CN116624089A - 双弯定向马达 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到钻井技术领域，具体涉及到双弯定向马达。包括定子和转子，定子与转子构成容积腔式配合，外壳体为固定式弯角结构，转子连接在万向轴的上部，第一输出轴连接在万向轴的下部，第一输出轴的下部固定安装有关节套，第二输出轴的上部固定安装球头关节，球头关节位于关节套内，第一输出轴的中心轴与外壳体上部分中心轴的夹角是α1，第二输出轴的中心轴与外壳体上部分中心轴的夹角是α2。本双弯定向马达结构设计简单、性能可靠、操作方便、使用寿命长，便于大范围推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及到钻井技术领域，具体涉及到双弯定向马达。
背景技术
水平井、大位移井等复杂结构井是油气藏高效开发的最佳方式，井下单弯定向马达是国内在复杂结构井钻井过程中采用的主要钻井工具。经过多年的发展，国内在常规单弯定向马达生产制造的技术方面已基本成熟，现有单弯定向马达主要由螺杆马达和带有弯外壳的传动装置组合而成，弯曲点距离钻头的距离是1.7米-2.2米，弯角分为0.5度、1度、1.25度、1.5度、1.75度、2度、3度等，以满足不同钻井造斜率的要求。钻井过程中造斜井段是滑动钻进方式，稳斜井段是复合钻进方式。
常规单弯定向马达在现场应用过程中存在以下不足：
（1）弯曲点到钻头的距离较长，复合钻进时，弯角越大，外壳体受力越大，极易造成弯外壳断裂，发生井下复杂情况；
（2）不能在靠近钻头端连接其他辅助工具，因为连接辅助工具后，相当于延长了弯曲点到钻头的距离，就会影响定向马达的造斜特性，无法满足钻井轨迹精细化控制的要求；
（3）大弯角单弯定向马达造斜能力强，但只能用于造斜段钻进，不能在稳斜段进行复合钻进，强行复合钻进的话，极易造成单弯定向马达断裂，而小弯角单弯定向马达虽然能够在稳斜段复合钻进时的安全可靠性高，但由于弯角较小，其造斜能力不够，难以满足复杂结构井井眼轨迹精细化控制的工艺要求，现场通常是频繁起下钻更换不同弯角的定向马达，调整或控制井眼轨迹，不仅严重影响了钻井效率，而且还大幅增加钻井综合成本。
针对上述问题，急需研制一种双弯定向马达，既具有较强的造斜能力，符合造斜段滑动钻进的工艺要求，又能够进行复合钻进，符合稳斜段安全高效的工艺要求，从而实现复杂结构井井眼轨迹精确控制的要求，同时还要结构简单，性能可靠，维护操作方便，这对于提高复杂结构井的钻井效率，提升我国深层油气藏高效开发的钻井工艺技术水平，增强国际竞争力具有重要的经济意义和社会意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于结构设计简单、性能可靠、操作方便、使用寿命长，便于大范围推广使用的双弯定向马达。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
双弯定向马达，包括定子和转子，定子与转子构成容积腔式配合，定子安装在外壳体上部内，外壳体为固定式弯角结构，转子连接在万向轴的上部，第一输出轴连接在万向轴的下部，第一输出轴上加工有过水孔，第一输出轴的下部固定安装有关节套，关节套与外壳体之间安装有止推轴承和第一弹簧，第二输出轴的上部固定安装球头关节，球头关节位于关节套内，球体关节与关节套通过承载模块万向连接，球头关节与关节套之间安装有密封装置，第二输出轴与外壳体之间安装有扶正轴承，扶正轴承与压环固定连接，压环固定在锁紧套内，锁紧套与外壳体固定连接，第一输出轴的中心轴与外壳体上部分中心轴的夹角是α1，第二输出轴的中心轴与外壳体上部分中心轴的夹角是α2。
具体的，所述关节套下部内加工有内球面，球头关节位于关节套的内球面内， 球头关节的球面上加工有安装槽，承载模块安装在安装槽内，关节套的内球面上加工有滑槽，承载模块能够在滑槽内滑动。
具体的，所述承载模块为滚珠，承载模块的个数最少为3个。
