旋轉導向鑽井用中空萬向節的製作方法
2023-10-26 21:54:17
專利名稱：旋轉導向鑽井用中空萬向節的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用於石油、天然氣等鑽探領域的鑽井工具，特別是涉及一種旋轉導向鑽井用中空萬向節。
背景技術：
旋轉導向鑽井工具在鑽進過程中需要通過不斷調整鑽頭方向來實現井眼軌跡導向，特別是對於指向式旋轉導向鑽井工具，其是通過偏置芯軸來改變鑽頭方向，因而在旋轉鑽進過程中芯軸易承受疲勞應力而破壞。此時，需要一種既能夠傳遞扭矩又能任意改變方向，同時能夠實現有效密封的鑽井工具。
發明內容本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種旋轉導向鑽井用中空萬向節，該萬向節既能夠傳遞扭矩又能任意改變方向，同時能夠實現有效密封，從而能夠顯著提高旋轉導向鑽井工具性能和壽命。本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是:一種旋轉導向鑽井用中空萬向節，包括從上至下依次設置的萬向節叉1、中間軸及萬向節叉II，所述萬向節叉I和所述中間軸上端通過十字軸I以及安裝在所述十字軸I上的軸承I轉動連接，所述中間軸下端與所述萬向節叉II通過十字軸II以及安裝在所述十字軸II上的軸承II轉動連接；所述萬向節叉I與所述十字軸I之間、所述十字軸I與所述中間軸上端之間、所述中間軸下端與所述十字軸II之間和所述十字軸II與所述萬向節叉II之間均設有密封，所述密封為設有中空結構的圓弧狀瓦片體；所述萬向節叉I與所述十字軸I之間的密封與所述十字軸I的上端面形成面接觸，所述十字軸I通過該面接觸與所述萬向節叉I與所述十字軸I之間的密封轉動連接；所述十字軸I與所述中間軸上端之間的密封與所述十字軸I的下端面形成面接觸，所述十字軸I通過該面接觸與所述十字軸I與所述中間軸上端之間的密封轉動連接；所述萬向節叉I與所述十字軸I之間的密封和所述十字軸I與所述中間軸上端之間的密封垂直交叉設置；所述中間軸下端與所述十字軸II之間的密封與所述十字軸II的上端面形成面接觸，所述十字軸II通過該面接觸與所述中間軸下端與所述十字軸II之間的密封轉動連接；所述十字軸II與所述萬向節叉II之間的密封與所述十字軸II的下端面形成面接觸，所述十字軸II通過該面接觸與所述十字軸II與所述萬向節叉II之間的密封轉動連接；所述中間軸下端與所述十字軸II之間的密封和所述十字軸II與所述萬向節叉II之間的密封垂直交叉設置。所述中間軸設置有中間軸下節和中間軸上節，所述中間軸下節和所述中間軸上節通過花鍵連接，並且在它們之間設置有密封V。[0013]所述萬向節叉I與所述十字軸I之間的密封設有預緊結構I，所述預緊結構I包括固件I和預緊彈簧I，所述固件I安裝在所述萬向節叉I的內壁上，所述預緊彈簧I套裝在所述固件I的外面，並夾壓在所述萬向節叉I與所述固件I之間，所述萬向節叉I與所述十字軸I之間的密封安裝在所述固件I內；在所述萬向節叉I I與所述固件I之間安裝有密封環I。所述中間軸上端與所述十字軸I之間的密封設有預緊結構II，所述預緊結構II包括固件II和預緊彈簧II，所述固件II安裝在所述中間軸的內壁上，所述預緊彈簧II套裝在所述固件II的外面，並夾壓在所述中間軸與所述固件II之間，所述中間軸上端與所述十字軸I之間的密封安裝在所述固件II內；在所述中間軸與所述固件II之間安裝有密封環II。所述中間軸下端與所述十字軸II之間的密封設有預緊結構III，所述預緊結構III包括固件III和預緊彈簧III，所述固件III安裝在所述中間軸的內壁上，所述預緊彈簧III套裝在所述固件III的外面，並夾壓在所述中間軸與所述固件III之間，所述中間軸下端與所述十字軸II之間的密封安裝在所述固件III內；在所述中間軸與所述固件III之間安裝有密封環III。