[發(fā)明專利]斜盤柱塞式旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110254968.3
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102953682A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 聶云飛;孫浩玉;吳仲華;張輝;朱杰然;魯金峰;孫振剛;周鵬;周福剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢熑喂?37107
• 代理人: 侯華頌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油勘探開發(fā)領(lǐng)域，更具體的說是一種斜盤柱塞式旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具能夠控制井眼軌跡，實現(xiàn)導向鉆井，即控制井眼按照預設的斜度和方位鉆進。中國專利公開號CN201221315公開了一種“鉆井器的旋轉(zhuǎn)導向裝置”。其主要包括上接頭、定向鍵、鎖定機構(gòu)、導向塊控制機構(gòu)。其中的鎖定機構(gòu)設置在轉(zhuǎn)動軸和異徑套之間，導向塊控制機構(gòu)包括導向塊控制連桿、軸承、壓蓋、六方套和下接頭，導向塊控制連桿一端連接導向塊，導向塊控制連桿一端連接壓蓋，壓蓋采用軸承、緊固件連接六方套和下接頭。該裝置的工作原理借鑒了國外工具，特別適用硬地層鉆井的井眼軌跡控制和地下穿越通道的軌跡控制。但是該鉆井工具使用了卡瓦作為鎖定機構(gòu)，結(jié)構(gòu)復雜，容易出現(xiàn)無法解鎖的情況，影響工具性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)更簡單、工作更可靠的斜盤柱塞式旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具。

本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

芯軸與上、下接頭組合為整體結(jié)構(gòu)后，芯軸外部形成環(huán)形槽；測控短節(jié)和外殼體組合后，整體套裝在芯軸的環(huán)形槽外周邊，其上、下端分別與上接頭和下接頭構(gòu)成旋轉(zhuǎn)密封配合，并與芯軸外構(gòu)成密閉的環(huán)形空間；在芯軸外的環(huán)形空間內(nèi)自上而下設有軸承組、發(fā)電機、扭矩發(fā)生器和測控儀器、斜盤、至少三個沿芯軸對稱分布的柱塞總成、配流盤、液壓管線、活塞總成，其中：發(fā)電機轉(zhuǎn)子和定子分別與芯軸和測控短節(jié)固聯(lián)；扭矩發(fā)生器與測控儀器分置在芯軸的兩側(cè)，扭矩發(fā)生器的驅(qū)動齒輪與斜盤連接配合；柱塞總成的柱塞與斜盤斜面旋轉(zhuǎn)配合，柱塞總成的缸體與芯軸固聯(lián)；配流盤周邊與外殼體固聯(lián)，并沿芯軸對稱分布著與柱塞總成對應的配流孔；液壓管分別與柱塞總成對應配合，其一端穿過配流盤的配流孔與柱塞總成對接配合，另一端與活塞總成連接；活塞總成分別與液壓管對應配合，并沿芯軸外壁徑向分布在外殼體下部。

所述外殼體是由外殼和本體組成，本體與下接頭對合部設有軸承組，活塞設置在本體上。

所述活塞總成的活塞外裝有活塞彈簧；所述柱塞總成還包括與柱塞底部配合的柱塞彈簧。

本體上沿軸向預制有導流通道和活塞腔，活塞腔內(nèi)設有油壓補償活塞、彈簧和鎖緊帽，導流通道與液壓管外部的環(huán)形空腔貫通。

在斜盤與芯軸的結(jié)合部增設軸承，與上接頭對接的軸承組設有密封墊。

所述發(fā)電機帶有穩(wěn)壓器。

本發(fā)明的突出優(yōu)點在于：導向機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、對井眼的控制精度高，工作可靠，適用范圍更加廣泛。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種典型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1在A-A處的剖視圖；