具体的，所述外壳体下部内加工有上台阶，上台阶下方的关节套外侧加工有下台阶，止推轴承位于上台阶和下台阶之间，止推轴承与上台阶通过第一弹簧连接。
具体的，所述扶正轴承为偏心结构。
具体的，所述止推轴承的基孔内安装有耐磨块，耐磨块与基孔的孔底之间安装有第二弹簧。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明钻井过程中，双弯定向马达的外壳体与上部钻具组合连接，第二输出轴与钻头连接，当钻井液进入双弯定向马达后，通过定子与转子的配合，使得转子开始转动，通过万向轴驱动第一输出轴转动，第一输出轴驱动关节套转动，旋转扭矩通过滑槽、承载模块、安装槽传递至球头关节，然后驱动第二输出轴转动，进而驱动钻头旋转破岩，在扶正轴承、关节套、承载模块、球头关节的共同作用下，第二输出轴与外壳体上部分的中心轴之间形成结构弯角α2，并且弯角α2不随第二输出轴的旋转而改变，第一输出轴中心轴与外壳体上部分的中心轴之间形成的结构弯角α1，弯角α1也不会随着第一输出轴的旋转而改变，由此形成了双弯角结构。
2、双弯定向马达的总弯角由α1和α2组合而成，滑动钻井时的导向能力高于常规小弯角的单弯定向马达，复合钻井时的安全可靠性高于常规大弯角的单弯定向马达，完全符合定向井“一趟钻”的工艺要求。
3、双弯定向马达的两个结构弯点到钻头的距离相对较短，可根据要求设定α1和α2，在此基础上，就能够在双弯定向马达与钻头之间安装近钻头测控仪器，从而实现了在不影响井眼轨迹控制精度和钻井安全的前提下，既能进行定向井导向钻井，又能进行近钻头测量。
4、本双弯定向马达结构设计简单、性能可靠、操作方便、使用寿命长，便于大范围推广使用。
附图说明
图1为本发明提出的双弯定向马达结构示意图。
图2本发明所提出的双弯定向马达中止推轴承横截面结构示意图。
图3为本发明提出的双弯定向马达中止推轴承轴向结构示意图。
图4为本发明提出的双弯定向马达中关节套的断面结构示意图。
图5 为本发明提出的双弯定向马达中球头关节的断面结构示意图。
附图中的零部件名称为：
1-外壳体、2-定子、3-转子、4-万向轴、5-过水孔、6-第一输出轴、7-第一弹簧、8-止推轴承、9-密封装置、10-承载模块、11-关节套、12-锁紧套、13-压环、14-扶正轴承、15-第二输出轴、16-耐磨块、17-第二弹簧、18-滑槽、19-球头关节、20-安装槽、21-上台阶、22-下台阶、23-内球面。
具体实施方式
如图1至图5所示，双弯定向马达，包括定子2和转子3，定子2与转子3构成容积腔式配合。
定子2安装在外壳体1上部内，外壳体1为固定式弯角结构，转子3连接在万向轴4的上部，第一输出轴6连接在万向轴4的下部，第一输出轴6上加工有过水孔5，第一输出轴6的下部固定安装有关节套11。
所述外壳体1下部内加工有上台阶21，上台阶21下方的关节套11外侧加工有下台阶22，止推轴承8位于上台阶21和下台阶22之间，止推轴承8与上台阶21通过第一弹簧7连接。止推轴承8的基孔内安装有耐磨块16，耐磨块16与基孔的孔底之间安装有第二弹簧17，第二输出轴15的上部固定安装球头关节19，球头关节19位于关节套11内，球体关节19与关节套11通过承载模块10万向连接。
承载模块10为滚珠，承载模块10的个数最少为3个。
所述关节套11下部内加工有内球面23，球头关节19位于关节套11的内球面23内，球头关节19的球面上加工有安装槽20，承载模块10安装在安装槽20内，关节套11的内球面23上加工有滑槽18，承载模块10能够在滑槽18内滑动。
球头关节19与关节套11之间安装有密封装置9，第二输出轴15与外壳体1之间安装有扶正轴承14，所述扶正轴承14为偏心结构。
扶正轴承14与压环13固定连接，压环13固定在锁紧套12内，锁紧套12与外壳体1固定连接。
第一输出轴6的中心轴与外壳体1上部分中心轴的夹角是α1，第二输出轴15的中心轴与外壳体1上部分中心轴的夹角是α2。
