[實用新型]一種鉆頭導向式新型鉆井工具

有效

• 申請號: 201820686899.0
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN208396654U
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 郭亮;蔡鵬;王昊;張慶茂;陳飛
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: E21B7/06
• 分類號: E21B7/06;E21B7/08
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本實用新型涉及石油鉆井設備技術領域，具體涉及一種鉆頭導向式新型鉆井工具,其主要包括：上接頭、非旋轉外殼、斜盤式單柱塞泵、液壓控制系統集成模塊、萬向聯軸器、液壓缸動力執行機構、可彎外殼和下接頭；所述上接頭與旋轉鉆桿相連，通過下接頭連接鉆頭；所述液壓缸動力執行機構包括上支撐座、液壓缸和下支撐座；本實用新型通過將三個液壓缸分別與上支撐座鉸接和下支撐座球鉸，構成三自由度RPS并聯機構，通過三個液壓缸活塞桿伸出量的組合變化帶動下支撐座在360°任意方向上偏轉，且通過萬向聯軸器將鉆桿的旋轉運動傳遞給鉆頭；具有軌跡平緩、造斜能力大的特點。

技術領域

本實用新型涉及石油鉆井設備技術領域，具體涉及一種鉆頭導向式新型鉆井工具。

背景技術

對于定向井、水平井、大位移鉆井工藝，要完成復雜井眼軌跡，尤其是實現井下閉環控制，傳統鉆井工具已不能滿足要求，必須研制新型的旋轉導向井下工具，其核心是能在旋轉狀態下，根據控制指令改變作用在鉆頭的合力或改變鉆具偏心程度的偏置導向機構。將井下可控工具和隨鉆測量工具相結合，可實現井眼軌跡控制的幾何導向或地質導向。目前常用的旋轉導向鉆井工具有貝克休斯公司的Auto Trak系統、斯倫貝謝公司的Powerdriver系統、Sperry-Sun公司的Geo-Pilot系統。前面兩種均是采用推靠式，通過液壓系統控制均布在鉆桿周圍的三個支撐翼肋，三個支撐翼肋伸出和縮回來實現鉆桿角度的偏斜，從而實現導向鉆井。這種推靠式系統造斜率高，但是鉆頭受到的側向載荷大，使鉆頭和鉆頭軸承磨損更加嚴重，鉆頭的使用壽命降低，并且軌跡波動較大。Geo-Pilot系統是一種指向式導向鉆井系統，靠兩個偏心環組成的偏心裝置使鉆頭驅動軸彎曲，從而使鉆頭偏離井眼軸線，達到定向鉆井效果。這種系統鉆頭側向載荷小，軌跡平緩，但是造斜率低。

發明內容

有鑒于此，為了解決現有技術中的問題，本實用新型提出一種鉆頭導向式新型鉆井工具。

本實用新型通過以下技術手段解決上述問題：

一種鉆頭導向式新型鉆井工具，包括：上接頭、非旋轉外殼、斜盤式單柱塞泵、液壓控制系統集成模塊、萬向聯軸器、液壓缸動力執行機構、可彎外殼和下接頭；所述上接頭與旋轉鉆桿相連，通過下接頭連接鉆頭；所述液壓缸動力執行機構包括上支撐座、液壓缸和下支撐座，所述上支撐座固定在非旋轉外殼上，通過軸承組二與所述上接頭的鉆桿連接；所述液壓缸包括液壓缸缸體、活塞桿和液壓缸端蓋，所述液壓缸缸體利用螺栓與上支撐座鉸接，所述活塞桿通過球鉸與下支撐座相連，三個所述液壓缸均布在所述萬向聯軸器的虛擬中心軸線的周向上；所述上接頭與非旋轉外殼之間通過軸承組一連接，并利用密封組一與外界進行隔離；所述萬向聯軸器通過固定在所述上接頭鉆桿末端的法蘭頭與鉆桿相連接，并通過螺釘與所述下接頭相連；所述可彎外殼一端與上支撐座固定，另一端通過固定在下支撐座上的鎖緊環鎖緊；所述下接頭與下支撐座通過軸承組三連接，并利用密封組二與外界進行隔離。

詳細地，還包括斜盤式單柱塞泵和液壓控制系統集成模塊，所述斜盤式單柱塞泵包括斜盤、柱塞和缸體；所述斜盤通過軸套一與所述上接頭的鉆桿固定在一起，所述上接頭的鉆桿帶動斜盤旋轉，所述斜盤的底面設置為斜坡面；所述缸體在圓周方向上均布三個與柱塞對應的柱塞腔，缸體固定在非旋轉外殼上；所述柱塞與缸體上對應的柱塞腔底部之間放置有彈簧，彈簧使所述柱塞的伸出端與所述斜盤的底面相抵配合；所述缸體與柱塞對應的柱塞腔上開設有導通口，通過油管可以將所述導通口與所述液壓控制系統集成模塊相連；三個所述單柱塞泵均布在以缸體中心軸線為中軸線的圓周上，所述上接頭的鉆桿與缸體同軸設置。