具有对准壳体孔的定向钻井设备

摘要

本发明涉及一种钻井设备，所述钻井设备包括管状轴承壳体、与所述轴承壳体可移除地连接的倾斜套筒，以及驱动轴。所述轴承壳体具有壳体轴线、壳体孔和壳体孔轴线。壳体孔轴线与壳体轴线平行。所述倾斜套筒具有套筒轴线、套筒孔和套筒孔轴线。所述倾斜套筒与所述轴承壳体连接，并且定位在所述壳体孔内。所述套筒轴线与所述壳体孔轴线平行，并且所述套筒孔轴线相对于所述套筒轴线而偏斜。所述驱动轴被可旋转地支撑在所述套筒孔内。所述驱动轴具有驱动轴轴线。所述驱动轴轴线与所述套筒孔轴线平行。

权利要求

1.一种钻井设备，所述钻井设备包括：

a)管状轴承壳体，所述管状轴承壳体具有壳体外部并且限定壳体孔，其中所述壳体外部限定壳体轴线，其中所述壳体孔具有壳体孔轴线，并且其中所述壳体孔轴线与所述壳体轴线平行；

b)倾斜套筒，所述倾斜套筒与所述轴承壳体能移除地连接，并且定位在所述壳体孔内，其中所述倾斜套筒具有套筒外部并且限定套筒孔，其中所述套筒外部限定套筒轴线，其中所述套筒孔具有套筒孔轴线，其中所述套筒轴线与所述壳体孔轴线平行，并且其中所述套筒孔轴线相对于所述套筒轴线而偏斜；以及c)驱动轴，所述驱动轴被能旋转地支撑在所述套筒孔内，其中所述驱动轴具有驱动轴轴线，并且其中所述驱动轴轴线与所述套筒孔轴线平行，其中所述钻井设备包括倾斜筒体组件，其中所述倾斜筒体组件在组装时能插入所述壳体孔内，其中所述倾斜筒体组件在组装时能从所述壳体孔移除，并且其中所述倾斜筒体组件包括所述倾斜套筒和所述驱动轴，以及其中所述倾斜筒体组件利用介于所述倾斜套筒与所述轴承壳体之间的螺纹套筒连接件与所述轴承壳体能移除地连接。

2.如权利要求1所述的钻井设备，其还包括轴承组件，所述轴承组件插置在所述倾斜套筒与所述驱动轴之间。

3.如权利要求2所述的钻井设备，其中在介于所述倾斜套筒与所述驱动轴之间的所述套筒孔内限定环形空间，其中所述轴承组件包括多个内部轴承，并且其中所述多个内部轴承被容纳在所述环形空间内。

4.如权利要求1所述的钻井设备，其中所述倾斜筒体组件还包括轴承组件，所述轴承组件插置在所述倾斜套筒与所述驱动轴之间。

5.如权利要求4所述的钻井设备，其中在介于所述倾斜套筒与所述驱动轴之间的所述套筒孔内限定环形空间，其中所述轴承组件包括多个内部轴承，并且其中所述多个内部轴承被容纳在所述环形空间内。

6.如权利要求1所述的钻井设备，其中所述壳体孔限定内部壳体孔螺纹，其中所述倾斜套筒限定外部套筒螺纹，并且其中所述螺纹套筒连接件包括所述内部壳体孔螺纹和所述外部套筒螺纹。

7.如权利要求5所述的钻井设备，其中所述轴承组件包括用于在所述倾斜套筒与所述驱动轴之间传输轴向负载的至少一个内部止推轴承和用于在所述倾斜套筒与所述驱动轴之间传输径向负载的至少一个内部径向轴承。

8.如权利要求7所述的钻井设备，其中所述环形空间具有近端和远端，所述钻井设备还包括邻近于所述环形空间的所述近端的近侧保持器装置和邻近于所述环形空间的所述远端的远侧保持器装置，用于将所述内部轴承保持在所述环形空间内。

9.如权利要求8所述的钻井设备，其中所述近侧保持器装置包括在所述套筒孔内由所述倾斜套筒限定的保持器肩部。

10.如权利要求9所述的钻井设备，其中所述远侧保持器装置包括与所述倾斜套筒能移除地连接的保持器套环。

11.如权利要求10所述的钻井设备，其中所述保持器套环利用螺纹保持器连接件与所述倾斜套筒能移除地连接，其中所述套筒孔限定内部保持器螺纹，其中所述保持器套环限定外部保持器螺纹，并且其中所述螺纹保持器连接件包括所述内部保持器螺纹和所述外部保持器螺纹。

12.如权利要求5所述的钻井设备，其中所述驱动轴具有近端，并且其中所述倾斜筒体组件包括与所述驱动轴的所述近端连接的传动轴。

13.如权利要求12所述的钻井设备，其中所述传动轴具有近端，并且其中所述倾斜筒体组件包括与所述传动轴的所述近端连接的马达轴。

14.如权利要求13所述的钻井设备，其还包括定子，其中所述马达轴是转子，并且其中所述转子被接纳在所述定子内。

15.如权利要求14所述的钻井设备，其中所述驱动轴具有远端，所述钻井设备还包括与所述驱动轴的所述远端连接的钻头。

16.如权利要求5所述的钻井设备，其中所述倾斜套筒具有远端，并且其中所述驱动轴限定邻近于所述倾斜套筒的所述远端的轴承肩部，所述钻井设备还包括定位在所述倾斜套筒的所述远端与所述驱动轴的所述轴承肩部之间的外部止推轴承。

17.如权利要求16所述的钻井设备，其中所述外部止推轴承包括套筒轴承部件，并且其中所述套筒轴承部件利用介于所述套筒轴承部件与所述倾斜套筒之间的螺纹套筒轴承连接件与所述倾斜套筒能移除地连接。

