CN107075924A - 等速接头设备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开描述了一种用于传送扭矩的等速接头。所述等速接头组件包括以下构件：所述构件以允许在两条偏斜线之间传递扭矩的回转接头模式通过凸榫和凹槽连接部串联连接，并且进一步提供移动自由，以使得围绕一个纵向轴线的旋转可变换成围绕不与所述第一纵向轴线对齐的另一个纵向轴线的旋转。因此，所述等速接头组件的所述构件不一定需要共用公共的纵向轴线。

Description

等速接头设备、系统和方法

背景

本公开总体涉及与井下钻探系统相关的所利用的装备和所执行的操作。

多年来，在油气井和其他井的钻探中使用了井下钻探电机。在通常的操作模式中，电机的旋转动力输出轴和钻头将相对于电机的外壳旋转。许多井下钻探电机通常由容纳在螺旋形定子内的细长的螺旋形转子提供动力。转子和定子产生偏心旋转，所述偏心旋转通常通过接头或不对齐的旋转轴传递，这将动力传递穿过轴承组件以使钻头旋转。当前的实现方式受限于可向井下递送的扭矩量。

附图简述

图1是根据本发明的各种实施方案的示例性钻探系统的图。

图2是根据本发明的各种实施方案的示例性井下电机组件的透视图。

图3是描绘根据本发明的各种实施方案的示例性接头连接部的分解图。

图4A-4B是示出根据本发明的各种实施方案的中间构件的侧正视图和透视图的图。

图5A-5B是示出根据本发明的各种实施方案的已组装的等速接头的侧剖视图和侧正视图的图。

图6是根据本发明的各种实施方案的具有一个中间构件的接头连接部的侧正视图。

图7是根据本发明的各种实施方案的具有两个中间构件的接头连接部的侧正视图。

图8是根据本发明的各种实施方案的每个构件具有三个凸榫和凹槽的接头连接部的透视图。

图9是示出根据本发明的各种实施方案的接头组件的一些方法的流程图。

详述

以下详细描述参照描绘被选定来示出可如何实现具体实施方案的实例的各种细节的附图。本文的论述至少部分地参考这些附图来提出本发明主题的各种实例，并且足够详细地描述了所描绘的实施方案，以使得本领域的技术人员能够实践本发明。除了本文论述的说明性实例之外，也可利用许多其他实施方案来实践本发明的主题，并且除了本文特别论述的替代方案之外，也可在不脱离本发明主题的范围的情况下做出许多结构和操作的改变。

本公开描述了用于在井下电机组件与钻头之间传送扭矩的机构。所公开的工具和方法在其操作所在的较大系统的上下文中得到最好的理解。因此，图1示出根据本发明的各种实施方案的示例性钻探系统100。钻机或钻探平台102支撑井架104或其他支撑结构，诸如包括或联接到绞车106。绞车106用于升高或降低装备或其他设备(诸如钻柱108)。钻柱108诸如通过井口112进入钻孔110(也被称为井筒)。钻柱108的下端包括用于提供钻孔110的各种设备，诸如钻头114。井下电机组件116使钻头114旋转。当钻头114旋转时，它使穿过各种地下地层F的钻孔110延伸。井下电机组件116可包括使得钻探队能够沿着期望的路径引导钻孔110的旋转可导向系统(RSS)。

钻探流体或“泥浆”在钻头114周围的环形区域中或其他地方循环，诸如通过供应管道118提供给钻孔110、通过泵120循环以及返回到地面以便捕获在保持坑122或贮槽中。钻探流体将钻屑从钻孔输送到保持坑122中，并且帮助维持钻孔完整性。

钻头114和井下电机组件116形成底孔组件(BHA)124的一部分，所述部分包括一个或多个钻铤(厚壁钢管)以便提供重量和硬度来帮助钻探过程。各种接头(sub)或工具组件也可沿着钻柱108定位和/或定位在BHA 124中。例如，BHA 124可包括电阻率测井仪126，所述电阻率测井仪126收集关于各种地层性质以及工具取向和/或其他钻探条件的测量值。当BHA 124穿过地层F的各个区域时，可获得信息。

遥测接头128包括在底孔组件124中以提供与地面的通信链路。遥测接头128包括无线遥测能力或记录能力或者两者，诸如用于将关于多分量感应数据的信息发送或稍后提供给地面上的操作者，或者用于稍后访问以便评估地层F性质。泥浆脉冲遥测术是一种用于将工具测量值传递到地面接口130以及从地面接口130接收命令的常见遥测技术，但也可使用其他遥测技术。例如，地面接口130包括无线遥测装置、处理器电路或存储器设施中的一个或多个，诸如以便支持随钻测井(LWD)或随钻测量(MWD)操作。