所述十字軸II與所述萬向節叉II之間的密封設有預緊結構IV，所述預緊結構IV包括固件IV和預緊彈簧IV，所述固件IV安裝在所述萬向節叉II的內壁上，所述預緊彈簧IV套裝在所述固件IV的外面，並夾壓在所述萬向節叉II與所述固件IV之間，所述十字軸II與所述萬向節叉II之間的密封安裝在所述固件IV內；在所述萬向節叉II與所述固件IV之間安裝有密封環IV。本實用新型具有的優點和積極效果是:I)通過十字軸與萬向節叉、中間軸之間的圓弧狀瓦片體密封能有效解決鑽井液通過中空萬向節時的密封問題；2)通過花鍵的引入使中空萬向節在傳遞扭矩的同時可以補償因芯軸偏置產生的軸向位移變化。
圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型圖1的A-A剖視圖；圖3是本實用新型圖1的B-B剖視圖；圖4是本實用新型圖1的二維爆炸視圖。
具體實施方式
為能進一步了解本實用新型的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下:請參見圖1 圖4，一種旋轉導向鑽井用中空萬向節，包括從上至下依次設置的萬向節叉I 1、中間軸及萬向節叉II 6，所述萬向節叉I I和所述中間軸上端通過十字軸I 2以及安裝在所述十字軸I 2上的軸承I 8轉動連接，所述中間軸下端與所述萬向節叉II 6通過十字軸II 5以及安裝在所述十字軸II 5上的軸承II 12轉動連接。所述萬向節叉I I與所述十字軸I 2之間、所述十字軸I 2與所述中間軸上端之間、所述中間軸下端與所述十字軸II 5之間和所述十字軸II 5與所述萬向節叉II 6之間均設有密封，所述密封為設有中空結構的圓弧狀瓦片體。所述萬向節叉I I與所述十字軸I 2之間的密封7與所述十字軸I 2的上端面形成面接觸，所述十字軸I 2通過該面接觸與所述萬向節叉I I與所述十字軸I 2之間的所述密封7轉動連接；為了提高所述萬向節叉I I與所述十字軸I 2之間的所述密封7的密封效果，在所述萬向節叉I I與所述十字軸I 2之間的密封設有預緊結構I，所述預緊結構I包括固件I 14和預緊彈簧I 15，所述固件I 14安裝在所述萬向節叉I I的內壁上，所述預緊彈簧I 15套裝在所述固件I 14的外面，並夾壓在所述萬向節叉I I與所述固件I 14之間，所述萬向節叉I與所述十字軸I之間的所述密封7安裝在所述固件I 14內；在所述萬向節叉I I與所述固件I 14之間安裝有密封環I 16。所述十字軸I 2與所述中間軸上端之間的密封9與所述十字軸I 2的下端面形成面接觸，所述十字軸I 2通過該面接觸與所述十字軸I 2與所述中間軸上端之間的所述密封9轉動連接；為了提高所述十字軸I 2與所述中間軸上端之間的所述密封9的密封效果，在所述中間軸上端與所述十字軸I 2之間的密封設有預緊結構II，所述預緊結構II包括固件II 17和預緊彈簧II 18，所述固件II 17安裝在所述中間軸的內壁上，所述預緊彈簧II 18套裝在所述固件II 17的外面，並夾壓在所述中間軸與固件II 17之間，所述十字軸I 2與所述中間軸上端之間的密封9安裝在所述固件II 17內；在所述中間軸與所述固件II 17之間安裝有密封環II 19。所述萬向節叉I I與所述十字軸I 2之間的所述密封7和所述十字軸I 2與所述中間軸上端之間的所述密封9垂直交叉設置。中間軸下端與十字軸II 5之間的密封11與所述十字軸II 5的上端面形成面接觸，所述十字軸II 5通過該面接觸與所述中間軸下端與所述十字軸II 5之間的所述密封11轉動連接；為了提高所述所述中間軸下端與所述十字軸II 5之間的所述密封11的密封效果，在所述中間軸下端與所述十字軸II 5之間的所述密封9設有預緊結構III，所述預緊結構III包括固件III20和預緊彈簧III21，所述固件III20安裝在所述中間軸的內壁上，所述預緊彈簧
