一种高可靠性柔性钻杆制造技术

一种高可靠性柔性钻杆，包括多个首尾相接的传动单元，所述传动单元包括钻铤外壳、芯轴、钻压传递结构和扭矩传递结构，钻压传递结构和扭矩传递结构相互独立设置，分别实现定向钻井钻具的钻压和扭矩的单独传输，结构简单且大幅降低多层系油田的开发成本。由于所述钻压传递结构的和扭矩传递结构的中心相互重合，设计时，能够最大程度的缩短传动单元的长度，进而利于实现短半径和超短半径钻井的需求，实现高造斜率的旋转定向钻井的同时降低了旋转钻井过程中井斜控制的难度，增加了设备的可靠性和造斜稳定性。造斜稳定性。造斜稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠性柔性钻杆


[0001]本专利技术涉及石油开采及钻探
，特别是一种高可靠性柔性钻杆。

技术介绍

[0002]针对老油田、多层系油田以及其他地层改造需求，采用传统分支钻井或加密钻井方式经济性越来越差，如何利用钻井手段提高井眼与地层的接触效果，改善油田开发效果，降低开发成本已成为一个重要课题。现行的石油开采行业中，其实施的短半径分支井或极短半径分支井都存在着成本高、钻井周期长、效果不明显等诸多缺点。尤其是转弯半径小于10米的极短半径钻井技术逐渐成为提升地层接触程度的有效手段。目前，现有的柔性钻杆和高压软管是可以实现短半径钻井的手段。但是现有技术中，柔性钻杆可通过其包含的万向节串列传递钻压扭矩，所述万向节大多由铰接结构和扭矩传递结构组成，通过槽
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键结构传递扭矩。由于扭矩传递结构设置于铰接结构的接触面上，当柔性钻杆通过高曲率井段时扭矩传递结构的槽和键之间错位严重，容易引起震动且极容易断裂。采用高压软管实现极短半径钻井的工艺受到其结构的限制，不能实现扭矩的传递，也无法传递钻压，此外，高压软管只能驱动水射流钻头以喷射钻进的方式破碎地层，且井眼直径在1英寸左右，很难取得较好的产能。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提供了一种高可靠性柔性钻杆，通过设于所述钻铤外壳和所述芯轴之间相互独立的钻压传递结构和扭矩传递结构分别实现钻压和扭矩的传输，与现有技术中通过万向节同时传递钻压和扭矩的方案相比，缩减钻压传递结构及扭矩传递结构的尺寸，且减小钻压传递结构及扭矩传递结构的磨损，提高钻压传递结构及扭矩传递结构的可靠性，同时通过轴向柔性跨接管护所述钻铤外壳和所述芯轴不受钻井循环介质的侵蚀和破坏，同时还能在一定程度上保持相邻驱动钻杆的同轴特性，增加了设备的可靠性和在高曲率井眼内传递钻压和扭矩的稳定性。
[0004]本专利技术技术方案如下：
[0005]一种高可靠性柔性钻杆，包括多个首尾相接的传动单元，所述传动单元包括钻铤外壳、芯轴、钻压传递结构和扭矩传递结构，所述钻压传递结构一端固定于所述钻铤外壳、另一端固定于所述芯轴；所述钻铤外壳与所述芯轴之间的钻压和轴向拉力直接通过所述钻压传递结构传递；所述扭矩传递结构的一端固定于所述钻铤外壳、另一端固定于所述芯轴；所述钻铤外壳与所述芯轴之间的扭矩直接通过所述扭矩传递结构传递；每个所述传动单元的所述芯轴可相对其钻铤外壳发生轴向偏转；
[0006]所述钻压传递结构的独立于所述扭矩传递结构设置，且每个所述传动单元的所述芯轴相对其钻铤外壳发生轴向偏转时，所述钻压传递结构和所述扭矩传递结构的偏转中心相互重合；所述芯轴的一端伸出所述钻铤外壳并与相邻传动单元的钻铤外壳固定连接或所述芯轴与相邻传动单元的钻铤外壳为设计一体结构，以实现相邻传动单元之间钻压和扭矩