在图1中以计算机132的形式示出的地面处理器通过有线或无线网络通信链路134与地面接口130通信，并且提供图形用户界面(GUI)或使得用户能够提供命令并且能够接收所获取测量值的视觉表示并且任选地与所获取测量值的视觉表示进行交互的其他形式的界面。地面处理器可采取替代形式，所述替代形式包括可通过互联网访问的台式计算机、膝上型计算机、嵌入式处理器、云计算机、中央处理中心以及前述各项的任何组合。在许多实例中，地面处理器将包括根据需要与附加硬件(易失性和/或非易失性存储器、通信端口、I/O装置和端口等)组合的一个或多个处理器，以提供如本文所述的地层倾角和方位角测定。

示例性地面处理器可用于控制钻探系统100的功能并且接收和处理从遥测接头128传送的井下测量值以控制钻探参数。在此类实例中，一个或多个非易失性机器可读存储装置(即，存储器装置(诸如DRAM、FLASH、SRAM或任何其他形式的存储装置；所述存储器装置在所有情况下都应被视为非暂时性存储介质)、硬盘驱动器或其他机械、电子、磁性或光学存储机构等)将包含适于使处理器描述所期望功能的指令，诸如本文所论述的各种实例)。地面处理器根据软件(其可存储在非易失性机器可读存储装置上)和通过输入装置实现的用户输入进行操作，以便对所接收的信号进行处理和解码。所得的遥测数据可由地面处理器进一步分析和处理以便在计算机显示器或某种其他形式的显示装置上生成有用信息的显示。当然，这些功能可根据需要由单独的处理单元来实现，并且附加功能可由此类一个或多个处理单元响应于类似地存储的指令来执行。

出于说明的目的，图1的实例示出垂直取向的钻孔构型。然而，本文所述的工具和方法还可用于其他钻孔构型中，例如像包括水平穿透方向的钻孔或倾斜钻孔构型。钻孔110可在任何方向上进行钻探，例如垂直、倾斜、水平和其组合。图1的实例大致示出陆上实例。可替代地，本文所述的设备和技术也可用于海上环境中，诸如用于水平操作。

图2是示出示例性井下电机组件200的透视图的图。井下电机组件200被并入到钻头204之上的钻柱202中，并且提供用于钻头204在钻柱202的端部处的旋转。井下电机组件200包括将井下电机组件200连接到钻柱202的顶部接头206。由转子(未示出)和定子(未示出)组成的动力区段208联接到顶部接头206。在井下电机组件200的操作期间，钻探流体被迫穿过动力区段208，从而致使转子在定子内旋转。当钻头204接合地层F以便进行钻探时，那么需要扭矩以使钻头204抵靠地层F转动。

动力区段208中的转子联接到封闭在驱动轴组件210内的驱动轴，以便将旋转扭矩从转子传送到驱动轴用于使钻头204转动。具体地，转子的输出轴通过接头连接部212连接到驱动轴的上端，以便通过轴承组件214将转子旋转传递到钻头204。在这个实例中，轴承组件214旋转地支撑输出轴(未示出)，所述输出轴将旋转和扭矩传送到钻头204以用于钻探井筒。

在这个实例中，井下电机组件200的动力区段208可包括容积式钻探电机，所述容积式钻探电机产生所期望的用于钻井操作的旋转速度和扭矩。例如，钻探电机可类似于美国德克萨斯州休斯敦市的Halliburton Energy Services公司销售的SPERRYDRILL^TM容积式钻探电机。然而，在其他实例中，也可使用其他类型的钻探电机(例如，其他容积式电机、涡轮电机等)。本说明书适用于容积式电机；然而，井下电机组件200不限于容积式钻探电机，并且可包括例如涡轮钻具，在所述涡轮钻具中转子运动是同心的。

在操作中，转子围绕定子外壳的中心纵向轴线旋转或进行轨道运行，其中转子轴线和定子轴线保持彼此平行。同时，转子也围绕其自身的纵向轴线旋转。因此，容积式钻探电机中的转子的旋转输出相对于钻柱202的轴线以及与转子联接的驱动轴组件210的驱动轴是偏心的。转子的偏心运动可被中心化并且转换成同心旋转以便输入到驱动轴组件210。因此，接头连接部212用于将转子的输出轴连接到驱动轴组件210的驱动轴，由此可将旋转和扭矩从转子传递到驱动轴，而不考虑转子的输出轴轴线和驱动轴轴线可能不共线的事实。

