[发明专利]万向防斜减震接头

说明书

本发明是在石油钻井中防斜减震的一个重要井下工具。

在钻井中，造成井斜的原因有地层条件，钻具结构，钻井技术措施以及设备安装好坏等因素有关。归纳起来主要有两方面的原因：第一是地层倾斜和非均质性使钻头受力不平衡;第二是下部钻具受压发生弯曲变形，使钻头偏斜改变方向，加聚钻头受力不平衡而造成井斜。现代已成功的钻直井技术主要有满眼钻具组合和钟摆钻具组合等结构。满眼钻具组合原理是在钻头之上适当位置按放多个与钻头直径相近稳定器，来减少钻铤弯曲来达到减少钻头横向位移。钟摆钻具原理是在钻具在切点以下，未被井壁支撑一段钻铤的自重使钻头受到一个使之垂直状态的力作用。这通常称为“钟摆”效应，作用在钻头上的这个力，可以抵抗地层造斜力和钻具弯曲偏斜力的作用。这些结构主要解决上述井斜的第二个原因，不能解决上述井斜的第一个原因。其主要原因是以往防斜钻具的所有结构都是刚性联接有关，无法适应地层的多样变化。基于上述情况，本发明带有一对液流万向联轴器和一对弹簧的柔性接头来调节地层的变化带给钻头的不利因素，克服上述缺点达到防斜和减震的目的。

图1为  结构总图

图2为  A-A剖面

图3为  B-B剖面

图4为  防斜原理示意图

本发明通过以下途径达到上述目的。下面结合图1和图4加以说明：当钻头在钻进中遇到倾斜的硬地层时，上倾侧钻压增加，这时与钻头联接的下球笼接头12绕下球接头10的球心O₁旋转一定角度α₁，下球笼接头下端面圆心O₂移倒O₅，这时下弹簧9上倾一侧受压，拉条4的下死点A₁移到A₂，上死点B₁移到B₂。下倾一侧下弹簧以本身力量拉长，这时下倾一侧拉条的下死点C₁移到C₂上死点D₁移到D₂。同时钻压反力P₁改变方向（与O₅O₁方向一致）产生水平方向分力P₂（等于P_1×Sinα₁）。在上弹簧5在拉条作用下，上倾方向一侧弹簧以本身力量拉长，但下倾方向一侧弹簧受压，这样拉条拉力P₄大于P₃。这样上球接头6的球心O₂上产生P₂×O₁O₂和（P₄-P₃）×O₁E的扭矩使得O₂O₁轴线下倾方向旋转α₂角度，同时拉条的A₂，点移到A₃，C₂移到C₃，O₅移到O₇，角∠O₂O₁O₅与∠O₂O₆O₇，角α₁与角α₂几乎相同，自动补偿因地层倾斜引起的偏离角，轴线O₆O₇和钻头轴线仍保持沿垂直线方向。当地层倾角等于零时以弹簧自身力量又恢复到原连线位置。这样地层倾角有任何变化钻头始终沿垂直线钻进。

下面结合  图1进一步说明结构特点：上下球笼接头2、10与球笼盖7、11之间夹球接头的球面并用丝扣进行联接，球面接触面之中用O型密封件15和球锥Y型密封件14来阻止高压液流外流，卡簧13是用来防止球锥Y型密封件串动。球笼盖有12个方孔，球接头靠扣丝处有12个槽是用来安放相应键8当作球面滑块传递扭矩。球笼盖与  键一头焊死，球接头键槽与键之间，球接头与球笼盖之间，留有一定间隙来保证球笼接头绕球心旋转一定角度。拉条的下死点固定死，上死点与拉条固定座3之间滑动配合，上接头1的端面与固定座留有一定距离保证弹簧的调节作用。

本发明用两个万向联轴器和弹簧组成的柔性接头，它本身也起减震作用。

本发明与以往防斜钻具相比容易克服地层因素对钻头不利影响，自动防斜，灵活迅速，可适应任何地层，也可节省大量物力和人力，同时提高井深质量，降低钻井成本。