III21套裝在所述固件III 20的外面，並夾壓在所述中間軸與所述固件III 20之間，所述中間軸下端與所述十字軸II 5之間的所述密封11安裝在所述固件III 20內；在所述中間軸與所述固件III 20之間安裝有密封環III 22。所述十字軸II 5與所述萬向節叉II 6之間的所述密封13與所述十字軸II 5的下端面形成面接觸，所述十字軸II 5通過該面接觸與所述十字軸II 5與所述萬向節叉II 6之間的所述密封13轉動連接；為了提高所述十字軸II 5與所述萬向節叉II 6之間的所述密封13的密封效果，在所述十字軸II 5與所述萬向節叉II 6之間的密封設有預緊結構IV，所述預緊結構IV包括固件IV 23和預緊彈簧IV 24，所述固件IV 23安裝在所述萬向節叉II 6的內壁上，所述預緊彈簧IV 24套裝在所述固件IV 23的外面，並夾壓在所述萬向節叉II 6與所述固件IV 23之間，所述十字軸II 5與所述萬向節叉II 6之間的所述密封13安裝在所述固件
IV23內；在所述萬向節叉II 6與所述固件IV 23之間安裝有密封環IV 25。所述中間軸下端與所述十字軸II 5之間的所述密封11和所述十字軸II 5與所述萬向節叉II 6之間的所述密封13垂直交叉設置。為了補償因芯軸偏置產生的軸向位移變化，所述中間軸設置有中間軸下節4和中間軸上節3，所述中間軸下節4和所述中間軸上節3通過花鍵連接，並且在它們之間設置有密封V 10。本實用新型的工作原理:鑽柱旋轉產生的扭矩依次通過萬向節叉I 1、十字軸I 2、中間軸上節3、中間軸下節4、十字軸II 5與萬向節叉II 6傳輸至鑽頭；同時萬向節叉I I與十字軸I 2、十字軸I 2與中間軸上節3、中間軸上節3與中間軸下節4、中間軸下節4與十字軸II 5、十字軸II 5與萬向節叉II 6又分別通過密封實現中空萬向節的密封；萬向節叉I I與固件I 14、中間軸上節3與固件II 17、中間軸下節4與固件III 20、萬向節叉II 6與固件IV 23分別通過密封環I 16、密封環II 19、密封環III 22、密封環IV 25來保證其相互之間產生軸向位移時的密封。並且本實用新型通過花鍵使中空萬向節在傳遞扭矩的同時可以補償因芯軸偏置產生的軸向位移變化。儘管上面結合附圖對本實用新型的優選實施例進行了描述，但是本實用新型並不局限於上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，並不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬於本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種旋轉導向鑽井用中空萬向節，其特徵在於，包括從上至下依次設置的萬向節叉1、中間軸及萬向節叉II，所述萬向節叉I和所述中間軸上端通過十字軸I以及安裝在所述十字軸I上的軸承I轉動連接，所述中間軸下端與所述萬向節叉II通過十字軸II以及安裝在所述十字軸II上的軸承II轉動連接； 所述萬向節叉I與所述十字軸I之間、所述十字軸I與所述中間軸上端之間、所述中間軸下端與所述十字軸II之間和所述十字軸II與所述萬向節叉II之間均設有密封，所述密封為設有中空結構的圓弧狀瓦片體； 所述萬向節叉I與所述十字軸I之間的密封與所述十字軸I的上端面形成面接觸，所述十字軸I通過該面接觸與所述萬向節叉I與所述十字軸I之間的密封轉動連接； 