现在参照图3，示出了用于从转子传送偏心旋转的示例性接头连接部的分解图。在这个实例中，接头连接部是包括串联连接的五个构件302、304、306、308和310的等速接头300。五个构件302、304、306、308和310中的每一个包括由每个构件的纵向轴线贯穿的孔312。在这个实例中，联接元件314横穿由构件302、304、306、308和310的纵向轴线贯穿的孔，以机械地联接所述构件。应注意，针对联接元件314和联接元件314所横穿的孔提供有间隙，以便为构件302、304、306、308和310提供容易移动的自由。这个间隙取决于所期望的纵向轴线之间的最大偏心距。联接元件314包括例如用于在构件302、304、306、308和310之间施加压缩力以便在压缩时将它们轴向地连接在一起并且在存在拉伸轴向载荷的情况下使构件302、304、306、308和310之间的间距最小化的金属丝、松紧带、螺旋弹簧或任何其他力学机构。在一些实施方案中，可使用外部紧固件(未示出)作为用于将构件302、304、306、308和310连接在一起的联接元件314的替代物和/或补充物。可替代地，如果操作条件导致构件之间一直存在压缩力，并且不再需要联接元件314来防止构件302、304、306、308和310之间的分离时，可从等速接头300中省略联接元件314。

构件302具有纵向轴线并且包括第一端和与第一端相对的第二端。构件302的第一端包括外表面连接器316，所述外表面连接器316提供与沿着井孔在等速接头300之上的区段的连接。在这个实例中，外表面连接器316包括用于将扭矩从转子的输出轴(未示出)传递到等速接头300的多边形、螺纹或花键连接器。构件302的第二端包括与中间构件304联接的凹槽318(例如，大致向内的凹陷部)。凹槽318基本上横向延伸穿过在构件302的第二端处的半凹穴形开口。

构件310具有纵向轴线并且包括第一端和与第一端相对的第二端。构件310的第一端包括与中间构件308联接的凸榫320(例如，大致向外的突出部)。凸榫320基本上横向延伸穿过在构件310的第一端处的半球形突出部。构件310的第二端包括外表面连接器322，所述外表面连接器322提供与沿着井孔在等速接头300之下的区段的连接。在这个实例中，外表面连接器322包括用于将扭矩从等速接头300传递到驱动轴组件的驱动轴(未示出)的多边形、螺纹或花键连接器。

尽管图3的实例描述了利用外表面连接器316和外表面连接器322进行定向的等速接头300，所述外表面连接器316提供与沿着井孔在等速接头300之上的区段的连接，所述外表面连接器322提供与沿着井孔在等速接头300之下的区段的连接，但是应注意，方向是可互换的。在一些实施方案中，外表面连接器316提供与沿着井孔在等速接头300之下的区段的连接，并且外表面连接器322提供与沿着井孔在等速接头300之上的区段(诸如电机或其他工具部件)的连接。

中间构件304、306和308中的每一个在第一端处包括凸榫320(例如，大致向外的突出部)，并且在所述中间构件的第二端处包括凹槽318(例如，大致向内的凹陷部)。现在另外参照图4A-4B并且继续参照图3，代表性地示出示例性中间构件(例如，中间构件304、306和308中的一个)，而去除了等速接头300的其余部分。图4A-4B分别示出中间构件的侧正视图和透视图。

凸榫320基本上横向延伸穿过在中间构件的第一端处的半球形突出部402。凹槽318基本上横向延伸穿过在中间构件的第二端处的半凹穴形开口404。应注意，第一端处的凸榫320和第二端处的凹槽318在每个中间构件内彼此不对齐地定向。在这个实例中，凸榫320和凹槽318彼此旋转偏移九十度。在其他实例中，凸榫320和凹槽318不一定需要彼此垂直地布置，而是可彼此偏移任何度数。

构件302、304、306、308和310的凸榫320和凹槽318通过它们各自相邻构件的半凹穴形开口和半球形突出部以回转接头模式彼此接合。因此，串联连接的五个构件302、304、306、308和310包括四个回转接头，所述回转接头将构件联接在一起，同时提供一定的移动自由度以允许构件相对于彼此移动。例如，中间构件304的半球形突出部装配在构件302的半凹穴形开口内，以使得凸榫320接合凹槽318。当联接在一起时，可在构件302围绕其纵向轴线旋转时通过凸榫320和凹槽318连接部将旋转和扭矩从构件302传递到中间构件304。同时，凸榫320可沿着凹槽318铰接。因此，中间构件304不一定需要与构件302共用公共的纵向轴线。以这种方式，回转接头提供用于承载扭矩的整合的凸榫和凹槽连接部，并且进一步提供移动自由，以使得围绕一个纵向轴线的旋转可变换成围绕不与第一纵向轴线对齐的另一个纵向轴线的旋转。

现在另外参照图5A-5B，示出了已组装的等速接头。图5A-5B分别示出已组装的等速接头500的侧剖视图和侧正视图。应注意，已组装的等速接头500的构件302、304、306、308和310并不都沿着同一条中心线对齐。例如，构件302的纵向轴线502从构件310的纵向轴线504偏移。在这个实例中，已组装的等速接头500内的构件302与310之间存在0.2英寸的偏心距。偏心距是指构件不能共用公共纵向轴线的程度。偏心的程度可表示为构件302处的输入纵向轴线与构件310处的输出纵向轴线之间的差。尽管图5A-5B的实例示出约0.2英寸的偏心距，但是在具有更高和更低偏心距的情况下接头之间的扭矩传递也是可行的。

