專利名稱：滑動(dòng)推靠式導(dǎo)向鉆井工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油、天然氣鉆井的配套裝置。

背景技術(shù)：
鉆井的根本目的是采用破巖鉆井工具，破碎地層巖石，為開發(fā)地下資源形成通道，即井眼。因此，井眼質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到地下資源開發(fā)的成敗和效率的高低，也就必須對(duì)破巖鉆井、延伸井眼等井下過程進(jìn)行控制。
井眼軌跡控制是井下過程控制技術(shù)中極其重要的一個(gè)方面，是指對(duì)井眼進(jìn)行導(dǎo)向，控制井眼按設(shè)計(jì)的井斜、方位，向預(yù)定地層目標(biāo)延伸?，F(xiàn)代鉆井工程在發(fā)展的過程中，形成了多種控制井眼軌跡的工具和技術(shù)，基本可以概括為以下幾種 一、采用轉(zhuǎn)盤鉆鉆具組合，即利用經(jīng)驗(yàn)和力學(xué)分析，設(shè)計(jì)井底鉆具組合，達(dá)到控制井斜的目的。該方法的弊病是降斜效率較低、機(jī)械鉆速慢，例如用于直井糾斜用的鐘擺組合要求“輕壓吊打”，這實(shí)際上是一種以犧牲鉆井速度換取質(zhì)量，將井身質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益對(duì)立起來(lái)了的消極方法，不利于控制鉆井成本。
二、采用彎外殼井下動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)。這種方式控制精度不高，施工難度大，對(duì)鉆井液凈化要求高，形成的井眼軌跡不光滑，井眼質(zhì)量難以保證，易造成井下復(fù)雜情況，導(dǎo)致建井周期延長(zhǎng)，鉆井成本增加。
三、近年來(lái)國(guó)外發(fā)展的自動(dòng)閉環(huán)控制鉆井系統(tǒng)。例如KTB項(xiàng)目組和德國(guó)Eastman Teleco公司聯(lián)合研究開發(fā)了垂直鉆井系統(tǒng)VDS、Schlumberger Oilfield Service公司的

意大利Agip公司和美國(guó)Baker Hushes INTEQ公司聯(lián)合開發(fā)的垂直鉆井系統(tǒng)SSD等。由于自動(dòng)閉環(huán)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)是機(jī)電液一體的高技術(shù)產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)配套工具、工藝和設(shè)備的要求很高，使用維護(hù)成本極高，難以普遍推廣。
綜合上述分析來(lái)看，研制適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高，精度滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，能夠合理兼顧“經(jīng)濟(jì)”和“效率”的鉆井工具，是井眼軌跡控制技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型正是為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、高效地控制井眼軌跡，提高鉆井效率和井身質(zhì)量而設(shè)計(jì)的，其原理是利用鉆井液循環(huán)在鉆柱內(nèi)外形成的壓差，推動(dòng)直徑不同的活塞靠向井壁，對(duì)鉆頭施加連續(xù)的側(cè)向合力，并通過調(diào)整活塞推靠井壁的位置，控制井眼按設(shè)計(jì)的井斜、方位進(jìn)行延伸，本實(shí)用新型的目的就是為現(xiàn)場(chǎng)提供一種滑動(dòng)推靠式導(dǎo)向鉆井工具。
