固定有餅狀的限位盤，并配合安裝于轉動槽中；限位桿的另一端與造斜外筒相固定。
[0014]本發(fā)明中造斜短節(jié)的外部兩側對稱設有呈“凸”字狀的轉動槽，轉動槽中配合設有限位桿，通過限位桿與造斜外筒相固定;該結構使得造斜短節(jié)在轉動的同事，不僅能夠通過外滑動板以及內滑動板進行限位、維持穩(wěn)定，同時還能夠通過限位桿與造斜外筒相連、進行限位。
[0015]作為優(yōu)選，限位桿與造斜外筒的固定點的連線經過造斜短節(jié)的中心。
[0016]本發(fā)明中兩根限位桿與造斜外筒的固定點的連線經過造斜短節(jié)的中心，該結構使得造斜外筒在彎曲時能夠最大限度地不影響限位桿連接的穩(wěn)定性。
[0017]作為優(yōu)選，造斜外筒的頂部設有一圈凹槽，造斜外筒的底部設有一圈拉耳卡;拉耳卡與凹槽相配合。
[0018]本發(fā)明中的造斜外筒的頂部設有一圈凹槽，形成“公接頭”，而帶有一圈拉耳卡的造斜外筒的底部形成“母接頭”，兩者共同形成“耳環(huán)式快速接頭”，利用自鎖原理實現(xiàn)相鄰造斜外筒的上下端的緊密相連。
[0019]作為優(yōu)選，拉耳卡的數(shù)量為3個或4個。
[0020]本發(fā)明將拉耳卡的數(shù)量選擇為3-4個為優(yōu)，既能保證相鄰兩個造斜外筒的緊密相連，同時也不會影響本發(fā)明整體的鉆井效果。
[0021]作為優(yōu)選，馬達的回路中還安裝有過載重啟組件;過載重啟組件包括采樣電阻、馬達轉速控制CPU、可控硅、測速霍爾以及磁數(shù)環(huán);采樣電阻、馬達轉速控制CPU以及可控硅串聯(lián)接入馬達的回路中；磁數(shù)環(huán)安裝于馬達的轉子頂部;測速霍爾固定于磁數(shù)環(huán)旁，并與馬達轉速控制CHJ相連。
[0022]為了使得本發(fā)明更好的適應堅硬的巖石層，本發(fā)明在馬達回路中還安裝有過載重啟組件，由過載重啟組件包括采樣電阻、馬達轉速控制CPU、可控硅、測速霍爾以及磁數(shù)環(huán)組成，采樣電阻、馬達轉速控制CPU以及可控硅串聯(lián)接入馬達的回路中，磁數(shù)環(huán)安裝于馬達轉子的頂部;采樣電阻將馬達的回路中不同大小的電流值轉換為相應的電壓值，輸入馬達轉速控制CPU中，將電壓模擬量轉化為對應的數(shù)字量，控制可控硅的通斷，實現(xiàn)控制馬達的運行與停止;并且本發(fā)明在馬達的轉子頂部安裝有磁數(shù)環(huán)，磁數(shù)環(huán)的旁邊安裝測速霍爾;磁數(shù)環(huán)隨著馬達轉子一起轉動，測速霍爾因磁數(shù)環(huán)的轉動產生磁極的變化而產生脈沖，并將該脈沖傳送至馬達轉速控制CPU，對馬達的運行狀態(tài)進行判斷。當鉆頭鉆到較為堅硬的巖石層時，主鉆頭上的負載逐漸增大，同時馬達的負載也隨之增大，采樣電阻上的電壓值同步增大，當采樣電阻上的電壓值達到最大時，馬達轉速控制CPU控制馬達的關斷，避免鉆頭以及馬達的損壞，對兩者進行保護。隨后馬達轉速控制CPU會控制可控硅的導通角度，給馬達較低的電壓值，帶動鉆頭進行轉動，當鉆頭的負載依舊沒有減小時，馬達轉速控制CPU沒有檢測到由測速霍爾傳遞的一定數(shù)量的脈沖信號，則不會繼續(xù)給馬達供電。如此循環(huán)，在間斷的短時間持續(xù)轉動作用后，鉆頭上的負載逐漸減小，直至測速霍爾檢測到足夠量的脈沖并傳送至馬達轉速控制CPU，判定鉆頭以及馬達處于正常的負載范圍，完全打開可控硅的導通角度，向馬達提供足夠的電壓，實現(xiàn)鉆頭的持續(xù)運轉。
[0023]作為優(yōu)選，采樣電阻與可控硅焊接于馬達轉速控制CPU上。
[0024]本發(fā)明中的采樣電阻以及可控硅均焊接于馬達轉速控制CPU上，該結構使得在進行持續(xù)鉆井時，過載重啟組件更為牢固，工作更為穩(wěn)定。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，結構簡單、制造與使用成本低;在狹窄或地質條件較復雜的鉆井環(huán)境中依舊擁有高效的造斜與鉆井效率;并且拆裝運輸方便、使用簡單、經久耐用。
【附圖說明】
[0026]圖1、本發(fā)明的結構示意圖；