通过允许轴线之间的偏心距，等速接头500能够呈现s形弯曲形状并且在两条偏斜线之间传递扭矩。换句话说，传送轴线(例如，构件302和310的纵向轴线)不一定需要位于公共平面处或相交。在操作中，一个构件(例如，构件310)联接到井下接头，并且可围绕诸如与钻头相关联的固定旋转轴线旋转。另一个构件(例如，构件302)连接到动力区段中的转子并且可围绕固定旋转轴线以圆形路径旋转。因此，井下电机组件的动力区段中的作为输入提供给构件302的偏心运动可作为同心动力通过构件310传递到钻头。

如本公开所述的等速接头相对于本领域中已知的其他接头连接部可具有较短的长度。在图5A-5B的实例中，等速接头500具有3英寸的外径(OD)和15英寸的长度。这种具有3英寸OD和15英寸长度的示例性等速接头500的扭矩额定容量为约6000ft-lb。扭矩额定容量可通过改变凸榫320和凹槽318的尺寸设定来改变。例如，使用较大的凸榫和凹槽通常会增加扭矩额定容量，而较小的凸榫和凹槽通常会降低扭矩额定容量。

在图3-图5B的实例中，等速接头包括定位在构件302与310之间的三个中间构件304、306和308，但是在其他实例中也可使用其他数量的这些中间构件。在替代实施方案中，图6示出具有一个中间构件的接头连接部的侧正视图。接头连接部600包括串联连接的三个构件602、604和606。三个构件602、604和606中的每一个包括由每个构件的纵向轴线贯穿的孔(未示出)。联接元件横穿由构件602、604和606的纵向轴线贯穿的孔，以机械地联接所述构件。应注意，针对联接元件和联接元件所横穿的孔提供有间隙，以便为构件602、604和606提供容易移动的自由。这个间隙取决于所期望的纵向轴线之间的最大偏心距。联接元件包括例如用于在构件602、604和606之间施加压缩力以便在压缩时将它们轴向地连接在一起并且在存在拉伸轴向载荷的情况下使构件602、604和606之间的间距最小化的金属丝、松紧带、螺旋弹簧或任何其他力学机构。

构件602具有纵向轴线608并且包括第一端和与第一端相对的第二端。构件602的第一端包括外表面连接器610，所述外表面连接器610提供与沿着井孔在接头连接部600之上的区段的连接。在这个实例中，外表面连接器610包括用于将扭矩从转子的输出轴(未示出)传递到接头连接部600的多边形、螺纹或花键连接器。构件602的第二端包括与中间构件604联接的凹槽(例如，大致向内的凹陷部)。所述凹槽基本上横向延伸穿过在构件602的第二端处的半凹穴形开口。

构件606具有纵向轴线612并且包括第一端和与第一端相对的第二端。构件606的第一端包括与中间构件604联接的凸榫(例如，大致向外的突出部)。凸榫基本上横向延伸穿过在构件606的第一端处的半球形突出部。构件606的第二端包括外表面连接器614，所述外表面连接器614提供与沿着井孔在接头连接部600之下的区段的连接。在这个实例中，外表面连接器614包括用于将扭矩从接头连接部600传递到驱动轴组件的驱动轴(未示出)的多边形、螺纹或花键连接器。

尽管图6的实例描述了利用外表面连接器610和外表面连接器614进行定向的接头连接部600，所述外表面连接器610提供与沿着井孔在接头连接部600之上的区段的连接，所述外表面连接器614提供与沿着井孔在接头连接部600之下的区段的连接，但是应注意，方向是可互换的。在替代实施方案中，外表面连接器610提供与沿着井孔在接头连接部600之下的区段的连接，并且外表面连接器614提供与沿着井孔在接头连接部600之上的区段(诸如电机或其他工具部件)的连接。

类似于以上参考图4所述的中间构件，中间构件604在第一端处包括凸榫(例如，大致向外的突出部)并且在中间构件604的第二端处包括凹槽(例如，大致向内的凹陷部)。串联连接的三个构件602、604和606包括两个回转接头，所述回转接头将构件联接在一起，同时提供一定的移动自由度以允许构件相对于彼此移动。具有两个回转接头的接头连接部600的构型允许在三维空间中的两个移动自由度。应注意，接头连接部600的构件602、604和606并不都沿着同一个中心线对齐。例如，构件602的纵向轴线608从构件606的纵向轴线612偏移。

在替代实施方案中，构件602和606都具有包括与中间构件604联接的凸榫(例如，大致向外的突出部)的第一端和包括外表面连接器的第二端。在这个实例中，中间构件604的第一端和第二端都包括与构件602和606的凸榫联接的凹槽(例如，大致向内的凹陷部)。

