小弯角高造斜率钻井传动装置的制作方法

本发明属于主要涉及石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探等行业井下作业设备领域，具体是一种小弯角高造斜率钻井传动装置。

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，由于国外对于旋转导向钻井技术的垄断，因此井下弯外壳动力钻具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，国内在常规弯外壳动力钻具生产制造的技术方面已基本成熟，但主要用于中、长半径水平井的钻井作业，而用于短半径水平井钻井作业的弯外壳动力钻具在国内还是空白。国内现有弯外壳动力钻具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，钻井过程中的使用方式分为，造斜井段是滑动钻进方式，稳斜井段是复合钻进方式，常规弯外壳动力钻具存在以下不足，（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，发生井下事故；（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，就会降低钻井造斜率，无法满足钻井轨迹控制的要求。针对上述问题，急需研制一种小弯角高造斜率的钻井传动装置，能够与螺杆马达连接，并缩短弯曲点到钻头的距离，达到钻井井眼轨迹精确控制的要求。

技术实现要素：

为了进一步提高水平井、大位移井等复杂结构井钻井轨迹控制精度，在现有技术装备的基础上，既能够满足钻井造斜率的要求，又能够降低复合钻进过程中的风险，打破国外在中短半径复杂结构井钻井领域的技术垄断，本发明的目的是为石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探现场提供小弯角高造斜率钻井传动装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

小弯角高造斜率钻井传动装置，包括外壳体以及通过扶正轴承安装在外壳体内的转动机构，且转动机构和外壳体之间形成环空；所述转动机构包括自上而下依次连接的上万向轴、上过水短节、下万向轴和下过水短节；所述上过水短节外壁与外壳体之间安装上扶正轴承，且上扶正轴承两侧的上过水短节外壁上加工有将其内腔与所述环空连通的上旁通孔和下旁通孔；所述下过水短节外壁与外壳体之间安装下扶正轴承，且下扶正轴承上侧的下过水短节外壁上加工有将其内腔与所述环空连通的旁通孔。

进一步的，所述下过水短节与外壳体内壁之间安装轴承。

进一步的，所述上过水短节与外壳体内壁之间安装轴承。

进一步的，所述上旁通孔的开口方向为由内侧斜向上方向外侧延伸。

进一步的，所述下旁通孔的开口方向为由内侧斜向下方向外侧延伸。

本实用新型能够进一步提高水平井、大位移井等复杂结构井的轨迹控制精度，降低井眼扩大率的不利影响，减小复合钻进时发生弯外壳断裂的风险，改善井眼的光滑性，对于提高复杂结构井的钻井效率具有至关重要的意义。现场试验结果表明，利用小弯角高造斜率钻井传动装置能够平均提高综合钻井效率32.2%-68.9%，且钻井质量符合设计标准，实现了低能耗、高效率钻井的目的。

小弯角高造斜率钻井传动装置连接在螺杆马达与钻头之间，钻井过程中，钻井液驱动螺杆马达产生旋转扭矩，扭矩依次经过小弯角高造斜率钻井传动装置内的上万向轴、上过水短节、下万向轴、下过水短节后传递至井底钻头，驱动钻头旋转破岩，与此同时，钻井液经过上万向轴与外壳体内壁之间的环空，经上旁通孔进入上过水短节内部，然后经下旁通孔进入下万向轴与外壳体内壁之间的环空，再经下过水短节的旁通孔进入内部并到达钻头。小弯角高造斜率钻井传动装置较常规弯外壳传动工具能够大大缩短弯曲点到钻头的距离，可由常规1.7m-2.2m缩短至0.6m-0.9m，同时也有利于降低弯角的度数，能够以较小的弯角达到常规较高弯角的造斜率，并且弯角的降低与距离的缩短还能够有效降低复合钻进时的风险，防止因扭矩过载而造成弯外壳断裂情况的发生。小弯角高造斜率钻井传动装置能够进一步提高水平井、大位移井等复杂结构井的轨迹控制精度，降低井眼扩大率的不利影响，减小复合钻进时发生弯外壳断裂的风险，改善井眼的光滑性，对于提高复杂结构井的钻井效率具有至关重要的意义。

附图说明

图1是依据本发明所提出的小弯角高造斜率钻井传动装置结构示意图。

图中：1-外壳体，2-上万向轴，3-上过水短节，4-上旁通孔，5-上扶正轴承，6-下旁通孔，7-下万向轴，8-下过水短节，9-旁通孔，10-轴承，11-下扶正轴承。

具体实施方式

下面结合附图来详细描述本发明。

如图1，小弯角高造斜率钻井传动装置主要外壳体1、上万向轴2、上过水短节3、上旁通孔4、上扶正轴承5、下旁通孔6、下万向轴7、下过水短节8、旁通孔9、轴承10、下扶正轴承11组成。上万向轴2安装在上过水短节3的上部，下万向轴7连接在上过水短节3与下过水短节8的中间，上过水短节3加工上旁通孔4和下旁通孔6，下过水短节8加工旁通孔9，上过水短节3与外壳体1内壁之间安装上扶正轴承5，下过水短节8与外壳体1内壁之间安装轴承10和下扶正轴承11。

弯曲点位于外壳体1外部，并靠近下部钻头接头，小弯角高造斜率钻井传动装置连接在螺杆马达与钻头之间，钻井过程中，钻井液驱动螺杆马达产生旋转扭矩，扭矩依次经过小弯角高造斜率钻井传动装置内的上万向轴2、上过水短节3、下万向轴7、下过水短节8后传递至井底钻头，驱动钻头旋转破岩，与此同时，钻井液经过上万向轴2与外壳体1内壁之间的环空，经上旁通孔4进入上过水短节3内部，然后经下旁通孔6进入下万向轴7与外壳体1内壁之间的环空，再经下过水短节8的旁通孔9进入内部并到达钻头。小弯角高造斜率钻井传动装置较常规弯外壳传动工具能够大大缩短弯曲点到钻头的距离，可由常规1.7m-2.2m缩短至0.6m-0.9m，同时也有利于降低弯角的度数，能够以较小的弯角达到常规较高弯角的造斜率，并且弯角的降低与距离的缩短还能够有效降低复合钻进时的风险，防止因扭矩过载而造成弯外壳断裂情况的发生。小弯角高造斜率钻井传动装置能够进一步提高水平井、大位移井等复杂结构井的轨迹控制精度，降低井眼扩大率的不利影响，减小复合钻进时发生弯外壳断裂的风险，改善井眼的光滑性，对于提高复杂结构井的钻井效率具有至关重要的意义。

现场试验结果表明，利用小弯角高造斜率钻井传动装置能够平均提高综合钻井效率32.2%-68.9%，且钻井质量符合设计标准，实现了低能耗、高效率钻井的目的。同时，小弯角高造斜率钻井传动装置还具有结构设计简单、性能可靠、操作方便等特点。