本實(shí)用新型是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它包括轉(zhuǎn)換接頭、滑套、鎖塞、導(dǎo)向活塞、穩(wěn)定活塞和心軸，心軸呈階梯狀，沿軸心加工有流道，上部加工有鎖塞槽，中部加工有導(dǎo)壓孔，將軸承與呈中空?qǐng)A柱狀的滑套和心軸順序套裝，然后把轉(zhuǎn)換接頭聯(lián)接在心軸上端，滑套本體中部圍繞其軸線均勻加工有活塞缸，將導(dǎo)向活塞與導(dǎo)向活塞缸套、穩(wěn)定活塞與穩(wěn)定活塞缸套配裝后，整體裝入活塞缸，并用壓塊壓緊，壓塊固定在滑套本體上，在活塞缸的上部、滑套本體上加工有徑向貫通的鎖塞孔，將鎖塞和彈簧順序裝入其中，鎖塞伸入心軸上部的鎖塞槽中，用擋板封堵鎖塞孔，導(dǎo)向活塞的直徑大于穩(wěn)定活塞的直徑，導(dǎo)向活塞缸套的內(nèi)徑大于穩(wěn)定活塞缸套的內(nèi)徑，滑套表面加工有流道，擋板上加工有通孔，心軸下端與鉆頭相聯(lián)，轉(zhuǎn)換接頭上端與鉆柱相聯(lián)，心軸與滑套內(nèi)壁、鎖塞孔與鎖塞、導(dǎo)向活塞與導(dǎo)向活塞缸套、穩(wěn)定活塞與穩(wěn)定活塞缸套、導(dǎo)向活塞缸套與活塞缸、穩(wěn)定活塞缸套與活塞缸采用密封配合，鉆井液循環(huán)在鉆柱內(nèi)外形成的壓差經(jīng)導(dǎo)壓孔傳遞至穩(wěn)定活塞、導(dǎo)向活塞和鎖塞，在該壓差的作用下，鎖塞壓縮彈簧沿徑向外移，脫離心軸上部的鎖塞槽，而穩(wěn)定活塞、導(dǎo)向活塞則在該壓差的作用下沿徑向外伸，推靠井壁，依靠穩(wěn)定活塞、導(dǎo)向活塞和井壁之間的摩擦力，滑套在鉆進(jìn)的過程中只沿井壁滑動(dòng)，而不隨心軸和鉆柱一起旋轉(zhuǎn)，由于導(dǎo)向活塞的直徑大于穩(wěn)定活塞的直徑，在同樣壓差的作用下，導(dǎo)向活塞推靠井壁產(chǎn)生的反作用力要大于穩(wěn)定活塞的，因此，鉆頭在心軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)破巖鉆進(jìn)的同時(shí)，受到一個(gè)由導(dǎo)向活塞和穩(wěn)定活塞推靠井壁產(chǎn)生的、沿導(dǎo)向活塞軸線指向心軸軸線的側(cè)向合力，當(dāng)需要調(diào)整該側(cè)向合力的作用方向時(shí)，先停止鉆井液循環(huán)，此時(shí)由鉆井液循環(huán)在鉆柱內(nèi)外形成的壓差消失，鎖塞在壓縮彈簧恢復(fù)力的作用下，沿徑向內(nèi)移，進(jìn)入心軸上部的鎖塞槽，然后旋轉(zhuǎn)鉆柱，帶動(dòng)心軸撥動(dòng)鎖塞，再由鎖塞撥動(dòng)滑套隨心軸一起旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)整導(dǎo)向活塞和穩(wěn)定活塞推靠井壁的位置，即可調(diào)整側(cè)向合力的作用方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的調(diào)控，而側(cè)向合力的大小通過調(diào)整鉆井液性能、導(dǎo)向活塞和穩(wěn)定活塞的直徑等參數(shù)來(lái)獲得。
本實(shí)用新型基于現(xiàn)有技術(shù)分析，利用鉆井液循環(huán)在鉆柱內(nèi)外形成的壓差，推動(dòng)直徑不同的活塞靠向井壁，在鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖鉆進(jìn)的同時(shí)，對(duì)其施加一個(gè)連續(xù)的側(cè)向合力，實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的調(diào)控，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、可控性高、適應(yīng)性強(qiáng)和鉆具受力合理等特點(diǎn)，可有效提高鉆井效率和井身質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，具有非常廣闊的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用前景。