在另一个替代实施方案中，构件602和606都具有包括与中间构件604联接的凹槽(例如，大致向内的凹陷部)的第一端和包括外表面连接器的第二端。在这个实例中，中间构件602的第一端和第二端都包括与构件602和606的凹槽联接的凸榫(例如，大致向外的突出部)。

图7示出具有两个中间构件的接头连接部的侧正视图。接头连接部700包括串联连接的四个构件702、704、706和708。四个构件702、704、706和708中的每一个包括由每个构件的纵向轴线贯穿的孔(未示出)。联接元件横穿由构件702、704、706和708的纵向轴线贯穿的孔，以机械地联接所述构件。应注意，针对联接元件和联接元件所横穿的孔提供有间隙，以便为构件702、704、706和708提供容易移动的自由。这个间隙取决于所期望的纵向轴线之间的最大偏心距。联接元件包括例如用于在构件702、704、706和708之间施加压缩力以便在压缩时将它们轴向地连接在一起并且在存在拉伸轴向载荷的情况下使构件702、704、706和708之间的间距最小化的金属丝、松紧带、螺旋弹簧或任何其他力学机构。

构件702具有纵向轴线710并且包括第一端和与第一端相对的第二端。构件710的第一端包括外表面连接器712，所述外表面连接器712提供与沿着井孔在接头连接部700之上的区段的连接。在这个实例中，外表面连接器712包括用于将扭矩从转子的输出轴(未示出)传递到接头连接部700的多边形、螺纹或花键连接器。构件702的第二端包括与中间构件704联接的凹槽(例如，大致向内的凹陷部)。所述凹槽基本上横向延伸穿过在构件702的第二端处的半凹穴形开口。

构件708具有纵向轴线714并且包括第一端和与第一端相对的第二端。构件708的第一端包括与中间构件706联接的凸榫(例如，大致向外的突出部)。凸榫基本上横向延伸穿过在构件708的第一端处的半球形突出部。构件708的第二端包括外表面连接器716，所述外表面连接器716提供与沿着井孔在接头连接部700之下的区段的连接。在这个实例中，外表面连接器716包括用于将扭矩从接头连接部700传递到驱动轴组件的驱动轴(未示出)的多边形、螺纹或花键连接器。

尽管图7的实例描述了利用外表面连接器712和外表面连接器716进行定向的接头连接部700，所述外表面连接器712提供与沿着井孔在接头连接部700之上的区段的连接，所述外表面连接器716提供与沿着井孔在接头连接部700之下的区段的连接，但是应注意，方向是可互换的。在替代实施方案中，外表面连接器712提供与沿着井孔在接头连接部700之下的区段的连接，并且外表面连接器716提供与沿着井孔在接头连接部700之上的区段(诸如电机或其他工具部件)的连接。

类似于以上参考图4所述的中间构件，中间构件704和706中的每一个在第一端处包括凸榫(例如，大致向外的突出部)并且在中间构件704和706的第二端处包括凹槽(例如，大致向内的凹陷部)。串联连接的四个构件702、704、706和708包括三个回转接头，所述回转接头将构件联接在一起，同时提供一定的移动自由度以允许构件相对于彼此移动。具有其三个回转接头的接头连接部700的构型允许在三维空间中的三个移动自由度。应注意，接头连接部700的构件702、704、706和708并不都沿着同一个中心线对齐。例如，构件702的纵向轴线710从构件708的纵向轴线714偏移。

尽管图3-7中的实施方案的每个构件包括一个凸榫和凹槽，但是其他实施方案可包括多个凸榫和凹槽。例如，图8是示出每个构件具有三个凸榫和凹槽的接头连接部的构型的透视图。在这个图中，可以看出，构件802的第一端包括与相邻构件806联接的三个凸榫804(例如，大致向外的突出部)。凸榫804基本上横向延伸穿过在构件802的第一端处的半球形突出部。构件806包括与构件802联接的三个凹槽808(例如，大致向内的凹陷部)。凹槽808基本上横向延伸穿过在构件806的端部处的半凹穴形开口。凸榫和凹槽的这种数量增长增加了构件之间的配合面积并且增加了接头连接部的扭矩容量。

图9是示出根据本发明的各种实施方案的接头组件的一些方法的流程图。可实现许多实施方案，例如，方法900可在方框902处开始，在所述方框902处将中间构件定位在第一端构件与第二端构件之间。例如，第一端构件在第一端中包括凹槽并且包括由第一端构件的纵向轴线贯穿的孔。第二端构件在第一端中包括凸榫并且还包括由第二端构件的纵向轴线贯穿的孔。每个中间构件在第一端中包括凹槽并且在第二端中包括凸榫，所述凹槽和所述凸榫基本上彼此垂直地定向，并且每个中间构件还包括由每个相应的中间构件的纵向轴线贯穿的孔。

