鉆柱的恒速連接器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總的涉及結合地下井使用的設備和執(zhí)行的操作，在以下描述的一個實例中，具體地說，提供鉆柱的恒速連接器。
【背景技術】
[0002]鉆探底部孔組件(BHA)可包括鉆探馬達，其在鉆柱的端部處提供鉆頭的轉動。然而，如果鉆探的BHA包括容積式Moineau型鉆探馬達，則鉆探馬達的轉子可具有環(huán)接的、行星和/或外擺線的運動，該運動較佳地被轉換為鉆頭的旋轉運動。此外，如果在鉆探BHA中使用彎曲的外殼，則圍繞BHA的一個中心線的轉動較佳地轉換為圍繞另一中心線的轉動，該另一中心線不與第一中心線對齊。
[0003]因此，將會認識到，在構造恒速連接器的行業(yè)內，對鉆探馬達和鉆頭之間傳遞轉動和扭矩，不斷地需要有改進。
【附圖說明】
[0004]圖1是井鉆探系統(tǒng)和可實施本發(fā)明原理的相關方法的代表性局部剖視圖。
[0005]圖2是鉆探馬達組件的放大比例的代表性局部剖視立體圖，該鉆探馬達組件可用于圖1的系統(tǒng)和方法，并可實施本發(fā)明的原理。
[0006]圖3是恒速連接器的另一放大比例的代表性局部剖視側視圖，該恒速連接器可用于圖2的鉆探馬達組件，并可實施本發(fā)明的原理。
[0007]圖4是恒速連接器的球窩型接頭的另一放大比例的代表性剖視圖。
[0008]圖5是圖4的球窩型接頭的代表性分解立體圖。
[0009]圖6是鉆探馬達組件的另一實例的代表性側視圖。
【具體實施方式】
[0010]圖1中代表性地示出了鉆井系統(tǒng)10及相關方法，該系統(tǒng)和方法可實施本發(fā)明的原理。然而，應該清楚地理解到，系統(tǒng)10和方法僅是本發(fā)明原理在實踐中應用的一個實例而已，且各種其它的實例都是可能的。因此，本發(fā)明的范圍決不局限于這里所描述的和/或附圖中所示的系統(tǒng)10和方法的細節(jié)。
[0011]在圖1的實例中，鉆柱12用于在地層16中鉆探出井筒14。井筒14可沿任何方向延伸，鉆柱12可以是任何類型的鉆柱(例如，鉆管、盤管，由復合材料制成，連接線的或“智能”的導管等)。本發(fā)明的范圍不局限于鉆探操作或鉆柱的任何特殊類型。
[0012]鉆探馬達18互連在鉆柱12中。在該實例中，鉆探馬達18可以是容積式馬達，其對井鉆探操作產生了理想的轉速和扭矩。本技術領域內技術人員熟知類型的Moineau型的漸進腔“泥”泵可用于鉆探馬達18。
[0013]軸承組件20將鉆探馬達18的轉動輸出傳遞到連接在鉆柱12的遠端處的鉆頭26。在該實例中，軸承組件20轉動地支承著輸出軸(未在圖1中示出)，該輸出軸將轉動和扭矩傳輸?shù)接糜阢@探井筒14的鉆頭26。在其它的實例中，軸承組件20可與鉆探馬達18集成一體，或軸承組件可其它方式定位。
[0014]邊測量邊鉆探(MWD)和/或邊記錄邊鉆探(LWD)系統(tǒng)22可用于測量某些向下鉆進參數(shù)，以及與遠處部位(諸如陸上或水上鉆探臺架、海底設施等)通訊。如此的通訊可以借助于任何方法，例如，有線或無線遙測、光纖、聲脈沖、壓力脈沖、電磁波等。
[0015]盡管鉆柱12在文中被描述為包括某些部件，但應該清楚地理解到，本發(fā)明范圍不局限于這些部件的任何特殊組合或布置，可使用或多或少的部件以適用特定的情況。鉆柱12僅是可從這里所描述的原理中獲益的鉆柱的一個實例。
[0016]現(xiàn)另外參照圖2，除了鉆柱12的其余部分，代表性地示出了鉆探馬達18和軸承組件20。在該實例中，鉆探馬達18包括帶有裝在定子內的轉子的動力部分28，由此，流過該動力部分的流體流動致使轉子相對于定子轉動。
[0017]轉子連接到輸出軸上，在該實例中，輸出軸包括恒速連接器30，用于將轉子的轉動通過軸承組件20轉遞到鉆頭連接器32。該實例中的鉆探馬達18可在大部分的其它方面類似于sperrydrill(tm)容積式鉆探馬達，其由美國得克薩斯州休斯敦市的哈里伯頓能源服務公司(Halliburton Energy Services, Inc.)出品。然而，在其它的實例中可使用其它類型的鉆探馬達(例如，其它的容積式馬達、渦輪馬達等)。