18.如权利要求17所述的钻井设备，其中所述外部止推轴承包括驱动轴轴承部件，并且其中所述驱动轴轴承部件利用介于所述驱动轴轴承部件与所述驱动轴之间的螺纹轴轴承连接件与所述驱动轴能移除地连接。

说明书

具有对准壳体孔的定向钻井设备

技术领域

[0001] 一种用于定向钻井中的钻井设备，所述钻井设备具有管状轴承壳体和倾斜的驱动轴，管状轴承壳体具有对准壳体孔，倾斜的驱动轴被支撑在轴承壳体内。

背景技术

[0002] 井孔可使用具有与可旋转驱动轴连接的钻头的钻井设备来钻出。定向钻井可使用钻井设备来执行，在钻井设备中，驱动轴轴线(即，驱动轴的旋转轴线)相对于该钻井设备的纵向轴线而偏斜(即，与其成角度地偏移)，使得驱动轴相对于该钻井设备的纵向轴线而倾斜。

附图说明

[0003] 现将参考附图描述本发明的实施方案，其中：

[0004] 图1是钻井设备的实施方案的部分纵向截面、部分剖视示图，包括与管状轴承壳体连接的倾斜筒体组件。

[0005] 图2是图1中示出的钻井设备中的倾斜筒体组件的纵向截面组装视图。

[0006] 图3是图1中示出的钻井设备的实施方案的纵向截面组装视图。

[0007] 图4是图1中示出的钻井设备中的倾斜套筒的纵向截面示图。

[0008] 图5是图1中示出的钻井设备中的驱动轴的示图。

[0009] 图6是图1中示出的钻井设备的所选择的部件的示图。

[0010] 图7是包括外部止推轴承的钻井设备的实施方案中的倾斜套筒和部分的管状轴承壳体与驱动轴的纵向截面示图。

具体实施方式

[0011] 除非另外明确表述，否则在本文档的教示范围内，本文档中提及取向、操作参数、范围、范围下限和范围上限不旨在为本发明的范围提供严格界限，而是应当被解释为表示“近似”或“大约”或“基本上”。

[0012] 本文档中提及“近侧”表示位于相对朝向井孔或定位在井孔中的管柱的预期“井上”端部、“上部”端部和/或“表面”端部定位。

[0013] 本文档中提及“远侧”表示位于相对远离井孔或定位在井孔中的管柱的预期“井上”端部、“上部”端部和/或“表面”端部定位。

[0014] 本公开针对于钻井设备和钻井设备的特定特征。钻井设备可以被配置为插入和/或容纳在井孔内和/或在井孔内使用。在一些实施方案中，钻井设备可以用于钻出井孔。

[0015] 钻井设备可以包括适合于钻井的任何设备。在一些具体实施方案中，钻井设备可以包括用于钻出井孔可旋转操纵的钻井设备，由该可旋转操纵的钻井设备组成，或基本上由该可旋转操纵的钻井设备组成。在一些具体实施方案中，钻井设备可以包括用于钻出井孔的钻井马达，由该钻井马达组成，或基本上由该钻井马达组成。

[0016] 在一些实施方案中，钻井设备可以包括正排量钻井马达、由正排量钻井马达组成或基本上由正排量钻井马达组成。在一些实施方案中，钻井设备可以包括渐进空腔钻井马达、由渐进空腔钻井马达组成或基本上由渐进空腔钻井马达组成，所述渐进空腔钻井马达包括但不限于Moineau型渐进空腔马达。

[0017] 钻井设备包括管状轴承壳体和驱动轴，驱动轴被可旋转地支撑在轴承壳体内。驱动轴的旋转轴线相对于轴承壳体的纵向轴线而偏斜(即，与其成角度地偏移)，这造成了驱动轴相对于轴承壳体而倾斜。驱动轴相对于轴承壳体的倾斜促进使用钻井设备定向钻井。

[0018] 管状轴承壳体可以包括单个壳体部件或可以包括多个壳体部件。驱动轴可以包括单个驱动轴部件或可以包括多个驱动轴部件。

[0019] 管状轴承壳体具有壳体外部并且限定壳体孔。壳体外部限定壳体轴线。壳体孔具有壳体孔轴线。壳体孔轴线与壳体轴线平行。壳体孔轴线因此与壳体外部对准。因此，驱动轴相对于轴承壳体的倾斜不是通过或取决于轴承壳体构型来实现的，并且轴承壳体可以因此被认为是具有“对准壳体孔”。

[0020] 虽然轴承壳体具有对准壳体孔，但是壳体外部可以是沿其长度的全部或部分为笔直的、弯折的或弯曲的。在一些具体实施方案中，壳体外部可以是沿其整个长度为基本上笔直的。

[0021] 驱动轴具有限定驱动轴轴线的旋转轴线。驱动轴轴线相对于壳体轴线而倾斜，使得驱动轴相对于轴承壳体而倾斜。驱动轴可以任何合适方式相对于轴承壳体而倾斜，这实现了具有对准壳体孔的轴承壳体的使用。驱动轴具有近端和远端。

[0022] 在一些实施方案中，驱动轴的倾斜可通过在壳体孔内安装一个或多个倾斜部件来实现，这导致了驱动轴轴线相对于壳体孔轴线而倾斜。倾斜部件可以包括任何合适结构、装置和/或设备或合适结构、装置和/或设备的任何合适组合。