在方框902处，通过使联接元件沿着构件的纵向轴线穿过孔来将第一端构件联接到第二端构件。可以使用联接元件来施加压缩力，以便在存在沿着第一端构件、第二端构件或中间构件中的至少一个的纵向轴线分布的拉伸载荷的情况下减小第一构件、第二构件与中间构件之间的间距。在替代实施方案中，可以在使用联接元件联接第一端构件和第二端构件之前，将第三中间构件定位在第一端构件与第二端构件之间。类似于其他中间构件，第三中间构件在第一端中包括凹槽并且在第二端中包括凸榫，所述凹槽和所述凸榫基本上彼此垂直地定向，并且第三中间构件还包括由每个相应的中间构件的纵向轴线贯穿的孔。

在方框906处，将用于将扭矩传送到第二接头的第一接头联接到第一构件或第二构件的第二端以便与其一起旋转，所述第一接头可围绕旋转轴线旋转并且所述第二接头可围绕旋转轴线以圆形路径旋转。例如，一个端构件联接到井下接头，并且可围绕诸如与钻头相关联的固定旋转轴线旋转。另一个构件连接到动力区段中的转子并且可围绕固定旋转轴线以圆形路径旋转。因此，井下电机组件的动力区段中的作为输入提供给一个构件的偏心运动可作为同心动力通过另一个构件传递到钻头。在方框908处，可以使第一构件和第二构件旋转以便沿着非对齐的纵向轴线传递扭矩。

如本公开所述，等速接头可具体化为具有以下的设备：第一构件，所述第一构件在第一构件的第一端中具有凹槽并且具有由第一构件的纵向轴线贯穿的孔；第二构件，所述第二构件在第二构件的第一端中具有凸榫并且具有由第二构件的纵向轴线贯穿的孔；以及两个中间构件，所述两个中间构件定位在第一构件与第二构件之间。每个中间构件在第一端中包括凹槽并且在中间构件的第二端中包括凸榫，其中每个中间构件包括由每个中间构件的纵向轴线贯穿的孔。每个中间构件的第一端中的凹槽和第二端中的凸榫彼此不对齐地定向。所述设备包括机械地联接第一构件和第二构件的联接元件，其中联接元件横穿由第一构件、第二构件和中间构件的纵向轴线贯穿的孔。在一些实施方案中，所述设备包括定位在第一构件与第二构件之间的第三中间构件，所述第三中间构件在第一端中具有凹槽并且在第二端中具有凸榫。第三中间构件包括由第三中间构件的纵向轴线贯穿的孔。第三中间构件的第一端中的凹槽和第二端中的凸榫基本上彼此垂直地定向。

第一构件和中间构件的凹槽可基本上横向延伸穿过第一构件和中间构件的第一端中的凹进部分。以类似的方式，第二构件的凸榫基本上横向延伸穿过第二构件的第一端中的突出部，并且其中两个中间构件的凸榫基本上横向延伸穿过两个中间构件的第二端中的突出部。第一构件或第二构件的第一端中的凹槽以回转接头模式与一个中间构件的第二端中的凸榫接合。一个中间构件的第一端中的凹槽也与另一个中间构件的第二端中的凸榫接合。以这种方式，第一构件和第二构件中的至少一个的第二端提供与井下电机的连接，以用于将扭矩从电机传递到所述设备。

在另一个实施方案中，等速接头也可具体化为用于传送扭矩的设备，所述设备包括：第一构件，所述第一构件在第一构件的第一端中具有凹槽并且具有由第一构件的纵向轴线贯穿的孔；第二构件，所述第二构件在第二构件的第一端中具有凸榫并且具有由第二构件的纵向轴线贯穿的孔；以及两个中间构件，所述两个中间构件定位在第一构件与第二构件之间。每个中间构件在第一端中具有凹槽并在中间构件的第二端中具有凸榫，并且还包括由每个中间构件的纵向轴线贯穿的孔。每个中间构件的第一端中的凹槽和第二端中的凸榫基本上彼此垂直地定向。所述设备还包括可围绕旋转轴线旋转的第一接头，所述第一接头用于从可围绕轴线以圆形路径旋转的第二接头传送扭矩，其中第一构件或第二构件的第二端联接到第一接头以便与其一起旋转。在一些实施方案中，所述设备包括定位在第一构件与第二构件之间的第三中间构件，所述第三中间构件在第一端中具有凹槽并且在第二端中具有凸榫。第三中间构件包括由第三中间构件的纵向轴线贯穿的孔。第三中间构件的第一端中的凹槽和第二端中的凸榫基本上彼此垂直地定向。

