[發(fā)明專利]機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011454301.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN112360349B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田家林;葛桐旭;胡志超;楊琳;邢春雨;唐磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué);四川諧銘科技有限公司
• 主分類號(hào): E21B7/04
• 分類號(hào): E21B7/04;E21B47/024;E21B47/12
• 代理公司: 成都坤倫厚樸專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51247
• 代理人: 劉坤

1.一種機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具，其特征在于：所述機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具兩端分別與上部鉆具和下部鉆頭可拆卸螺紋連接，所述機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具包括測試短節(jié)（1）、控制裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輔助部分；

所述測試短節(jié)（1）同時(shí)作為機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具的上接頭，內(nèi)部與芯軸（4）通過螺紋連接；所述測試短節(jié)（1）具有測試方位角、工具面角、井斜角功能，同時(shí)能將測試到的相關(guān)數(shù)據(jù)傳到地面；

所述控制裝置包括位于上殼體（9）內(nèi)部的偏心塊開關(guān)（10），以及限制偏心塊開關(guān)（10）軸向運(yùn)動(dòng)和徑向運(yùn)動(dòng)的平面軸承（11）和扶正軸承（8）；所述控制裝置在井身傾斜時(shí)，能夠自動(dòng)檢測并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作；

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括與母體（12）間隙配合的推塊A（14）和推塊B（16），裝配在推塊A（14）上與推塊B（16）的槽道（161）配合的推塊螺釘（15），以及允許單向?qū)ǖ膯蜗驀娮欤?3）；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)在井身傾斜時(shí)，能產(chǎn)生推靠鉆頭的徑向力，實(shí)現(xiàn)糾斜；

所述輔助部分包括與鉆頭可拆卸連接的下接頭（18），承受控制裝置以及執(zhí)行部分軸向力的串軸承（17），以及承受徑向力的TC軸承（3）；

所述偏心塊開關(guān)（10）由平面軸承（11）和扶正軸承（8）支撐在上殼體（9）內(nèi)，能相對(duì)于芯軸（4）和上殼體（9）自由轉(zhuǎn)動(dòng)；所述偏心塊開關(guān)（10）分偏心塊（103）和開關(guān)（104）兩段；

所述偏心塊（103）段相對(duì)于偏心塊開關(guān)（10）的中心線，一側(cè)為完整的圓柱筒，另一側(cè)去除，兩側(cè)不對(duì)稱；偏心塊（103）段上端和下端分別設(shè)計(jì)有裝配扶正軸承（8）和平面軸承（11）的臺(tái)階；所述開關(guān)（104）段在偏心塊（103）段完整圓柱筒的對(duì)邊開有100°的孔c（101）和孔d（102），在孔c（101）和孔d（102）周圍，開關(guān)（104）段外圓柱面上設(shè)計(jì)有裝配密封圈（19）的凹槽；

所述推塊A（14）和推塊B（16）在母體（12）軸向上相互垂直地分布兩層，分別對(duì)應(yīng)四個(gè)錯(cuò)開90°的方向；

所述母體（12）設(shè)置有兩層裝配推塊A（14）和推塊B（16）的空腔（120）；所述母體（12）正對(duì)單向噴嘴（13）的面開有對(duì)稱的孔e（121）；兩層開孔e（121）的軸線相互垂直；所述母體（12）與上殼體（9）通過螺紋連接；

所述芯軸（4）開有進(jìn)入空腔（120）的對(duì)稱的孔a（41）和對(duì)稱的孔b（42），且孔a（41）和孔b（42）的軸線相互垂直，沿芯軸（4）軸線位置與母體（12）開孔e（121）對(duì)應(yīng)；芯軸（4）開孔a（41）和孔b（42）的位置的外柱面開有環(huán)槽（410）；芯軸（4）上端、下端分別與作為工具上接頭的測試短節(jié)（1）和下接頭（18）通過螺紋相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具，其特征在于： 所述推塊A（14）和推塊B（16）為“匚”形結(jié)構(gòu)，推塊A（14）內(nèi)部一段與母體（12）間隙配合，另一段與推塊B（16）外部間隙配合，推塊B（16）內(nèi)部與母體（12）間隙配合；所述推塊A（14）和推塊B（16）上設(shè)計(jì)有單向噴嘴（13）。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具，其特征在于：所述推塊A（14）上有六顆推塊螺釘（15），推塊B（16）上對(duì)應(yīng)、配套設(shè)置有六條槽道（161），推塊螺釘（15）和槽道（161）配合限制推塊A（14）和推塊B（16）的徑向伸縮行程。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具，其特征在于：所述單向噴嘴（13）通過噴嘴外殼（132）外部的螺紋與推塊A（14）或者推塊B（16）連接；噴嘴外殼（132）內(nèi)部一段為螺紋，與噴嘴內(nèi)擋板（131）對(duì)應(yīng)、配套設(shè)置，另一段為內(nèi)花鍵槽，最小內(nèi)徑為噴嘴閥芯（133）的外徑；所述噴嘴內(nèi)擋板（131）外部為螺紋，中間開小于噴嘴閥芯（133）外徑的內(nèi)六角通孔；所述單向噴嘴（13）只允許流體流出空腔（120），限制流體流入空腔（120）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具，其特征在于：所述TC軸承（3）分別位于串軸承（17）靠近工具兩端的位置，TC軸承動(dòng)圈（31）與芯軸（4）通過連接，TC軸承靜圈（32）與上殼體（9）或者母體（12）通過螺紋連接；所述TC軸承動(dòng)圈（31）對(duì)串軸承內(nèi)圈（173）軸向限位，TC軸承靜圈（32）對(duì)串軸承外圈（171）軸向限位；串軸承擋圈A（6）同時(shí)對(duì)串軸承外圈（171）和扶正軸承外圈（81）軸向限位；串軸承內(nèi)圈（173）與芯軸（4）連接，串軸承外圈（171）與上殼體（9）和母體（12）連接。