[0023] 在一些具体实施方案中，一个或多个倾斜部件可以包括定位在壳体孔内的倾斜套筒。倾斜套筒可以包括单个套筒部件或可以包括多个套筒部件。

[0024] 在一些实施方案中，倾斜套筒可以具有套筒外部并且可以限定套筒孔。套筒外部限定套筒轴线。套筒孔具有套筒孔轴线。在一些实施方案中，套筒轴线可与壳体孔轴线平行。在一些实施方案中，套筒孔轴线可相对于套筒轴线而偏斜(即，与其成角度地偏移)，使得套筒孔轴线相对于壳体孔轴线和壳体轴线两者而偏斜。

[0025] 在一些实施方案中，倾斜套筒可与轴承壳体可移除地连接。倾斜套筒可以任何合适方式与轴承壳体可移除地连接。

[0026] 在一些实施方案中，作为非限制性实例，倾斜套筒可利用介于倾斜套筒与轴承壳体之间的一个或多个螺纹套筒连接件与轴承壳体可移除地连接。在一些实施方案中，壳体孔可以限定内部壳体孔螺纹，倾斜套筒可以限定外部套筒螺纹，并且螺纹套筒连接件可以包括内部壳体孔螺纹和外部套筒螺纹。

[0027] 在一些实施方案中，驱动轴可被可旋转地支撑在倾斜套筒的套筒孔内，使得驱动轴轴线与套筒孔轴线平行并且相对于套筒轴线而偏斜。驱动轴可以任何合适方式可旋转地支撑在套筒孔内。

[0028] 在一些实施方案中，钻井设备可以包括轴承组件，轴承组件插置在倾斜套筒与驱动轴之间，用于将驱动轴支撑在套筒孔内。轴承组件可以包括任何数量和/或任何类型轴承。

[0029] 在一些实施方案中，轴承组件可以包括用于在倾斜套筒与驱动轴之间传输轴向负载的一个或多个止推轴承和/或用于在倾斜套筒与驱动轴之间传输径向负载的一个或多个径向轴承。一个或多个止推轴承和/或一个或多个径向轴承可以包括任一合适类型或任何合适类型的轴承，作为非限制性实例，包括滑动轴承和滚动元件轴承。

[0030] 在一些实施方案中，可以在介于倾斜套筒与驱动轴之间的套筒孔内限定环形空间。在一些此类实施方案中，轴承组件可以包括一个内部轴承或多个内部轴承，它们被容纳在环形空间内，使得内部轴承径向插置在倾斜套筒与驱动轴之间。一个内部轴承或多个内部轴承可以包括一个或多个内部止推轴承和/或一个或多个内部径向轴承，它们可以包括任一合适类型或任何合适类型的轴承，作为非限制性实例，包括滑动轴承和滚动元件轴承。

[0031] 在一些实施方案中，钻井设备的各个部件可以分开组装和/或拆卸。在一些实施方案中，钻井设备可以包括倾斜筒体组件。在一些此类实施方案中，倾斜筒体组件可组装成一个单元，并且可以在组装时可插入壳体孔内和可以在组装时可从壳体孔中移除。

[0032] 倾斜筒体组件可以包括该钻井设备的任何合适部件和/或任何合适部件组合。在一些实施方案中，倾斜筒体组件可以包括倾斜套筒和驱动轴。

[0033] 在一些实施方案中，倾斜筒体组件还可包括轴承组件，轴承组件插置在倾斜套筒与驱动轴之间，用于将驱动轴支撑在套筒孔内。轴承组件可以包括任何数量和/或任何类型轴承。

[0034] 在一些实施方案中，轴承组件可以包括用于在倾斜套筒与驱动轴之间传输轴向负载的一个或多个止推轴承和/或用于在倾斜套筒与驱动轴之间传输径向负载的一个或多个径向轴承。一个或多个止推轴承和/或一个或多个径向轴承可以包括任一合适类型或任何合适类型的轴承，作为非限制性实例，包括滑动轴承和滚动元件轴承。

[0035] 在一些实施方案中，可以在介于倾斜套筒与驱动轴之间的套筒孔内限定环形空间。在一些此类实施方案中，轴承组件可以包括一个内部轴承或多个内部轴承，它们被容纳在环形空间内，使得内部轴承径向插置在倾斜套筒与驱动轴之间。一个内部轴承或多个内部轴承可以包括一个或多个内部止推轴承和/或一个或多个内部径向轴承，它们可以包括任一合适类型或任何合适类型的轴承，作为非限制性实例，包括滑动轴承和滚动元件轴承。

[0036] 在一些实施方案中，钻井设备可以包括用于将旋转传输到驱动轴的传动轴。传动轴可以包括能够促进驱动轴的旋转的任何轴或类似结构。传动轴可以包括单个传动轴部件或可以包括多个传动轴部件。传动轴可以包括基本上刚性的轴和一个或多个铰接连接。在一些实施方案中，传动轴可以包括挠曲轴。传动轴具有近端和远端。

[0037] 在一些实施方案中，倾斜筒体组件还可包括传动轴，传动轴可与驱动轴连接。传动轴可以任何合适方式与驱动轴连接，作为非限制性实例，包括利用螺纹连接进行连接。在一些实施方案中，传动轴的远端可直接或间接地与驱动轴的近端连接。在一些实施方案中，一个或多个轴、适配器和/或其它结构可插置在驱动轴与传动轴之间，使得传动轴与驱动轴间接连接。在一些实施方案中，传动轴可与驱动轴直接连接。

[0038] 在一些实施方案中，钻井设备可以包括用于将旋转传输到驱动轴的马达轴。马达轴可以包括单个轴部件或多个轴部件。马达轴可以包括能够促进传动轴和/或驱动轴的旋转的任何轴或类似结构。在一些实施方案中，马达轴可以包括来自马达的输出轴。在一些实施方案中，钻井设备可以包括马达，马达包括定子。在一些此类实施方案中，马达轴可以包括转子，转子被配置为被接纳在定子内。