圖3是圖1在B-B處的剖視圖；

圖4是圖1在C-C處的剖視圖；

圖中：1.上接頭，2.軸承組，3.發(fā)電機，4.測控短節(jié)，5.扭矩發(fā)生器，6.測控儀器，7.驅(qū)動齒輪，8.斜盤，9.柱塞，10.缸體，11.柱塞彈簧，12.配流盤，13.殼體，14.液壓管線，15.活塞，16.活塞彈簧，17.泄壓孔，18.本體，19.下接頭，20.油壓補償活塞，21.補償彈簧，22.鎖緊帽，23.配流孔，24.軸承，25.芯軸。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。

參照附圖1、圖2、圖3和圖4，一種斜盤柱塞式旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具，芯軸25下端帶有下接頭，上端與上接頭1連接。芯軸25貫穿并通過軸承組2連接測控短節(jié)4、殼體13和?本體18，本體18上裝有活塞15。在芯軸25與殼體13之間還依次安裝有斜盤8、缸體10、配流盤12，斜盤8與芯軸25通過軸承24連接，缸體10固定在芯軸25上，配流盤12固定在殼體13內(nèi)。缸體10內(nèi)裝有柱塞9和柱塞彈簧11，柱塞9兩端分別與柱塞彈簧11和斜盤8接觸。配流盤12上設有配流孔23，配流孔23通過液壓管線14與活塞15下部連接。測控短節(jié)4內(nèi)部通過導線依次連接有發(fā)電機3、測控儀器6、扭矩發(fā)生器5，扭矩發(fā)生器5與斜盤8通過驅(qū)動齒輪7連接。活塞15外圓上裝有活塞彈簧16。本體18上裝有油壓補償活塞20、彈簧21和鎖緊帽22。

在實際使用時，上接頭1的上部連接鉆具，下接頭19連接鉆頭。芯軸25與上接頭1下部連接后貫穿殼體13、測控短節(jié)4、本體18的內(nèi)部，兩端裝有軸承組2，使芯軸25與殼體13、測控短節(jié)4、本體18能夠相對轉(zhuǎn)動，鉆井液由中空的芯軸25內(nèi)腔流過，使用時芯軸25下端與鉆頭連接。測控短節(jié)4與殼體13上端連接，測控短節(jié)4內(nèi)部裝有發(fā)電機3、測控儀器6、扭矩發(fā)生器5。發(fā)電機3為工具提供所需電力。測控儀器6能夠測量旋轉(zhuǎn)導向鉆井過程中所需的井斜、方位等參數(shù)，并發(fā)出控制指令控制扭矩發(fā)生器5的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角位置。斜盤8與芯軸25之間通過安裝軸承24實現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動，扭矩發(fā)生器5與斜盤8通過驅(qū)動齒輪7連接，能夠按照測控儀器6的指令控制斜盤8的高邊旋轉(zhuǎn)到指定的轉(zhuǎn)角位置，相對于井眼靜止不動。缸體10與芯軸25連接后能夠一起轉(zhuǎn)動。缸體10下部裝有配流盤12，配流盤12與殼體13固定在一起。殼體13下端與本體18連接在一起，殼體13內(nèi)充滿液壓油。配流盤12上的配流孔23通過液壓管線14與本體18側(cè)面的活塞15下部相連接，活塞15和配流孔23的數(shù)量同為3個。在工作時，斜盤8相對于井眼是保持靜止的，缸體10相對斜盤8順時針轉(zhuǎn)動，只有柱塞9經(jīng)過斜盤8高邊時才能夠壓縮液壓油，產(chǎn)生高壓油，因此只有與斜盤8高邊在同一側(cè)的活塞15能夠在高壓油的作用下伸出，并推靠井壁給鉆頭產(chǎn)生一個指定方向的側(cè)向的切削分力，從而實現(xiàn)導向鉆井的功能。當停止工作，在活塞彈簧16的作用下，活塞15縮回，油壓由泄壓孔17泄掉。本體18下端有油壓補償活塞20，以保證內(nèi)部油壓與外部壓力之間的平衡，油壓補償活塞20通過鎖緊帽22壓縮補償彈簧21的方式來實現(xiàn)壓力變化時的往復運動。