[实用新型]一种球铰螺杆钻具万向轴

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种球铰螺杆钻具万向轴，特别适用于螺杆钻具用于钻定向井、水平井等滑动导向钻井。 

背景技术

在钻定向井、斜井、水平井中，最普遍使用的是弯壳体螺杆钻具，用于滑动导向钻井技术，控制井眼轨迹，滑动导向钻井技术就是采用弯壳体螺杆钻具，配合MWD无线随钻测斜仪进行轨迹控制的技术，可以造斜、降斜、调整方位、稳斜，以达到控制钻井井眼轨迹的目的。因此，目前除钻大位移延伸井，使用旋转导向钻井技术之外，使用螺杆钻具造斜用于滑动导向钻井技术还是最普遍的，但是弯壳体螺杆钻具造斜用于滑动导向钻井技术，目前也还存在不少的问题，主要就是螺杆钻具寿命问题，其中螺杆钻具万向轴的使用寿命就是关键问题，由于螺杆钻具转子的运动既有行星运动又有自转运动，所以，不论是直螺杆钻具还是弯壳体螺杆钻具，转子与下部传动轴之间都必须通过万向轴等部件机构连接，由于径向空间的限制，万向轴的结构和体积都受到限制，万向轴就成为影响螺杆钻具寿命的关键因素。现有的万向轴的结构形式主要有两种，一种就是花瓣式，一种就是球铰式，花瓣式是利用线切割(或激光)割出活动花瓣，就靠这割缝处的三个面传递扭矩，由于线切割之后的表面比较粗糙，又不能进行表面硬化处理，也不能密封润滑，所以使用寿命较短在100小时左右。球铰式可以密封润滑，靠6～8个钢球传递扭矩，下部中心球承受推力并作为扰动杆的活动支撑点，此处经常受到横 向力的干扰，将球座破坏，损坏密封，密封一但出现问题，就会进入钻井液，传递扭矩的小球就会很快磨损，因此使用寿命也在120小时左右。 

发明内容

本实用新型目的在于提供一种密封可靠、使用寿命长的球铰螺杆钻具万向轴。 

本实用新型是由以下方案实现的：它由上接头、下接头、密封碗、扭矩球、扰动杆组成，其扰动杆两端分别有上球头和下球头，上球头和下球头的中心横截面的圆周上有均匀分布的6～8个小球窝，小球窝内各装一个扭矩球，上接头和下接头内壁周围对应分布有6～8个半圆槽，与八个扭矩球相配合，扰动杆上球头和下球头通过扭矩球与上接头和下接头传递扭矩，上接头和下接头与上球头和下球头之间均有一密封碗，密封碗是一片橡胶体，密封碗由密封垫圈支承并由两个半圆环组成的密封压板通过压帽固定在接头上，从而使上球头和下球头、扭矩球与上接头和下接头之间实现密封，为确保密封腔与外界压力相同，在上接头和下接头圆周均匀分布的4～6组J形通孔，孔内各装有一个压力平衡塞，压力平衡塞由压帽固定，压力平衡塞是一个很细的网状塞，在井下它可以让钻井液滤液通过，而砂粒不能通过，这样外部压力可以通过压力平衡塞进入密封空间，达到内外压力平衡，从而提高了上球头和下球头、扭矩球与上接头和下接头密封碗之间的润滑，提高了万向轴的使用寿命。 

本实用新型由于采用扰动杆两端的上球头和下球头与大球座直接配合，运动灵活，接触面大、应力小，结构简单，不论扰动杆两端的球头扰动轨迹如何，密封碗始终紧密配合，而且不易被破坏，提高了密封的可靠性； 采用压力平衡塞结构，钻井时始终保持密封空间与外界的压力平衡，使得密封更加可靠。 

附图说明：

图1为本实用新型结构原理图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述： 

本实用新型由上接头(1)、扰动杆(3)、下接头(12)、扭矩球(8)、密封碗(6)组成，其扰动杆(3)两端分别有上球头(2)和下球头(11)，上球头(2)与上接头(1)和下球头(2)与下接头(12)连接的内部结构相同，现以下接头(12)与下球头(11)连接结构为例进行描述，下球头(11)的中心横截面的圆周上有均匀分布的6～8个小球窝，小球窝内各装一个扭矩球(8)，下接头(12)内壁周围对应分布6～8个半圆槽，与扭矩球(8)相配合，扰动杆(3)下球头(11)通过扭矩球(8)与下接头(12)传递扭矩，下接头(12)与下球头(11)之间有一密封碗(6)，密封碗(6)是一片橡胶体，密封碗(6)由密封垫圈(7)支承，并由两个半环组装而成密封压板(5)通过压帽(4)固定在下接头(12)上，从而使下球头(11)、扭矩球(8)与下接头(12)实现密封，为确保密封腔与外界压力相同，在下接头(12)圆周均匀分布的4～6组J形通孔，孔内各装有一个压力平衡塞(9)，压力平衡塞(9)由带中心孔的压帽固定，压力平衡塞(9)是一个很细的网状塞，在井下它可以让钻井液过滤后通过，而砂粒不能通过，这样外部压力可以通过带中心孔压帽的小孔、压力平衡塞(9)进入密封空间，保持内外压力平衡，从而提高了下球头(11)、扭矩球(8)与密封碗(6)之间的润滑，提高了万 向轴的使用寿命。工作时，根据钻井工艺要求，在万向轴外装上带有一定造斜角度的弯壳体，万向轴上接头(1)与螺杆钻具的螺杆相连接，下接头(12)与传动轴相连接，传动轴下端接钻头，形成整体螺杆钻具，螺杆钻具随钻杆下到井底，由钻井液压力带动螺杆钻具的螺杆转子产生行星转动和自身转动，由于万向轴的作用使这种非同心转动转换为传动轴的同心转动，然后通过传动轴带动钻头旋转进行钻井。