[0039] 在一些实施方案中，倾斜筒体组件还可包括马达轴，马达轴可与传动轴连接。马达轴可以任何合适方式与传动轴连接，作为非限制性实例，包括利用螺纹连接进行连接。在一些实施方案中，马达轴的远端可与传动轴的近端直接或间接连接。在一些实施方案中，一个或多个轴、适配器和/或其它结构可插置在马达轴与传动轴之间，使得马达轴与传动轴间接连接。在一些实施方案中，马达轴可与传动轴直接连接。

[0040] 在一些实施方案中，倾斜筒体组件可以包括钻头，钻头可与驱动轴连接。钻头可以任何合适方式与驱动轴连接，作为非限制性实例，包括利用螺纹连接进行连接。钻头可以包括能够执行钻井功能或孔功能的任何结构、装置或设备，作为非限制性实例，包括牙轮类型钻头或固定刀具类型钻头。钻头可与驱动轴的远端直接或间接连接。在一些实施方案中，一个或多个轴、适配器和/或其它结构可插置在钻头与驱动轴之间，使得钻头与驱动轴间接连接。在一些实施方案中，钻头可与驱动轴直接连接。

[0041] 在一些实施方案中，倾斜筒体组件可与轴承壳体可移除地连接。倾斜筒体组件可以任何合适方式与轴承壳体可移除地连接。

[0042] 在一些实施方案中，作为非限制性实例，倾斜筒体组件可利用介于倾斜套筒与轴承壳体之间的一个或多个螺纹套筒连接件与轴承壳体可移除地连接。在一些实施方案中，壳体孔可以限定内部壳体孔螺纹，倾斜套筒可以限定外部套筒螺纹，并且螺纹套筒连接件可以包括内部壳体孔螺纹和外部套筒螺纹。

[0043] 在一些实施方案中，钻井设备可以包括一个或多个保持装置，用于将钻井设备的各个部件保持在组装好的构型中。在一些具体实施方案中，钻井设备可以包括一个或多个保持装置，用于将内部轴承和/或其它部件保持在限定在倾斜套筒与轴之间的环形空间内。此类保持装置可以包括任何合适结构、装置和/或设备和/或任何合适结构、装置和/或设备组合。

[0044] 在一些实施方案中，环形空间可以限定近端和远端。在一些此类实施方案中，钻井设备可以包括邻近于环形空间的近端的近侧保持器装置。在一些此类实施方案中，钻井设备可以包括邻近于环形空间的远端的远侧保持器装置。

[0045] 在一些实施方案中，近侧保持器装置可以包括在套筒孔内由倾斜套筒和/或由驱动轴限定的一个或多个保持器肩部，用于防止内部轴承和/或其它部件从环形空间的近端离开环形空间。

[0046] 在一些具体实施方案中，近侧保持器装置可以包括在套筒孔内由倾斜套筒限定的保持器肩部。

[0047] 在一些实施方案中，远侧保持器装置可以包括与倾斜套筒和/或与驱动轴可移除地连接的一个或多个保持器套环，用于防止内部轴承和/或其它部件从环形空间的远端离开环形空间。

[0048] 一个或多个保持器套环可以任何合适方式与倾斜套筒和/或与驱动轴可移除地连接。在一些实施方案中，保持器套环可利用螺纹保持器连接件与倾斜套筒和/或驱动轴可移除地连接。

[0049] 在一些具体实施方案中，远侧保持器装置包括与倾斜套筒可移除地连接的保持器套环。在此类实施方案中，套筒孔可以限定内部保持器螺纹，保持器套环可以限定外部保持器螺纹，并且螺纹保持器连接件可以包括内部保持器螺纹和外部保持器螺纹。

[0050] 在一些实施方案中，除了内部轴承之外或代替内部轴承，钻井设备可以包括一个或多个外部轴承。在一些具体实施方案中，钻井设备可以包括至少一个外部止推轴承。

[0051] 在一些实施方案中，远侧保持器装置可以包括外部止推轴承或外部止推轴承的部件。

[0052] 在一些实施方案中，倾斜套筒可以具有远端，并且驱动轴可以限定邻近于倾斜套筒的远端的轴承肩部。在一些此类实施方案中，外部止推轴承可以定位在倾斜套筒的远端与驱动轴的轴承肩部之间。

[0053] 在一些实施方案中，外部止推轴承可与倾斜套筒和/或驱动轴可移除地连接。外部止推轴承可以任何合适方式与倾斜套筒和/或驱动轴可移除地连接。

[0054] 在一些实施方案中，外部止推轴承可以包括与倾斜套筒连接的套筒轴承部件和与驱动轴连接的驱动轴轴承部件。

[0055] 在一些具体实施方案中，套筒轴承部件可利用介于套筒轴承部件与倾斜套筒之间的螺纹套筒轴承连接件与倾斜套筒可移除地连接。在一些具体实施方案中，套筒轴承部件可以限定内部轴承螺纹，倾斜套筒可以限定外部轴承螺纹，并且螺纹套筒轴承连接件可以包括内部轴承螺纹和外部轴承螺纹。在一些具体实施方案中，远侧保持器装置可以包括套筒轴承部件。

[0056] 在一些具体实施方案中，驱动轴轴承部件可利用介于驱动轴轴承部件与驱动轴之间的螺纹驱动轴轴承连接与驱动轴可移除地连接。在一些具体实施方案中，驱动轴轴承部件可以限定内部轴承螺纹，驱动轴可以限定外部轴承螺纹，并且螺纹驱动轴轴承连接可以包括内部轴承螺纹和外部轴承螺纹。