的传递。
[0007]作为优选，所述扭矩传递结构的扭矩传力点、扭矩传力线或扭矩传力面至所述偏转中心的距离小于钻压传递结构的钻压传力面至所述偏转中心的最小距离。即所述扭矩传递结构的实现扭矩传递的结构可以为成对布置的扭矩传递点、扭矩传递线或扭矩传递面。
[0008]需要说明的是，为确保所述结构的扭矩传递点、扭矩传递线或扭矩传递面至偏转中心的距离小于钻压传递面至偏转中心的距离，所述钻压传递结构可远离所述扭矩传递结构单独设置，具体的设置方式为所述芯轴及所述扭矩传递结构通过所述钻压传递结构内套并坐接在所述钻铤外壳内部。由于力的作用是相互的，所述扭矩传递结构的扭矩输入端和扭矩输出端相互转换在本专利技术的保护范围，所述钻压传递结构的钻压输入端和钻压输出端互换位置也在本专利技术的保护范围。
[0009]作为优选，所述钻压传递结构至少包括用于承受轴向压力的第一滑移面组，所述第一滑移面组包括固定于所述钻铤外壳的第一滑移面和固定于所述芯轴的第二滑移面，所述第一滑移面和第二滑移面为弧面，所述第一滑移面和第二滑移面相互贴合且能够以钻铤外壳和芯轴的偏转中心为中心相对滑移，以使所述钻铤外壳和所述芯轴的轴线发生偏转时轴向压力传递的方向能够随之发生无损耗或低损耗偏转。
[0010]所述钻压传递结构还包括用于承受轴向拉力的第二滑移面组，所述第二滑移面组包括固定于所述芯轴的第三滑移面和固定于所述钻铤外壳的第四滑移面，所述第三滑移面和第四滑移面为弧面，所述第三滑移面和第四滑移面相互贴合且能够以钻铤外壳和芯轴的偏转中心为中心相对滑移，以使所述钻铤外壳和所述芯轴的轴线发生偏转时，轴向拉力传递的方向能够随之发生无损耗或低损耗偏转。
[0011]作为优选，特别的，当所述钻压传递结构设置于所述扭矩传递结构的前后两侧时，所述芯轴及所述扭矩传递结构通过所述钻压传递结构内套坐接在所述钻铤外壳内部，所述传动单元至少包括前滑移盘组和后滑移盘组，所述前滑移盘组设于所述扭矩传递结构的前端，所述后滑移盘组设于所述扭矩传递结构的后端；所述前滑移盘组和所述后滑移盘组均包括外固定盘和内固定盘，所述外固定盘固定在所述钻铤外壳上，所述内固定盘固定在所述芯轴上；所述第一滑移面和所述第二滑移面分别为所述后滑移盘组的内固定盘和外固定盘的向对贴合面；所述第三滑移面和所述第四滑移面分别为所述前滑移盘组的外固定盘和内固定盘的向对贴合面。其独特的优势在于，钻压传递结构设置于所述扭矩传递结构的前后两侧，所述前滑移盘组和所述后滑移盘组产生的摩擦力可以相互抵消，不容易导致结构错位，可大幅度延长钻压传递结构和扭矩传递结构的寿命。
[0012]作为优选，当所述钻压传递结构设置于所述扭矩传递结构的前侧或后侧中的任意一侧时，所述传动单元包括第一滑移盘、第二滑移盘和球面滑移盘，所述球面滑移盘固定在所述芯轴上，所述第二滑移面和所述第三滑移面分别为球面滑移盘的前表面和后表面；所述第一滑移盘固定在钻铤外壳且所述第一滑移面设于所述第一滑移盘的后表面，所述第二滑移盘固定在钻铤外壳且所述第四滑移面设于所述第二滑移盘的前表面，所述第一滑移盘、第二滑移盘和球面滑移盘之间均以所述钻铤外壳和所述芯轴的偏转中心为中心滑移。
[0013]需要说明的是，所述扭矩传递结构可远离所述钻压传递结构布置也可相互包裹进行布置，但无论何种布置方式，二者之间的偏转中心始终重合，且各钻压传递滑移面距离偏转中心的距离始终不小于扭矩传递点至偏转中心的距离。所述各钻压传递滑移面均可固定