钻井过程中，双弯定向马达的外壳体1与上部钻具组合连接，第二输出轴15与钻头连接，当钻井液进入双弯定向马达后，通过定子2与转子3的配合，使得转子3开始转动，通过万向轴4驱动第一输出轴6转动，第一输出轴6驱动关节套11转动，旋转扭矩通过滑槽18、承载模块10、安装槽20传递至球头关节19，然后驱动第二输出轴15转动，进而驱动钻头旋转破岩。
在扶正轴承14、关节套11、承载模块10、球头关节19的共同作用下，第二输出轴15与外壳体1中心轴之间形成结构弯角α2，并且弯角α2不随第二输出轴15的旋转而改变。第一输出轴6中心轴与外壳体1中心轴之间形成的结构弯角α1，弯角α1也不会随着第一输出轴6的旋转而改变。由此形成了双弯角结构。
双弯定向马达的总弯角由α1和α2组合而成，滑动钻井时的导向能力高于常规小弯角的单弯定向马达，复合钻井时的安全可靠性高于常规大弯角的单弯定向马达，完全符合定向井“一趟钻”的工艺要求。
双弯定向马达的两个结构弯点到钻头的距离相对较短，可根据要求设定α1和α2。在此基础上，就能够在双弯定向马达与钻头之间安装近钻头测控仪器，从而实现了在不影响井眼轨迹控制精度和钻井安全的前提下，既能进行定向井导向钻井，又能进行近钻头测量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.双弯定向马达，包括定子（2）和转子（3），定子（2）与转子（3）构成容积腔式配合，其特征在于，定子（2）安装在外壳体（1）上部内，外壳体（1）为固定式弯角结构，转子（3）连接在万向轴（4）的上部，第一输出轴（6）连接在万向轴（4）的下部，第一输出轴（6）上加工有过水孔（5），第一输出轴（6）的下部固定安装有关节套（11），关节套（11）与外壳体（1）之间安装有止推轴承（8）和第一弹簧（7），第二输出轴（15）的上部固定安装球头关节（19），球头关节（19）位于关节套（11）内，球体关节（19）与关节套（11）通过承载模块（10）万向连接，球头关节（19）与关节套（11）之间安装有密封装置（9），第二输出轴（15）与外壳体（1）之间安装有扶正轴承（14），扶正轴承（14）与压环（13）固定连接，压环（13）固定在锁紧套（12）内，锁紧套（12）与外壳体（1）固定连接，第一输出轴（6）的中心轴与外壳体（1）上部分中心轴的夹角是α1，第二输出轴（15）的中心轴与外壳体（1）上部分中心轴的夹角是α2。
2.根据权利要求1所述双弯定向马达，其特征在于，所述关节套（11）下部内加工有内球面（23），球头关节（19）位于关节套（11）的内球面（23）内， 球头关节（19）的球面上加工有安装槽（20），承载模块（10）安装在安装槽（20）内，关节套（11）的内球面（23）上加工有滑槽（18），承载模块（10）能够在滑槽（18）内滑动。
3.根据权利要求2所述双弯定向马达，其特征在于，所述承载模块（10）为滚珠，承载模块（10）的个数最少为3个。
4.根据权利要求1所述双弯定向马达，其特征在于，所述外壳体（1）下部内加工有上台阶（21），上台阶（21）下方的关节套（11）外侧加工有下台阶（22），止推轴承（8）位于上台阶（21）和下台阶（22）之间，止推轴承（8）与上台阶（21）通过第一弹簧（7）连接。
5.根据权利要求1所述双弯定向马达，其特征在于，所述扶正轴承（14）为偏心结构。
6.根据权利要求1所述双弯定向马达，其特征在于，所述止推轴承（8）的基孔内安装有耐磨块（16），耐磨块（16）与基孔的孔底之间安装有第二弹簧（17）。
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- 2023-07-17 CN CN202310873052.9A patent/CN116624089B/zh active Active
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