[0057] 图1-7示出了适用于定向钻井的钻井设备的非限制性实施方案，其中钻井设备包括管状轴承壳体和倾斜的传动轴，管状轴承壳体具有对准壳体孔，倾斜的传动轴支撑被在轴承壳体内。

[0058] 更具体地，图1绘示性地示出了钻井设备的实施方案，包括与管状轴承壳体连接的倾斜筒体组件。图2示出了图1的钻井设备中的倾斜筒体组件。图3是图1的钻井设备的替代视图。图4示出了图1的钻井设备中的倾斜套筒。图5示出了图1的钻井设备中的驱动轴。图6示出了图1的钻井设备的所选择的部件。图7示出了在包括外部止推轴承的钻井设备的示例性实施方案中的倾斜套筒、管状轴承壳体的部分和驱动轴的部分。

[0059] 图1至图7仅是示例性的。图1至图7中示出和本文中描述的钻井设备的特征可以被包括在钻井设备的替代设计和类型中。

[0060] 参看图1至图7，本文中描述的示例性钻井设备(20)包括钻井马达。钻井马达包括多个区段，仅仅其中一些区段示出于图1至图7中。

[0061] 参看图1，图上示出动力区段(22)、传动区段(24)和轴承区段(26)。钻井马达的这些区段构成利用流体能量来旋转钻头(28)的动力传动系的部件。

[0062] 钻井马达的各个区段被容纳在管状壳体(30)内。壳体(30)可以包括单个壳体部件或可以包括以合适方式连接在一起的多个壳体部件。

[0063] 如图1所示，壳体(30)包括利用螺纹连接而连接在一起的多个壳体部件，包括用于动力区段(22)的管状动力壳体(32)、用于传动区段(24)的管状传动壳体(34)和用于轴承区段(26)的管状轴承壳体(36)。

[0064] 钻井马达的动力区段(22)包括定子(40)和转子(42)。定子(40)与壳体(30)固定连接，并且转子(42)可响应于流体循环通过动力区段(22)在定子(40)内旋转。

[0065] 如图1所示，动力区段(22)是其中定子(40)和转子(42)为波瓣状的Moineau型动力区段。转子(42)具有比定子(40)少一个的波瓣，并且在定子(40)内相对于钻井马达轴线偏心地旋转。

[0066] 传动区段(24)适应转子(42)的偏心移动并且将这种偏心移动转换成驱动轴(44)在轴承区段(26)内的同心旋转。

[0067] 如图1所示，传动区段(24)包括传动轴(50)，传动轴连接在转子(42)与驱动轴(44)之间，使得转子(42)的旋转导致传动轴(50)的旋转，并且传动轴(50)的旋转导致驱动轴(44)的旋转。

[0068] 如图1所示，轴承区段(26)包括驱动轴(44)的部分并且包括轴承组件(60)，轴承组件将驱动轴(44)支撑在壳体(30)内，使得传动轴(50)的旋转导致驱动轴(44)的旋转。

[0069] 如图1所示，钻头(28)与驱动轴(44)连接，使得驱动轴(44)的旋转导致钻头(28)的旋转。

[0070] 现在参看图1至图7，更详细地描述钻井设备(20)的特征，其中图1至6示出了钻井设备(20)的示例性实施方案，并且图7示出了包括外部止推轴承的钻井设备(20)的修改过的实施方案。

[0071] 参看图1和图3，钻井设备(20)的示例性实施方案包括壳体(30)和倾斜筒体组件(70)。在示例性实施方案中，倾斜筒体组件(70)被配置为在组装时可插入壳体(30)内和在组装时可从壳体(30)移除。在示例性实施方案中，倾斜筒体组件(70)与壳体(30)可移除地连接以促进钻井设备(20)的组装和拆卸。

[0072] 在示例性实施方案中，壳体(30)包括动力壳体(32)、传动壳体(34)和轴承壳体(36)。

[0073] 轴承壳体(36)具有壳体外部(80)并且限定壳体孔(82)。壳体外部(80)限定壳体轴线(84)。壳体孔(82)具有壳体孔轴线(86)。壳体孔轴线(86)与壳体轴线(84)平行，使得壳体孔(82)与壳体外部(80)对准，从而提供“对准壳体孔”。

[0074] 在示例性实施方案中，倾斜筒体组件(70)包括倾斜套筒(90)、驱动轴(44)、传动轴(50)和转子(42)。在一些实施方案中，倾斜筒体组件(70)还可包括钻头(28)。在其它实施方案中，倾斜筒体组件(70)可以包括钻井设备(20)的更少或更多的部件。

[0075] 倾斜套筒(90)具有套筒外部(92)并且限定套筒孔(94)。套筒外部(92)限定套筒轴线(96)。套筒孔(94)具有套筒孔轴线(98)。套筒孔轴线(98)相对于套筒轴线(96)而偏斜(即，与其成角度地偏移)，这造成了倾斜套筒(90)沿其长度和绕其圆周具有变化壁厚。

[0076] 驱动轴具有驱动轴轴线(100)、近端(102)和远端(104)。驱动轴(44)以使得驱动轴轴线(100)与套筒孔轴线(98)平行的方式可旋转地支撑在套筒孔(94)内，这造成了驱动轴(44)与套筒孔(96)对准。

[0077] 传动轴(50)具有近端(110)和远端(112)。在示例性实施方案中，传动轴(50)包括插置在一对铰接连接之间的相对刚性的轴。在示例性实施方案中，传动轴(50)的远端(112)利用螺纹连接与驱动轴(44)的近端(102)连接。

[0078] 转子(42)具有近端(120)和远端(122)。在示例性实施方案中，转子(42)的远端(122)与传动轴(50)的近端(110)连接。

[0079] 钻头(28)与驱动轴(44)的远端(104)连接，典型地是利用螺纹连接进行连接。钻头(28)可以是倾斜筒体组件(70)的部件，或者钻头(28)可在钻井设备(20)以其它方式完全组装好后与驱动轴(44)连接。