在所述钻铤外壳或所述芯轴上，且钻压传递前滑移面与后滑移面距离偏转中心的距离可相等或不等，但无论何种布置方式，每组滑移面之间的润滑间隙均小于扭矩传递球的活动间隙。
[0014]作为优选，所述扭矩传递结构包括等速万向节，所述等速万向节的输入端固定于所述芯轴或所述芯轴即为所述等速万向节的输入端；所述等速万向节的输出端固定于所述钻铤外壳或所述钻铤外壳即为所述等速万向节的输出端。
[0015]作为优选，所述扭矩传递结构包括球笼式扭矩传递结构，所述球笼式扭矩传递结构为球笼式等速万向节，包括多对传扭球和在所述球槽内运动的传扭球，所述球槽的长度大于所述传扭球的直径，使得所述传扭球可以在所述球槽内产生空间晃动，并当所述芯轴与所述钻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性柔性钻杆，其特征在于，包括多个首尾相接的传动单元，所述传动单元包括钻铤外壳、芯轴、钻压传递结构和扭矩传递结构，所述钻压传递结构一端固定于所述钻铤外壳、另一端固定于所述芯轴；所述钻铤外壳与所述芯轴之间的钻压和轴向拉力直接通过所述钻压传递结构传递；所述扭矩传递结构的一端固定于所述钻铤外壳、另一端固定于所述芯轴；所述钻铤外壳与所述芯轴之间的扭矩通过所述扭矩传递结构传递；所述钻压传递结构独立于所述扭矩传递结构设置，所述钻压传递结构的偏转中心和所述扭矩传递结构的偏转中心相互重合；所述芯轴的一端与相邻传动单元的钻铤外壳固定连接或所述芯轴与相邻传动单元的钻铤外壳为设计一体结构，以实现相邻传动单元之间钻压和扭矩的传递。2.根据权利要求1所述的高可靠性柔性钻杆，其特征在于，所述扭矩传递结构至所述偏转中心的距离小于所述钻压传递结构至所述偏转中心的距离。3.根据权利要求1所述的高可靠性柔性钻杆，其特征在于，所述钻压传递结构至少包括用于承受轴向压力的第一滑移面组，所述第一滑移面组包括固定于所述钻铤外壳的第一滑移面和固定于所述芯轴的第二滑移面，所述第一滑移面和第二滑移面相互贴合且能够围绕所述偏转中心相对滑移，以使所述钻铤外壳和所述芯轴的轴线发生偏转时轴向压力传递的方向能够随之发生无损耗或低损耗偏转；所述钻压传递结构还包括用于承受轴向拉力的第二滑移面组，所述第二滑移面组包括固定于所述芯轴的第三滑移面和固定于所述钻铤外壳的第四滑移面，所述第三滑移面和第四滑移面相互贴合且能够围绕所述偏转中心相对滑移，以使所述钻铤外壳和所述芯轴的轴线发生偏转时，轴向拉力传递的方向能够随之发生无损耗或低损耗偏转。4.根据权利要求3所述的高可靠性柔性钻杆，其特征在于，所述传动单元至少包括前滑移盘组和后滑移盘组，所述前滑移盘组设于所述扭矩传递结构的前端，所述后滑移盘组设于所述扭矩传递结构的后端；所述前滑移盘组和后滑移盘组均包括外固定盘和内固定盘，所述外固定盘固定在所述钻铤外壳上，所述内固定盘固定在所述芯轴上；所述第一滑移面和所述第二滑移面分别为所述后滑移盘组的内固定盘和外固定盘的向对贴合面；所述第三滑移面和所述第四滑移面分别为所述前滑移盘组的外固定盘和内固定盘的相对贴合面。5.根据权利要求3所述的高可靠性柔性钻杆，其特征在于，所述传动单元包括第一滑移盘、第二滑移盘和球面滑移盘，所述球面滑移盘固定在所述芯轴上，所述第二滑移面和所述第三滑移面分别为球面滑移盘的前表面和后表面；所述第一滑移盘固定在钻铤外壳且所述第一滑移面设于所述第一滑移...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：万晓跃，
类型：发明
国别省市：