联接元件机械地联接第一构件和第二构件，其中联接元件沿着第一构件、第二构件和中间构件的纵向轴线横穿孔。联接元件包括用于在第一构件与第二构件之间施加压缩力的金属丝。在联接元件与联接元件所横穿的孔之间提供间隙，所述间隙至少部分地基于所期望的轴线的最大偏心距。

第一构件或第二构件的第二端提供与井下电机的连接，以用于将扭矩从电机传递到所述设备。连接部包括多边形、螺纹或花键连接部。以这种方式，当构件和中间构件的凸榫和凹槽以回转接头模式彼此接合时，扭矩可以从电机传递到所述设备。

概括地说，本文所述的等速接头将向井下提供比利用常规接头组件可获得的扭矩更大的扭矩。因此，可实现更高的可靠性、更快的操作速度以及因此更高的客户满意度。

尽管已参考特定示例性实施方案描述了本发明，但是显而易见的是，在不脱离本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可对这些实施方案做出各种修改和变化。因此，本说明书和附图应被视为具有说明性意义而非限制性意义。

在本说明书中，对“一个(one)实施方案”或“一个(an)实施方案”或者参考“一个(one)实例”或“一个(an)实例”的参考意指所参照的特征被包括或可包括在本发明的至少一个实施方案或实例中。对本说明书中“一个(an)实施方案”或“一个(one)实施方案”或者“一个(one)实例”或“一个(an)实例”的单独参考并不旨在一定是指同一个实施方案或实例；然而，此类实施方案并非相互排斥的，除非这样说明或者如受益于本公开的本领域的普通技术人员将显而易见的。因此，本公开包括本文所述的实施方案和实例的各种组合和/或整合，以及如限定在基于本公开的所有权利要求和此类权利要求的所有法律等效物的范围内的其他实施方案和实例。

尽管已参考特定示例性实施方案描述了实施方案，但是显而易见的是，在不脱离本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可对这些实施方案做出各种修改和变化。因此，本说明书和附图应被视为具有说明性意义而非限制性意义。形成本文一部分的附图借助于说明且非限制的方式来展示其中可以实践本主题的具体实施方案。充分详细地描述所示出的实施方案以使本领域技术人员能够实践本文公开的教示。可使用并由此导出其他实施方案，使得可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构上和逻辑上的替代和改变。因此，不应以限制性意义来理解本详述，并且各种实施方案的范围仅通过随附权利要求书连同此类权利要求书授权的等效物的全部范围来限定。

可在本文个别地和/或共同地通过术语“发明”来参照本发明主题的此类实施方案，这仅仅是为了方便并且不旨在将本申请的范围自动限制到任何单个发明或发明概念(如果实际上公开了多于一个发明或发明概念)。因此，尽管本文已说明并描述了具体的实施方案，但应了解，计划来实现相同目的的任何布置可代替所示出的具体实施方案。本公开旨在涵盖各种实施方案的任何和所有改进或变化。本领域的技术人员在回顾以上描述之后将明白以上实施方案和本文未特别描述的其他实施方案的组合。

Claims (20)

1.一种设备，其包括：

第一构件，所述第一构件在所述第一构件的第一端中具有凹槽并且具有由所述第一构件的纵向轴线贯穿的孔；

第二构件，所述第二构件在所述第二构件的第一端中具有凸榫并且具有由所述第二构件的纵向轴线贯穿的孔；

两个中间构件，所述两个中间构件定位在所述第一构件与所述第二构件之间，每个中间构件在第一端中具有凹槽并且在所述中间构件的第二端中具有凸榫，其中每个中间构件包括由每个中间构件的纵向轴线贯穿的孔，并且其中每个中间构件的所述第一端中的所述凹槽和所述第二端中的所述凸榫彼此不对齐地定向；以及

联接元件，所述联接元件机械地联接所述第一构件和所述第二构件，其中所述联接元件横穿由所述第一构件、所述第二构件和所述中间构件的所述纵向轴线贯穿的所述孔。

2.如权利要求1所述的设备，其还包括：

第三中间构件，所述第三中间构件定位在所述第一构件与所述第二构件之间，所述第三中间构件在第一端中具有凹槽并且在第二端中具有凸榫，其中所述第三中间构件包括由所述第三中间构件的纵向轴线贯穿的孔，并且其中所述第三中间构件的所述第一端中的所述凹槽和所述第二端中的所述凸榫基本上彼此垂直地定向。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述第一构件和所述中间构件的所述凹槽基本上横向延伸穿过所述第一构件和所述中间构件的所述第一端中的凹进部分。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述第二构件的所述凸榫基本上横向延伸穿过所述第二构件的所述第一端中的突出部，并且其中所述两个中间构件的所述凸榫基本上横向延伸穿过所述两个中间构件的所述第二端中的突出部。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述第一构件和所述第二构件中的至少一个的第二端提供与井下电机的连接，以用于将扭矩从所述电机传递到所述设备。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述第一构件的所述第一端中的所述凹槽以回转接头模式与所述中间构件中的一个的所述第二端中的所述凸榫接合。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述第二构件的所述第一端中的所述凸榫以回转接头模式与所述中间构件中的一个的所述第一端中的所述凹槽接合。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述中间构件中的一个的所述第一端中的所述凹槽与所述中间构件中的另一个的所述第二端中的所述凸榫接合。