[0080] 在示例性实施方案中，倾斜筒体组件(70)包括轴承组件(60)，轴承组件插置在倾斜套筒(90)与驱动轴(44)之间，用于将驱动轴(44)支撑在套筒孔(94)内。

[0081] 在示例性实施方案中，环形空间(132)可以被限定在套筒孔(94)内、在倾斜套筒(90)与驱动轴(44)之间。环形空间(132)具有近端(134)和远端(136)。

[0082] 在示例性实施方案中，轴承组件(60)包括多个内部轴承，这些内部轴承被容纳在环形空间(132)内。具体来说，在示例性实施方案中，轴承组件(60)从环形空间(132)的近端(134)到远端(136)包括上部径向轴承(140)、近底止推轴承(142)、坐底止推轴承(144)和下部径向轴承(146)。

[0083] 上部径向轴承(140)和下部径向轴承(146)在倾斜套筒(90)与驱动轴(44)之间传输径向负载。近底止推轴承(142)在倾斜套筒(90)与驱动轴(44)之间传输拉伸轴向负载。坐底止推轴承(144)在倾斜套筒(90)与驱动轴(44)之间传输压缩轴向负载。

[0084] 在示例性实施方案中，倾斜筒体组件(70)内的倾斜套筒(90)、驱动轴(44)和内部轴承(140、142、144、146)的构型被实现并通过倾斜筒体组件(70)的多个附加部件和特征维持。这些部件和特征包括与倾斜套筒(90)相关联的非旋转组件和与驱动轴(44)相关联的旋转组件。

[0085] 在示例性实施方案中，径向轴承(140、146)各自包括与倾斜套筒(90)相关联的非旋转座圈和与驱动轴(44)相关联的旋转座圈。

[0086] 在示例性实施方案中，止推轴承(142、144)各自包括与倾斜套筒(90)相关联的非旋转止推轴承部件和与驱动轴(44)相关联的旋转止推轴承部件。在示例性实施方案中，与倾斜套筒(90)相关联的单个非旋转止推轴承部件(150)插置在旋转近底止推轴承部件(152)和与驱动轴(44)相关联的旋转坐底止推轴承部件(154)之间。

[0087] 参看图2至图6，在示例性实施方案中，非旋转组件从环形空间(132)的近端(134)到环形空间(132)的远端(136)依次包括上部径向轴承(140)的非旋转座圈、上部隔件(156)、非旋转止推轴承部件(150)、下部隔件(158)和下部径向轴承(146)的非旋转座圈。

[0088] 参看图2至图6，在示例性实施方案中，旋转组件从环形空间(132)的近端(134)到环形空间(132)的远端(136)依次包括上部径向轴承(140)的旋转座圈、轴承承座(160)，旋转近底止推轴承部件(152)、旋转坐底止推轴承部件(154)和下部径向轴承(146)的旋转座圈。旋转组件的各个部件可与驱动轴(44)螺纹连接或可以某种其它方式固定到驱动轴(44)以与驱动轴(44)一起旋转。

[0089] 参看图4，在示例性实施方案中，近侧保持器装置邻近于环形空间(132)的近端(134)提供，用于将内部轴承(140、142、144、146)保持在环形空间(132)内。在示例性实施方案中，近侧保持器装置包括在套筒孔(94)内由倾斜套筒(90)限定的保持器肩部(170)。

[0090] 参看图3和图6，在示例性实施方案中，远侧保持器装置邻近于环形空间(132)的远端(136)提供，用于将内部轴承(140、142、144、146)保持在环形空间(132)内。在示例性实施方案中，远侧保持器装置包括保持器套环(172)，保持器套环利用螺纹保持器连接件与倾斜套筒(90)可移除地连接。更具体地，在示例性实施方案中，套筒孔(94)限定内部保持器螺纹(174)，保持器套环限定外部保持器螺纹(176)，并且螺纹保持器连接件包括内部保持器螺纹(174)和外部保持器螺纹(176)。

[0091] 非旋转组件的各个部件可利用螺纹连接或以某种其它合适方式固定到倾斜套筒(90)。在示例性实施方案中，非旋转组件的各个部件通过拉紧保持器套环(172)而压缩在保持器肩部(170)与保持器套环(172)之间来固定到倾斜套筒(90)。

[0092] 参看图1和图3，倾斜筒体组件(70)可组装成一个单元，并且随后可插入壳体(30)内，使得转子(42)被接纳在定子(40)内，并且可与壳体(30)连接，以便完成对钻井设备(20)的组装。

[0093] 在示例性实施方案中，倾斜筒体组件(70)利用介于倾斜套筒(90)与轴承壳体(36)之间的螺纹套筒连接件与轴承壳体(36)可移除地连接。更具体地，在示例性实施方案中，壳体孔(82)限定内部壳体孔螺纹(180)，倾斜套筒(90)限定外部套筒螺纹(182)，并且螺纹套筒连接件包括内部壳体孔螺纹(180)和外部套筒螺纹(182)。

[0094] 在倾斜筒体组件(70)安装在壳体(30)内前，钻头(28)可与驱动轴(44)连接，使得钻头(28)是倾斜筒体组件(70)的部件，或者钻头(28)可以在钻井设备(20)用于钻井之前的任何其它时间与驱动轴(44)连接。

[0095] 参看图7，在修改过的示例性实施方案中，除了内部轴承(142、144)之外或代替内部轴承(142、144)，钻井设备可以包括外部止推轴承(190)。如图7所示，驱动轴(44)可以限定邻近于倾斜套筒(90)的远端(194)的轴承肩部(192)，并且外部止推轴承(190)可以定位在倾斜套筒(90)的远端与驱动轴(44)的轴承肩部(192)之间。