圖1滑動(dòng)推靠式導(dǎo)向鉆井工具示意圖 圖2為圖1的A-A向剖視圖 1.轉(zhuǎn)換接頭；2.軸承；3.滑套；4.鎖塞槽；5.鎖塞；6.鎖塞孔；7.彈簧；8.擋板；9.壓塊；10.導(dǎo)壓孔；11.導(dǎo)向活塞；12.導(dǎo)向活塞缸套；13.活塞缸；14.心軸；15.穩(wěn)定活塞缸套；16.穩(wěn)定活塞 具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合說明書附圖對(duì)實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
當(dāng)采用本實(shí)用新型進(jìn)行導(dǎo)向鉆井施工時(shí)，心軸[14]呈階梯狀，沿軸心加工有流道，上部加工有鎖塞槽[4]，中部加工有導(dǎo)壓孔[10]，將軸承[2]與呈中空?qǐng)A柱狀的滑套[3]和心軸[14]順序套裝，然后把轉(zhuǎn)換接頭[1]聯(lián)接在心軸[14]上端，滑套[3]本體中部圍繞其軸線均勻加工有活塞缸[13]，將導(dǎo)向活塞[11]與導(dǎo)向活塞缸套[12]、穩(wěn)定活塞[16]與穩(wěn)定活塞缸套[15]配裝后，整體裝入活塞缸[13]，并用壓塊[9]壓緊，壓塊[9]固定在滑套[3]本體上，在活塞缸[13]的上部、滑套[3]本體上加工有徑向貫通的鎖塞孔[6]，將鎖塞[5]和彈簧[7]順序裝入其中，鎖塞[5]伸入心軸[14]上部的鎖塞槽[4]中，用擋板[8]封堵鎖塞孔[6]，導(dǎo)向活塞[11]的直徑大于穩(wěn)定活塞[16]的直徑，導(dǎo)向活塞缸套[12]的內(nèi)徑大于穩(wěn)定活塞缸套[15]的內(nèi)徑，滑套[3]表面加工有流道，擋板[8]上加工有通孔，心軸[14]下端與鉆頭相聯(lián)，轉(zhuǎn)換接頭[1]上端與鉆柱相聯(lián)，心軸[14]與滑套[3]內(nèi)壁、鎖塞孔[6]與鎖塞[5]、導(dǎo)向活塞[11]與導(dǎo)向活塞缸套[12]、穩(wěn)定活塞[16]與穩(wěn)定活塞缸套[15]、導(dǎo)向活塞缸套[12]與活塞缸[13]、穩(wěn)定活塞缸套[15]與活塞缸[13]采用密封配合。
當(dāng)采用本實(shí)用新型進(jìn)行導(dǎo)向鉆井施工時(shí)，鉆井液循環(huán)在鉆柱內(nèi)外形成的壓差經(jīng)導(dǎo)壓孔[10]傳遞至穩(wěn)定活塞[16]、導(dǎo)向活塞[11]和鎖塞[5]，在該壓差的作用下，鎖塞[5]壓縮彈簧[7]沿徑向外移，脫離心軸[14]上部的鎖塞槽[4]，而穩(wěn)定活塞[16]、導(dǎo)向活塞[11]則在該壓差的作用下沿徑向外伸，推靠井壁，依靠穩(wěn)定活塞[16]、導(dǎo)向活塞[11]和井壁之間的摩擦力，滑套[3]在鉆進(jìn)的過程中只沿井壁滑動(dòng)，而不隨心軸[14]和鉆柱一起旋轉(zhuǎn)，由于導(dǎo)向活塞[11]的直徑大于穩(wěn)定活塞[16]的直徑，在同樣壓差的作用下，導(dǎo)向活塞[11]推靠井壁產(chǎn)生的反作用力要大于穩(wěn)定活塞[16]的，因此，鉆頭在心軸[14]的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)破巖鉆進(jìn)的同時(shí)，受到一個(gè)由導(dǎo)向活塞[11]和穩(wěn)定活塞[16]推靠井壁產(chǎn)生的、沿導(dǎo)向活塞[11]軸線指向心軸[14]軸線的側(cè)向合力，當(dāng)需要調(diào)整該側(cè)向合力的作用方向時(shí)，先停止鉆井液循環(huán)，此時(shí)由鉆井液循環(huán)在鉆柱內(nèi)外形成的壓差消失，鎖塞[5]在壓縮彈簧[7]恢復(fù)