9.一种用于传送扭矩的设备，其包括：

第一构件，所述第一构件在所述第一构件的第一端中具有凹槽并且具有由所述第一构件的纵向轴线贯穿的孔；

第二构件，所述第二构件在所述第二构件的第一端中具有凸榫并且具有由所述第二构件的纵向轴线贯穿的孔；

两个中间构件，所述两个中间构件定位在所述第一构件与所述第二构件之间，每个中间构件在第一端中具有凹槽并且在所述中间构件的第二端中具有凸榫，其中每个中间构件包括由每个中间构件的纵向轴线贯穿的孔，并且其中每个中间构件的所述第一端中的所述凹槽和所述第二端中的所述凸榫基本上彼此垂直地定向；

联接元件，所述联接元件用于机械地联接所述第一构件和所述第二构件，其中所述联接元件沿着所述第一构件、所述第二构件和所述中间构件的所述纵向轴线横穿所述孔；以及

第一接头，所述第一接头可围绕旋转轴线旋转，所述第一接头用于从可围绕所述轴线以圆形路径旋转的第二接头传送扭矩，其中所述第一构件或所述第二构件的第二端联接到所述第一接头以便与其一起旋转。

10.如权利要求9所述的设备，其还包括：

第三中间构件，所述第三中间构件定位在所述第一构件与所述第二构件之间，所述第三中间构件在所述第三中间构件的第一端中具有凹槽并且在第二端中具有凸榫，其中所述第三中间构件包括由所述第三中间构件的纵向轴线贯穿的孔，并且其中所述第三中间构件的所述第一端中的所述凹槽和所述第二端中的所述凸榫基本上彼此垂直地定向。

11.如权利要求9所述的设备，其中所述联接元件包括用于在所述第一构件与所述第二构件之间施加压缩力的金属丝。

12.如权利要求9所述的设备，其中在所述联接元件与所述联接元件所横穿的所述孔之间提供间隙。

13.如权利要求9所述的设备，其中所述间隙至少部分地基于所期望的轴线的最大偏心距。

14.如权利要求9所述的设备，其中所述第一构件或所述第二构件的所述第二端提供与井下电机的连接，以用于将扭矩从所述电机传递到所述设备。

15.如权利要求9所述的设备，其中所述连接部包括多边形、螺纹或花键连接部。

16.如权利要求9所述的设备，其中所述第二构件的所述第一端中的所述凸榫以回转接头模式与所述中间构件中的一个的所述第一端中的所述凹槽接合。

17.一种方法，其包括：

将两个中间构件定位在第一构件与第二构件之间，其中所述第一构件包括在所述第一构件的第一端中的凹槽和由所述第一构件的纵向轴线贯穿的孔，其中所述第二构件包括在所述第二构件的第一端中的凸榫和由所述第二构件的纵向轴线贯穿的孔，并且其中所述中间构件中的每一个在所述中间构件的第一端中包括凹槽并且在第二端中包括凸榫，所述凹槽和所述凸榫基本上彼此垂直地定向，所述中间构件各自包括由相应的中间构件的纵向轴线贯穿的孔；

通过穿过联接元件将所述第一构件联接到所述第二构件，所述联接元件沿着所述第一构件、所述第二构件和所述两个中间构件的所述纵向轴线横穿所述孔；以及

将可围绕旋转轴线旋转的用于传送扭矩的第一接头联接到可围绕所述旋转轴线以圆形路径旋转的第二接头，其中所述第一构件或所述第二构件的第二端联接到所述第一接头以便与其一起旋转。

18.如权利要求17所述的方法，其还包括：

使用所述联接元件来施加压缩力，以便在存在沿着所述第一构件、所述第二构件或所述中间构件中的至少一个的所述纵向轴线分布的拉伸载荷的情况下减小所述第一构件、所述第二构件与所述中间构件之间的间距。

19.如权利要求17所述的方法，其还包括：

在将所述第一构件联接到所述第二构件之前，将第三中间构件定位在所述第一构件与所述第二构件之间，其中所述第三中间构件在所述第三中间构件的第一端中包括凹槽并且在第二端中包括凸榫，其中所述第三中间构件包括由所述第三中间构件的纵向轴线贯穿的孔，并且其中所述第三中间构件的所述第一端中的所述凹槽和所述第二端中的所述凸榫基本上彼此垂直地定向。

20.如权利要求17所述的方法，其还包括：

使所述第一构件和所述第二构件旋转以便沿着非对齐的纵向轴线传递扭矩。