[0096] 如图7所示，外部止推轴承(190)包括套筒轴承部件(196)和驱动轴轴承部件(200)，套筒轴承部件可利用介于套筒轴承部件(196)与倾斜套筒(90)之间的螺纹套筒轴承连接件(198)与倾斜套筒(90)可移除地连接，驱动轴轴承部件可利用介于驱动轴轴承部件(200)与驱动轴(44)之间的螺纹轴轴承连接件(202)与驱动轴(44)可移除地连接。

[0097] 如图7所示，除了保持器套环(172)之外，可以提供套筒轴承部件(196)，或者套筒轴承部件(196)可用作和替代保持器套环(172)。

[0098] 如图1至图7示出的示例性倾斜筒体组件(70)可使用以下示例性步骤来组装，这些示例性步骤可以任何合适顺序执行：

[0099] 1.如果钻井设备(20)包括外部止推轴承(190)，那么驱动轴轴承部件(200)和套筒轴承部件(196)可以朝着驱动轴(44)的远端(104)经过驱动轴(44)的近端(102)，直到驱动轴轴承部件(200)接合驱动轴(44)上的轴承肩部(192)；

[0100] 2.保持器套环(172)可以朝着驱动轴(44)的远端(104)经过驱动轴(44)的近端(102)，直到保持器套环接合驱动轴(44)上的轴承肩部(192)。在一些实施方案中，外部止推轴承(190)的套筒轴承部件(196)可补充或替代保持器套环(172)。因此，在其中钻井设备(20)包括外部止推轴承(190)的一些实施方案中，可以省略保持器套环(172)；

[0101] 3.旋转坐底止推轴承部件(154)可以朝向驱动轴(44)的远端(104)经过驱动轴(44)的近端(102)，并且可与驱动轴(44)螺纹连接；

[0102] 4.下部径向轴承(146)和下部隔件(158)可以朝向驱动轴的近端(102)经过驱动轴(44)的远端(104)，并且下部径向轴承(146)的旋转座圈可与驱动轴(44)螺纹连接；

[0103] 5.非旋转止推轴承部件(150)可以朝向驱动轴(44)的远端(104)经过驱动轴(44)的近端(102)，直到非旋转止推轴承部件接合旋转坐底止推轴承部件(154)和下部隔件(158)；

[0104] 6.旋转近底止推轴承部件(152)可与轴承承座(160)螺纹连接；

[0105] 7.轴承承座(160)和旋转近底止推轴承部件(152)可以朝向驱动轴的远端(104)经过驱动轴(44)的近端(102)，直到旋转近底止推轴承部件(152)接合非旋转止推轴承部件(150)，并且轴承承座(160)可与驱动轴(44)螺纹连接；

[0106] 8.上部隔件(156)和上部径向轴承(140)可以朝向驱动轴的远端(104)经过驱动轴(44)的近端(102)，直到上部隔件(156)接合非旋转止推轴承部件(150)，并且上部径向轴承(140)的旋转座圈可与轴承承座(160)螺纹连接；

[0107] 9.倾斜套筒(90)的远端(194)可以经过驱动轴(44)的近端(102)，直到倾斜套筒(90)上的保持器肩部(170)接合上部径向轴承(140)的非旋转座圈；

[0108] 10.如果钻井设备(20)包括保持器套环(172)，那么保持器套环(172)可利用螺纹保持器连接件与倾斜套筒(90)的远端(194)螺纹连接并且可拉紧以压缩保持器肩部(170)与保持器套环(172)之间的非旋转组件，从而抑制非旋转组件相对于倾斜套筒(90)的旋转；

[0109] 11.如果钻井设备(20)包括外部止推轴承(190)，那么套筒轴承部件(196)和驱动轴轴承部件(200)可分别地与倾斜套筒(90)的远端(194)和与驱动轴(44)螺纹连接；

[0110] 12.驱动轴(44)的近端(102)可与传动轴(50)的远端(112)连接；

[0111] 13.传动轴(50)的近端(110)可与转子(42)的远端(122)连接，以便完成对倾斜筒体组件(70)的组装；或者

[0112] 14.任选地，钻头(28)可与驱动轴(44)的远端(104)连接，以便完成对倾斜筒体组件(70)的组装。

[0113] 如果倾斜筒体组件(70)包括比上述那些更少或更多的部件，那么可相应地修改组装倾斜筒体组件(70)所涉及的步骤。

[0114] 一旦倾斜筒体组件(70)已组装成一个单元，那么示例性钻井设备(20)的组装可通过以下方式来完成：将倾斜筒体组件(70)插入壳体(30)中，使得转子(42)被接纳在定子(40)内，并且利用螺纹套筒连接件将倾斜套筒(90)与轴承壳体(36)螺纹连接。如果先前在倾斜筒体组件(70)的组装中并未包括钻头(28)，那么钻头(28)可与驱动轴(44)的远端(104)连接。

[0115] 如图1至图7示出的示例性钻井设备(20)可以通过以任何合适顺序颠倒上述步骤而拆卸。

[0116] 附加公开内容

[0117] 以下是本文中描述的钻井设备的非限制性、特定实施方案：

[0118] 实施方案A.一种钻井设备，所述钻井设备包括：

[0119] a)管状轴承壳体，所述管状轴承壳体具有壳体外部并且限定壳体孔，其中所述壳体外部限定壳体轴线，其中所述壳体孔具有壳体孔轴线，并且其中所述壳体孔轴线与所述壳体轴线平行；