[0027]圖2、本發(fā)明中造斜部的水平剖視圖；
[0028]圖3、本發(fā)明中造斜外筒的結構示意圖；
[0029]圖4、本發(fā)明中造斜短節(jié)的結構示意圖；
[0030]圖5、本發(fā)明的豎直剖面圖；
[0031]圖6、本發(fā)明造斜時的豎直剖面圖；
[0032]圖7、本發(fā)明中造斜外筒相連接時的結構示意圖；
[0033]圖8、本發(fā)明中鉆井部的結構不意圖；
[0034]圖9、本發(fā)明中過載重啟組件的原理圖。
[0035]附圖標記列表:造斜外筒1、造斜短節(jié)2、彎曲滑動槽3、彎曲孔4、彈性鋼筋5、內滑動槽6、外滑動槽7、外滑動板8、內滑動板9、限位桿10、凹槽11、拉耳卡12、鉆具外筒13、馬達14、萬向軸15、傳動軸16、鉆頭17、旁通閥18、采樣電阻19、馬達轉速控制CPU20、可控硅21、測速霍爾22、磁數(shù)環(huán)23。
【具體實施方式】
[0036]以下將結合具體實施例對本發(fā)明提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0037]如圖1所示為本發(fā)明的水平剖視圖，本發(fā)明為一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具，由造斜部與鉆井部組成，
[0038]如圖2為造斜部的水平剖視圖，包括如圖3所示的造斜外筒I與如圖4所示的造斜短節(jié)2。造斜外筒I為空心筒，其內部一側沿著軸向設有彎曲滑動槽3，并且造斜外筒I在靠近彎曲滑動槽3的邊緣處設有柱狀的彎曲孔4;彎曲孔4中貫穿有彈性鋼筋5;造斜外筒I的頂部設有一圈凹槽11，造斜外筒I的底部設有均勻設有4個拉耳卡12;拉耳卡12與凹槽11相配合。如圖7所示，造斜外筒I進行連接時，上部的造斜外筒I的拉耳卡12與下部的造斜外筒I頂部的凹槽11相配合，實現(xiàn)兩個相鄰的造斜外筒I的相連。
[0039]造斜短節(jié)2為空心柱狀，均勻轉動連接于造斜外筒I的內部，造斜短節(jié)2的外部兩側對稱設有轉動槽;轉動槽呈“凸”字狀，轉動槽中配合設有限位桿10;限位桿10的一端固定有餅狀的限位盤，并配合安裝于轉動槽中；限位桿10的另一端與造斜外筒I相固定；限位桿10與造斜外筒I的固定點的連線經過造斜短節(jié)2的中心;造斜短節(jié)2的兩側沿著軸向分別對稱設有內滑動槽6與外滑動槽7;外滑動槽7的位置與彎曲滑動槽3相對應，如圖5，外滑動槽7的上下兩端均轉動連接有外滑動板8;外滑動板8的末端滑動連接于彎曲滑動槽3中；內滑動槽6中配合安裝有內滑動板9;內滑動板9呈工字狀，其上端轉動連接于上方的造斜短節(jié)2的內滑動槽6的中下部，下端滑動連接于下方的造斜短節(jié)2的內滑動槽6中；通過此種方式內滑動板9將相鄰的兩個造斜短節(jié)2相連。
[0040]如圖6所示，本發(fā)明進行造斜時，彈性鋼筋5對造斜外筒I進行支撐，其中的造斜短節(jié)2隨之轉動;外滑動板8的一端轉動于外滑動槽7中，另一端滑動于彎曲滑動槽3中；相鄰的兩個造斜短節(jié)2之間的內滑動板9的頂端轉動于上方的造斜短節(jié)2的內滑動槽6中，底端則在下方的造斜短節(jié)2的內滑動槽6中滑動，以保持造斜短節(jié)2配合造斜外筒I進行造斜。
[0041]如圖8所示，鉆井部包括鉆具外筒13、馬達14、萬向軸15、傳動軸16以及鉆頭17;鉆具外筒13的頂端通過旁通閥18與最底端的造斜短節(jié)2相連;馬達14固定于鉆具外筒13中，并沿著鉆具外筒13的軸向依次連接萬向軸15與傳動軸16;鉆頭17與傳動軸16相固定。并且為了更好的保護鉆頭17與馬達14，馬達14的回路中還安裝有過載重啟組件;如圖9，過載重啟組件包括采樣電阻19、馬達轉速控制CPU20、可控硅21、測速霍爾22以及磁數(shù)環(huán)23;采樣電阻19、馬達轉速控制CPU20以及可控硅21串聯(lián)接入馬達14的回路中；采樣電阻19與可控硅21焊接于馬達轉速控制CPU20上;磁數(shù)環(huán)23安裝于馬達14的轉子頂部;測速霍爾22固定于磁數(shù)環(huán)23旁，并與馬達轉速控制CPU20相連。
