[发明专利]一种扭矩可控的轴承

说明书

本发明提出了一种扭矩可控的轴承，包括：芯轴和扭矩保持器总成。扭矩保持器总成套在芯轴上，并由多个相同的扭矩保持器串联而成。扭矩保持器包括内套和外套，当内套随芯轴转动时，内套与外套之间能产生扭转阻力。本发明的轴承可以通过调整扭矩保持器的串联个数来调整轴承产生的扭矩大小。当轴承与钻杆连接后，可以抵消钻杆旋转钻井时产生的扭矩以保持整个工具串的平稳。

技术领域

本发明涉及石油开发技术领域，尤其涉及一种能与钻杆连接的扭矩可控的轴承。

背景技术

目前，水平井钻进时通常采用滑动导向钻进工艺。长水平段水平井可以扩大井眼与储层的接触面积，因此是开发页岩气等非常规油气藏，以及低渗油气田的重要技术手段。然而，长水平段钻井时由于存在很大的摩阻，工具面摆放困难容易导致井眼轨迹控制难，同时，存在托压严重导致机械钻速低的问题。为了解决滑动钻进的缺点，现有技术中通常是使用先进的旋转导向工具。由于导向时可旋转钻柱，旋转导向克服了滑动导向技术的不足，钻压传递顺利、机械钻速高，钻出的井眼质量好。然而，现有技术中的旋转导向工具，多为机电液一体化设备，使用及维护成本昂贵，不利于建井成本的降低。

采用螺杆钻具，当滑动钻进时由于钻杆周向上被锁死因此不能转动。与钻杆硬连接的螺杆钻具也被锁死，保持不旋转的状态，由于整个钻柱处于静止状态，因此产生了很大的轴向摩阻。

因此，迫切需要一种以常规导向工具为基础，同时可以导向钻进时的旋转钻进以顺利传递钻压，并能有效控制工具面平稳的工具。

发明内容

为了解决上述部分或全部技术问题，本发明提供了一种扭矩可控的轴承，包括：芯轴和扭矩保持器总成。扭矩保持器总成套在芯轴上，并由多个相同的扭矩保持器串联而成。扭矩保持器包括内套和外套，当内套随芯轴转动时，内套与外套之间能产生扭转阻力。在这种情况下，可以通过调整扭矩保持器的串联个数来调整轴承可产生的扭矩大小。当轴承与钻杆连接后，可以抵消螺杆钻具产生的反扭矩以保持整个工具串的平稳。

进一步地，扭矩保持器包括滚珠式扭矩保持器。滚珠式扭矩保持器包括设置于内套与外套之间的阻止件和弹性件。当内套相对于外套转动时，弹性件挤压阻止件以产生扭转阻力。

进一步地，在外套的侧壁上构造有容纳阻止件的凹槽；在内套的壁上连接有与凹槽相配合的挡圈。弹性件以能挤压挡圈的方式设置，以弹性挤压挡圈和凹槽之间的阻止件。优选地，阻止件为圆球，弹性件为碟簧。

进一步地，扭矩保持器还包括摩擦式扭矩保持器。摩擦式扭矩保持器包括设置于内套与外套之间的摩擦件，当内套相对于外套转动时，摩擦件在两者之间将产生相应的扭转阻力。

进一步地，摩擦件设置于内套与外套的相互组合连接的接触面上。优选地，摩擦件可以选择为摩擦系数为0.1的摩擦片。

进一步地，扭矩保持器总成包括：滚珠式扭矩保持器总成和摩擦式扭矩保持器总成。滚珠式扭矩保持器总成设置于摩擦式扭矩保持器总成的上方。

进一步地，摩擦式扭矩保持器的扭矩可通过公式计算得出：

T＝F·μ·0.052

其中，T为扭矩，F为推力，μ为摩擦件的摩擦系数。由此，可以针对不同井眼尺寸、钻头类型进行组合设计。

进一步地，在扭矩保持器总成的下方设有径向滑动轴承。由此，可以减低径向的磨损和摩擦力。

本发明的优点在于：将扭矩可控的轴承与钻杆连接使用时，螺杆钻具的扭矩被轴承产生的扭矩抵消，可保持工具面的稳定。轴承以上的钻柱在地面转盘或顶驱的驱动下旋转，可以在保持井眼轨迹控制能力的前提下，保持大部分钻柱的旋转，降低轴向钻压传递阻力，可提高机械钻速2-5倍。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：