[0018]現(xiàn)另外參照圖3，除了鉆探馬達18和軸承組件20，代表性地示出了恒速連接器30的實例。在該實例中，恒速連接器30包括兩個定位在軸36的相對端處的球窩型接頭34，但在其它的實例中可使用其它數(shù)量的這些部件。
[0019]每個球窩型接頭34包括被接納在窩40內的球38 (例如，大致球體的結構)。通過在軸端部上一體地形成球，分開地形成球并然后連接這些球等，則球38連接到軸36的相對端。本發(fā)明的范圍不局限于構造連接器30的各種部件的任何特殊方式。
[0020]插入件42被接納在通過各個球38側向形成的開口 44內。插入件42和開口 44的形狀做成:可圍繞垂直于開口的側向軸線48轉動。例如，插入件42可呈圓盤或短圓柱的形式。
[0021]應注意到，球窩型接頭34彼此可轉動地偏離90度。這是要抵消掉兩個接頭34之間的轉速變化。
[0022]現(xiàn)另外參照圖4，除了恒速連接器30的其余部分，代表性地示出了球窩型接頭34的實例。在該視圖中，可清楚地看到，銷子或軸頸46側向地延伸通過插入件42，平行于開口44并沿著垂直于軸線48的軸線52延伸。
[0023]正如下文中更加完整地描述的，窩40圍繞軸線48相對于球38隨插入件42轉動，并還圍繞軸線52隨軸頸46或圍繞軸頸46轉動。這樣，接頭34可方便地容納轉子在鉆探馬達18中的行星的或外擺線的運動。
[0024]現(xiàn)另外參照圖5，代表性地示出了球窩型接頭34的分解立體圖。利用該圖可更加容易地理解連接器30的構造方法。
[0025]如圖5所示，插入件42已經(jīng)插入到沿著軸線52延伸的開口 44內。插入件42在該點圍繞軸線48在球38內自由轉動。
[0026]球38然后被接納在窩40內。該窩40可由多個分離部件構成，以便保證將球38固定在窩內，這樣，窩可相對于球轉動。
[0027]在球38被接納在窩40內之后，相應地側向通過插入件42和窩40形成的開口 54、56對齊。軸頸46然后安裝在對齊的開口 54、56中并固定(例如，使用卡配環(huán)、緊固件、壓配、焊接等)，于是，窩40現(xiàn)在可圍繞著軸線52轉動。
[0028]因此，當接頭34已組裝時，窩40可相對于球38圍繞著側向軸線48、52中的每一根軸線轉動。窩40可隨著或圍繞著軸頸46轉動。
[0029]應注意，上述的方法只是組裝接頭34的各種不同技術中的一個實例。可使用其它的步驟、其它順序的步驟、其它步驟的組合等，而仍與本發(fā)明的范圍保持一致。
[0030]現(xiàn)另外參照圖6，代表性地示出了鉆頭12的另一實例。在該實例中，鉆探馬達18包括渦輪型的馬達。對于圖1的鉆柱12的另一差別在于，圖6的鉆柱12具有連接在鉆探馬達18和恒速連接器30之間的軸承組件20。
[0031]圖6構造中的還有另一差別在于，恒速連接器30定位在彎曲的外殼58內。因此，恒速連接器30在該實例中用來將圍繞鉆探馬達18的中心線的轉動和扭矩傳遞到鉆頭26，鉆頭26的中心線不與鉆探馬達的中心線對齊。在圖2實例中，恒速連接器30也可定位在彎曲的外殼58內。
[0032]現(xiàn)可完全地認識到，上述的發(fā)明對構造用于鉆柱的恒速連接器的行業(yè)提供了顯著的進步。在上述的實例中，球窩型的接頭34結構結實、制造和組裝起來經(jīng)濟，并達到了從圖2的鉆探馬達18的環(huán)接轉子和/或通過圖2和6的彎曲外殼58傳遞扭矩和轉動的理想結果O
[0033]恒速連接器30以上描述是用于鉆柱12。在一個實例中，恒速連接器30可包括至少一個球窩接頭34和插入件42，該插入件42可轉動地被接納在通過接頭34的球38側向地形成的開口 44內。
[0034]插入件42可相對于球38圍繞第一軸線48轉動。接頭34的窩40可相對于球38圍繞第一軸線48轉動。
[0035]第一軸線48最好垂直于開口 44。
[0036]恒速連接器30還可包括垂直于第一軸線48的第二軸線52。窩40也可相對于球38圍繞第二軸線52轉動。
[0037]插入件42 —般地可呈圓盤形。
[0038]恒速連接器30還可包括延伸通過插入件42的軸頸46。窩40可圍繞軸頸46轉動。窩40也可圍繞垂直于軸頸46的軸線48轉動。
[0039]恒速連接器30可包括兩個球窩型接頭34 (但在其它實例中也可使用其它數(shù)量的接頭)。球窩