力的作用下，沿徑向內(nèi)移，進(jìn)入心軸[14]上部的鎖塞槽[4]，然后旋轉(zhuǎn)鉆柱，帶動(dòng)心軸[14]撥動(dòng)鎖塞[5]，再由鎖塞[5]撥動(dòng)滑套[3]隨心軸[14]一起旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)整導(dǎo)向活塞[11]和穩(wěn)定活塞[16]推靠井壁的位置，即可調(diào)整側(cè)向合力的作用方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的調(diào)控，而側(cè)向合力的大小通過調(diào)整鉆井液性能、導(dǎo)向活塞[11]和穩(wěn)定活塞[16]的直徑等參數(shù)來(lái)獲得。
權(quán)利要求1.滑動(dòng)推靠式導(dǎo)向鉆井工具，它包括轉(zhuǎn)換接頭、滑套、鎖塞、導(dǎo)向活塞、穩(wěn)定活塞和心軸，其特征是心軸[14]呈階梯狀，沿軸心加工有流道，上部加工有鎖塞槽[4]，中部加工有導(dǎo)壓孔[10]，將軸承[2]與呈中空?qǐng)A柱狀的滑套[3]和心軸[14]順序套裝，然后把轉(zhuǎn)換接頭[1]聯(lián)接在心軸[14]上端，滑套[3]本體中部圍繞其軸線均勻加工有活塞缸[13]，將導(dǎo)向活塞[11]與導(dǎo)向活塞缸套[12]、穩(wěn)定活塞[16]與穩(wěn)定活塞缸套[15]配裝后，整體裝入活塞缸[13]，并用壓塊[9]壓緊，壓塊[9]固定在滑套[3]本體上，在活塞缸[13]的上部、滑套[3]本體上加工有徑向貫通的鎖塞孔[6]，將鎖塞[5]和彈簧[7]順序裝入其中，鎖塞[5]伸入心軸[14]上部的鎖塞槽[4]中，用擋板[8]封堵鎖塞孔[6]，導(dǎo)向活塞[11]的直徑大于穩(wěn)定活塞[16]的直徑，導(dǎo)向活塞缸套[12]的內(nèi)徑大于穩(wěn)定活塞缸套[15]的內(nèi)徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)推靠式導(dǎo)向鉆井工具，其特征是滑套[3]表面加工有流道，擋板[8]上加工有通孔，心軸[14]下端與鉆頭相聯(lián)，轉(zhuǎn)換接頭[1]上端與鉆柱相聯(lián)，心軸[14]與滑套[3]內(nèi)壁、鎖塞孔[6]與鎖塞[5]、導(dǎo)向活塞[11]與導(dǎo)向活塞缸套[12]、穩(wěn)定活塞[16]與穩(wěn)定活塞缸套[15]、導(dǎo)向活塞缸套[12]與活塞缸[13]、穩(wěn)定活塞缸套[15]與活塞缸[13]采用密封配合。
專利摘要滑動(dòng)推靠式導(dǎo)向鉆井工具，它包括轉(zhuǎn)換接頭、滑套、鎖塞、導(dǎo)向活塞、穩(wěn)定活塞和心軸，其特征是心軸沿軸心加工有流道，上部加工有鎖塞槽，中部加工有導(dǎo)壓孔，將軸承與滑套和心軸順序套裝，然后把轉(zhuǎn)換接頭聯(lián)接在心軸上端，滑套本體中部圍繞其軸線均勻加工有活塞缸，導(dǎo)向活塞的直徑大于穩(wěn)定活塞的直徑，在滑套本體上加工有徑向貫通的鎖塞孔，將鎖塞裝入其中，并伸入心軸上部的鎖塞槽中?；瑒?dòng)推靠式導(dǎo)向鉆井工具的工作原理是利用鉆井液循環(huán)在鉆柱內(nèi)外形成的壓差，推動(dòng)直徑不同的活塞靠向井壁，在鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖鉆進(jìn)的同時(shí)，對(duì)其施加一個(gè)連續(xù)的側(cè)向合力，并通過調(diào)整活塞推靠井壁的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的調(diào)控。
文檔編號(hào)E21B7/04GK201053295SQ20072002146
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者倪紅堅(jiān) 申請(qǐng)人:倪紅堅(jiān)