[0120] b)倾斜套筒，所述倾斜套筒与所述轴承壳体可移除地连接，并且定位在所述壳体孔内，其中所述倾斜套筒具有套筒外部并且限定套筒孔，其中所述套筒外部限定套筒轴线，其中所述套筒孔具有套筒孔轴线，其中所述套筒轴线与所述壳体孔轴线平行，并且其中所述套筒孔轴线相对于所述套筒轴线而偏斜；以及

[0121] c)驱动轴，所述驱动轴被可旋转地支撑在所述套筒孔内，其中所述驱动轴具有驱动轴轴线，并且其中所述驱动轴轴线与所述套筒孔轴线平行。

[0122] 实施方案B.如实施方案A所述的钻井设备，其还包括轴承组件，所述轴承组件插置在所述倾斜套筒与所述驱动轴之间。

[0123] 实施方案C.如实施方案B所述的钻井设备，其中在介于所述倾斜套筒与所述驱动轴之间的所述套筒孔内限定环形空间，其中所述轴承组件包括多个内部轴承，并且其中所述多个内部轴承被容纳在所述环形空间内。

[0124] 实施方案D.如实施方案A所述的钻井设备，其中所述钻井设备包括倾斜筒体组件，其中所述倾斜筒体组件在组装时可插入所述壳体孔内，其中所述倾斜筒体组件在组装时可从所述壳体孔移除，并且其中所述倾斜筒体组件包括所述倾斜套筒和所述驱动轴。

[0125] 实施方案E.如实施方案D所述的钻井设备，其中所述倾斜筒体组件还包括轴承组件，所述轴承组件插置在所述倾斜套筒与所述驱动轴之间。

[0126] 实施方案F.如实施方案E所述的钻井设备，其中在介于所述倾斜套筒与所述驱动轴之间的所述套筒孔内限定环形空间，其中所述轴承组件包括多个内部轴承，并且其中所述多个内部轴承被容纳在所述环形空间内。

[0127] 实施方案G.如实施方案D至F中任一项所述的钻井设备，其中所述倾斜筒体组件利用介于所述倾斜套筒与所述轴承壳体之间的螺纹套筒连接件与所述轴承壳体可移除地连接。

[0128] 实施方案H.如实施方案G所述的钻井设备，其中所述壳体孔限定内部壳体孔螺纹，其中所述倾斜套筒限定外部套筒螺纹，并且其中所述螺纹套筒连接件包括所述内部壳体孔螺纹和所述外部套筒螺纹。

[0129] 实施方案I.如实施方案F所述的钻井设备，其中所述轴承组件包括用于在所述倾斜套筒与所述驱动轴之间传输轴向负载的至少一个内部止推轴承和用于在所述倾斜套筒与所述驱动轴之间传输径向负载的至少一个内部径向轴承。

[0130] 实施方案J.如实施方案I所述的钻井设备，其中所述环形空间具有近端和远端，所述钻井设备还包括邻近于所述环形空间的所述近端的近侧保持器装置和邻近于所述环形空间的所述远端的远侧保持器装置，用于将所述内部轴承保持在所述环形空间内。

[0131] 实施方案K.如实施方案J所述的钻井设备，其中所述近侧保持器装置包括在所述套筒孔内由所述倾斜套筒限定的保持器肩部。

[0132] 实施方案L.如实施方案J或K中任一项所述的钻井设备，其中所述远侧保持器装置包括与所述倾斜套筒可移除地连接的保持器套环。

[0133] 实施方案M.如实施方案L所述的钻井设备，其中所述保持器套环利用螺纹保持器连接件与所述倾斜套筒可移除地连接，其中所述套筒孔限定内部保持器螺纹，其中所述保持器套环限定外部保持器螺纹，并且其中所述螺纹保持器连接件包括所述内部保持器螺纹和所述外部保持器螺纹。

[0134] 实施方案N.如实施方案D至M中任一项所述的钻井设备，其中所述驱动轴具有近端，并且其中所述倾斜筒体组件包括与所述驱动轴的所述近端连接的传动轴。

[0135] 实施方案O.如实施方案N所述的钻井设备，其中所述传动轴具有近端，并且其中所述倾斜筒体组件包括与所述传动轴的所述近端连接的马达轴。

[0136] 实施方案P.如实施方案O所述的钻井设备，其还包括定子，其中所述马达轴是转子，并且其中所述转子被接纳在所述定子内。

[0137] 实施方案Q.如实施方案A至P中任一项所述的钻井设备，其中所述驱动轴具有远端，所述钻井设备还包括与所述驱动轴的所述远端连接的钻头。

[0138] 实施方案R.如实施方案A至Q中任一项所述的钻井设备，其中所述倾斜套筒具有远端，并且其中所述驱动轴限定邻近于所述倾斜套筒的所述远端的轴承肩部，所述钻井设备还包括定位在所述倾斜套筒的所述远端与所述驱动轴的所述轴承肩部之间的外部止推轴承。

[0139] 实施方案S.如实施方案R所述的钻井设备，其中所述外部止推轴承包括套筒轴承部件，并且其中所述套筒轴承部件利用介于所述套筒轴承部件与所述倾斜套筒之间的螺纹套筒轴承连接件与所述倾斜套筒可移除地连接。

[0140] 实施方案T.如实施方案S所述的钻井设备，其中所述外部止推轴承包括驱动轴轴承部件，并且其中所述驱动轴轴承部件利用介于所述驱动轴轴承部件与所述驱动轴之间的螺纹轴轴承连接件与所述驱动轴可移除地连接。

[0141] 本文档中，术语“包括”以其非限制性含义用于表示包括这个字词后接的项，但不排除未特定提及到的项。提及以不定冠词“一个”修饰的元件并不排除存在多于一个元件的可能性，除非上下文清楚地要求可有一个或仅一个元件。