所述十字軸I與所述中間軸上端之間的密封與所述十字軸I的下端面形成面接觸，所述十字軸I通過該面接觸與所述十字軸I與所述中間軸上端之間的密封轉動連接； 所述萬向節叉 I與所述十字軸I之間的密封和所述十字軸I與所述中間軸上端之間的密封垂直交叉設置； 所述中間軸下端與所述十字軸II之間的密封與所述十字軸II的上端面形成面接觸，所述十字軸II通過該面接觸與所述中間軸下端與所述十字軸II之間的密封轉動連接； 所述十字軸II與所述萬向節叉II之間的密封與所述十字軸II的下端面形成面接觸，所述十字軸II通過該面接觸與所述十字軸II與所述萬向節叉II之間的密封轉動連接； 所述中間軸下端與所述十字軸II之間的密封和所述十字軸II與所述萬向節叉II之間的密封垂直交叉設置。
2.根據權利要求1所述旋轉導向鑽井用中空萬向節，其特徵在於，所述中間軸設置有中間軸下節和中間軸上節，所述中間軸下節和所述中間軸上節通過花鍵連接，並且在它們之間設置有密封V。
3.根據權利要求1所述旋轉導向鑽井用中空萬向節，其特徵在於，所述萬向節叉I與所述十字軸I之間的密封設有預緊結構I，所述預緊結構I包括固件I和預緊彈簧I，所述固件I安裝在所述萬向節叉I的內壁上，所述預緊彈簧I套裝在所述固件I的外面，並夾壓在所述萬向節叉I與所述固件I之間，所述萬向節叉I與所述十字軸I之間的密封安裝在所述固件I內；在所述萬向節叉I I與所述固件I之間安裝有密封環I。
4.根據權利要求1所述旋轉導向鑽井用中空萬向節，其特徵在於，所述中間軸上端與所述十字軸I之間的密封設有預緊結構II，所述預緊結構II包括固件II和預緊彈簧II，所述固件II安裝在所述中間軸的內壁上，所述預緊彈簧II套裝在所述固件II的外面，並夾壓在所述中間軸與所述固件II之間，所述中間軸上端與所述十字軸I之間的密封安裝在所述固件II內；在所述中間軸與所述固件II之間安裝有密封環II。
5.根據權利要求1所述旋轉導向鑽井用中空萬向節，其特徵在於，所述中間軸下端與所述十字軸II之間的密封設有預緊結構III，所述預緊結構III包括固件III和預緊彈簧III，所述固件III安裝在所述中間軸的內壁上，所述預緊彈簧III套裝在所述固件III的外面，並夾壓在所述中間軸與所述固件III之間，所述中間軸下端與所述十字軸II之間的密封安裝在所述固件III內；在所述中間軸與所述固件III之間安裝有密封環III。
6.根據權利要求1所述旋轉導向鑽井用中空萬向節，其特徵在於，所述十字軸II與所述萬向節叉II之間的密封設有預緊結構IV，所述預緊結構IV包括固件IV和預緊彈簧IV，所述固件IV安裝在所述萬向節叉II的內壁上，所述預緊彈簧IV套裝在所述固件IV的外面，並夾壓在所述萬向節叉II與所述固件IV之間，所述十字軸II與所述萬向節叉II之間的密封安裝在所述固件IV內；在所 述萬向節叉II與所述固件IV之間安裝有密封環IV。
專利摘要本實用新型公開了一種旋轉導向鑽井用中空萬向節，包括從上至下依次設置的萬向節叉Ⅰ、中間軸及萬向節叉Ⅱ，所述萬向節叉Ⅰ和所述中間軸上端通過十字軸Ⅰ以及安裝在所述十字軸Ⅰ上的軸承Ⅰ轉動連接，所述中間軸下端與所述萬向節叉Ⅱ通過十字軸Ⅱ以及安裝在所述十字軸Ⅱ上的軸承Ⅱ轉動連接；所述萬向節叉Ⅰ與所述十字軸Ⅰ之間、所述十字軸Ⅰ與所述中間軸上端之間、所述中間軸下端與所述十字軸Ⅱ之間和所述十字軸Ⅱ與所述萬向節叉Ⅱ之間均設有密封，所述密封為設有中空結構的圓弧狀瓦片體。本實用新型能夠能夠實現有效密封，從而顯著提高旋轉導向鑽井工具的性能和壽命。
文檔編號E21B17/05GK203066890SQ20132005320
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月30日 優先權日2013年1月30日
發明者牛文鐵, 李洪濤, 王麗娜, 李遠志, 李帥 申請人:天津大學