[發(fā)明專利]機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011454301.3
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: 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（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: E21B7/04
• 分類號: 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

本發(fā)明屬于石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具。具體技術(shù)方案為：一種機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具，機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具兩端分別與上部鉆具和鉆頭可拆卸螺紋連接；機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具包括控制裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輔助部分；控制裝置檢測井身狀態(tài)，井身發(fā)生傾斜時(shí)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作；執(zhí)行機(jī)構(gòu)在井身發(fā)生傾斜時(shí)推塊伸出，推靠井壁，產(chǎn)生推靠鉆頭的徑向力，實(shí)現(xiàn)糾斜、防斜；輔助部分傳遞鉆井必須的鉆壓和扭矩，協(xié)助控制裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功能；本發(fā)明為純機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾斜，在井下復(fù)雜多變的環(huán)境中不易失效，無需人為操作，簡單、穩(wěn)定可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具。

背景技術(shù)

在石油與天然氣鉆井過程中，隨著鉆探深度不斷的加深，巖石硬度更高，巖層軟硬分布更加不均勻，地層可鉆性更差等環(huán)境因素會(huì)給油氣鉆采帶來巨大麻煩。在豎直井鉆井作業(yè)以及定向井的豎直井段鉆井作業(yè)中，當(dāng)遇到粗粒不均的堅(jiān)硬巖層時(shí)會(huì)發(fā)生井眼偏差的情況，即產(chǎn)生井斜問題。由于地質(zhì)深度的增加和鉆井難度的加大，井眼角度和機(jī)械鉆速對鉆井效率的影響更加顯著；現(xiàn)有的糾斜鉆井系統(tǒng)都非常昂貴，并且由于存在電子設(shè)備，可靠性不高。

因此，如何實(shí)現(xiàn)高陡高斜地層的防斜快打，是本領(lǐng)域渴望解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種通過純機(jī)械式結(jié)構(gòu)、自動(dòng)控制打豎直井的機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具，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)、控制裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輔助部分；

所述測試短節(jié)同時(shí)作為機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具的上接頭，內(nèi)部與芯軸通過螺紋連接；所述測試短節(jié)具有測試方位角、工具面角、井斜角等功能，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內(nèi)部的偏心塊開關(guān)，以及限制偏心塊開關(guān)軸向運(yùn)動(dòng)和徑向運(yùn)動(dòng)的平面軸承和扶正軸承；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)包括與母體間隙配合的推塊A和推塊B，裝配在推塊A上與推塊B的槽道配合的推塊螺釘，以及允許單向?qū)ǖ膰娮?；所述?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，承受控制裝置以及執(zhí)行部分軸向力的串軸承，以及承受徑向力的TC軸承等。

優(yōu)選的，所述偏心塊開關(guān)由平面軸承和扶正軸承支撐在上殼體內(nèi)，能相對于芯軸和上殼體自由轉(zhuǎn)動(dòng)；所述偏心塊開關(guān)分偏心塊和開關(guān)兩段。

優(yōu)選的，所述偏心塊段相對于偏心塊開關(guān)的中心線，一側(cè)為完整的圓柱筒，另一側(cè)去除，兩側(cè)不對稱；偏心塊段上端和下端分別設(shè)計(jì)有裝配扶正軸承和平面軸承的臺階；所述開關(guān)段在偏心塊段完整圓柱筒的對邊開有100°的孔c和孔d，在孔c和孔d周圍，開關(guān)段外圓柱面上設(shè)計(jì)有裝配密封圈的凹槽。

優(yōu)選的，所述推塊A和推塊B為“匚”形結(jié)構(gòu)，推塊A內(nèi)部一段與母體間隙配合，另一段與推塊B外部間隙配合，推塊B內(nèi)部與母體間隙配合；所述推塊A和推塊B上設(shè)計(jì)有單向噴嘴。

優(yōu)選的，所述推塊A上有六顆推塊螺釘，推塊B上對應(yīng)、配套設(shè)置有六條槽道，推塊螺釘和槽道配合限制推塊A和推塊B的徑向伸縮行程。

優(yōu)選的，所述推塊A和推塊B在母體軸向上相互垂直的分布兩層，分別對應(yīng)四個(gè)錯(cuò)開90°的方向。

優(yōu)選的，所述單向噴嘴通過噴嘴外殼外部的螺紋與推塊A或者推塊B連接；噴嘴外殼內(nèi)部一段為螺紋，與噴嘴內(nèi)擋板對應(yīng)、配套設(shè)置，另一段為內(nèi)花鍵槽，最小內(nèi)徑為噴嘴閥芯的外徑；所述噴嘴內(nèi)擋板外部為螺紋，中間開小于噴嘴閥芯外徑的內(nèi)六角通孔；所述單向噴嘴只允許流體流出空腔，限制流體流入空腔。