[0042]最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制性技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具，其特征在于:包括造斜部與鉆井部;所述造斜部包括造斜外筒(I)與造斜短節(jié)(2);所述造斜外筒(I)為空心筒，其內部一側沿著軸向設有彎曲滑動槽(3)，并且造斜外筒(I)在靠近彎曲滑動槽(3)的邊緣處設有柱狀的彎曲孔(4);所述彎曲孔(4)中貫穿有彈性鋼筋(5);所述造斜短節(jié)(2)為空心柱狀，均勻轉動連接于造斜外筒(I)的內部，且造斜短節(jié)(2)的兩側沿著軸向分別對稱設有內滑動槽(6)與外滑動槽(7);所述外滑動槽(7)的位置與彎曲滑動槽(3)相對應，且外滑動槽(7)的上下兩端均轉動連接有外滑動板(8);所述外滑動板(8)的末端滑動連接于彎曲滑動槽(3)中；所述內滑動槽(6)中配合安裝有內滑動板(9);所述內滑動板(9)將相鄰的兩個造斜短節(jié)(2)相連;所述鉆井部包括鉆具外筒(13)、馬達(14)、萬向軸(15)、傳動軸(16)以及鉆頭(17);所述鉆具外筒(13)的頂端通過旁通閥(18)與最底端的造斜短節(jié)(2)相連;所述馬達(14)固定于鉆具外筒(13)中，并沿著鉆具外筒(13)的軸向依次連接萬向軸(15)與傳動軸(16);所述鉆頭(17)與傳動軸(16)相固定。2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具，其特征在于:所述內滑動板(9)呈工字狀，其上端轉動連接于上方的造斜短節(jié)(2)的內滑動槽(6)的中下部，下端滑動連接于下方的造斜短節(jié)(2)的內滑動槽(6)中。3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具，其特征在于:所述造斜短節(jié)(2)的外部兩側對稱設有轉動槽;所述轉動槽呈“凸”字狀，轉動槽中配合設有限位桿(10);所述限位桿(10)的一端固定有餅狀的限位盤，并配合安裝于轉動槽中；限位桿(10)的另一端與造斜外筒(I)相固定。4.根據(jù)權利要求3所述的一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具，其特征在于:所述限位桿(10)與造斜外筒(I)的固定點的連線經過造斜短節(jié)(2)的中心。5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具，其特征在于:所述造斜外筒(I)的頂部設有一圈凹槽(11)，造斜外筒(I)的底部設有一圈拉耳卡(12);所述拉耳卡(12)與凹槽(11)相配合。6.根據(jù)權利要求5所述的一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具，其特征在于:所述拉耳卡(12)的數(shù)量為3個或4個。7.根據(jù)權利要求1所述的一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具，其特征在于;所述馬達(14)的回路中還安裝有過載重啟組件;所述過載重啟組件包括采樣電阻(19)、馬達轉速控制CPU( 20)、可控硅(21)、測速霍爾(22)以及磁數(shù)環(huán)(23);所述采樣電阻(19)、馬達轉速控制CPU(20)以及可控硅(21)串聯(lián)接入馬達(14)的回路中；所述磁數(shù)環(huán)(23)安裝于馬達(14)的轉子頂部；所述測速霍爾(22)固定于磁數(shù)環(huán)(23)旁，并與馬達轉速控制CPU(20)相連。8.根據(jù)權利要求7所述的一種用于水平鉆井的分節(jié)式造斜螺桿鉆具，其特征在于:所述采樣電阻(19)與可控硅(21)焊接于馬達轉速控制CPU(20)上。
【文檔編號】E21B7/08GK205422521SQ201521024524
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月11日
【發(fā)明人】徐永和, 劉華文, 王濤
【申請人】鹽城市新永佳石油機械制造有限公司