CN101858198B - 一种用于井下纠偏的可控液压动力集成单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于井下纠偏的可控液压动力集成单元。主要解决现有的井下控制工具液压纠偏系统无法满足井下高温、高压、重载、空间狭小的环境的问题。其特征在于：所述的油箱(9)、柱塞泵(1)、油缸(7)均固定在集成模板(11)上，油箱(9)与柱塞泵(1)的吸油口、油缸(7)与柱塞泵(1)的排油口、油缸(7)与油箱(9)通过油路相连，且其油路均在集成模板(11)内部，所述的油缸(7)的端部连接导向推力斜块(10)。该用于井下纠偏的可控液压动力集成单元的各元件集成在一块模板上，省去了油管，具有能够适应高温、高压、高冲击、重载的工作环境、节省空间的特点。

Description

一种用于井下纠偏的可控液压动力集成单元

技术领域：

本发明涉及石油天然气勘探钻井作业的井下导向装置，特别涉及自动垂直钻井工具中用于井下纠偏的可控液压动力集成单元。

背景技术：

在石油天然气钻井中，常需要钻直井，但在高陡构造地区，由于下部钻具组合受到地层造斜力的影响，常常引起井斜，使井眼偏离预定轨道。通常所采用的钟摆钻具组合或吊打等方法，都是一种以牺牲钻井速度换取井眼质量的消极方法，而且往往不能有效控制井斜。而带有井下纠偏工具的自动垂直钻井系统则能够有效突破上述技术瓶颈，使钻井速度及井眼质量能够同时保证。目前常用的可靠的防止井眼偏斜且不影响高速钻进的方法是：当井眼轨迹发生偏斜时在近钻头处给钻挺施加可控的侧向组合推力，使其回归到预定轨道，该侧向纠斜力通常是通过井下控制工具的液压系统驱动导向推力块，使其推靠在井壁上产生的。因此，在近钻头处周向布置3～5个这种系统，其形成的可控的组合推力作用于井壁上，井壁的反作用力就能使井眼轨迹回到正确位置。但由于钻井井下高温、高压、强载荷的工作环境及狭小空间的限制，单纯用分立元件构成液压纠偏系统比较困难，也不能用油管作为液压系统的油路。

发明内容：

为了克服现有的井下控制工具液压纠偏系统无法满足井下高温、高压、重载、空间狭小的环境的不足，本发明提供一种用于井下纠偏的可控液压动力集成单元，该用于井下纠偏的可控液压动力集成单元的各元件集成在一块模板上，省去了油管，具有能够适应高温、高压、高冲击、重载的工作环境、节省空间的特点，极大提高了系统的可靠性。

本发明的技术方案是：一种用于井下纠偏的可控液压动力集成单元，包括油箱、柱塞泵、油缸，所述的油箱、柱塞泵、油缸均固定在集成模板上，油箱与柱塞泵的吸油口、油缸与柱塞泵的排油口、油缸与油箱通过油路相连，且其油路均在集成模板内部，所述的油缸的端部连接导向推力斜块。

所述的柱塞泵与油缸之间的油路上还设有蓄能器、电磁阀。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，油箱、柱塞泵、油缸均固定在集成模板上，且其相连的油路均设在集成模板内部，省去了常规的油管，油路是通过在集成模板内部钻孔后封堵孔的端部而成，因此，该液压动力集成单元能够适应井下狭小的空间，并且可以适应高温、高压、高冲击、重载的工作环境。同时，该液压动力集成单元做相应的改动后也可应用于其他井下控制导向工具合或系统中。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是沿图1中A-A的剖视图；

图3是沿图1中K-K的剖视图；

图4是沿图1中B-B的剖视图；

图5是本发明的液压系统原理图。

图中1-柱塞泵，2-吸油单向阀，3-回油单向阀，4-溢流阀，5-安全阀，6-电磁阀，7-油缸，8-蓄能器，9-油箱，10-导向推力斜块，11-集成模板。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1结合图2、图3、图4、图5所示，一种用于井下纠偏的可控液压动力集成单元，包括油箱9、柱塞泵1、油缸7，所述的油箱9、柱塞泵1、油缸7均固定在集成模板11上，柱塞泵1的吸油口有吸油单向阀2、回油口有回油单向阀3，油箱9与柱塞泵1的吸油口、油缸7与柱塞泵1的排油口、油缸7与油箱9通过油路相连，且其油路均在集成模板11内部，通过在集成模板11内钻孔后封堵孔的端部而形成，所述的油缸7的端部连接导向推力斜块10，导向推力斜块10外侧与井壁接触。在柱塞泵1与油缸7间的油路上还设有溢流阀4、安全阀5、电磁阀6、蓄能器8，溢流阀4的作用是使系统保持恒定的压力，一般压力为0-40Mpa；安全阀5的作用是在系统出现故障的时候，利用提钻时井壁对导向推力斜块10的的径向推力使系统压力增加，迫使安全阀5开启将液压系统卸荷；电磁阀6的作用是可以调节油缸7的推力，一般推力为0-50KN；蓄能器可以在油缸有泄漏时及时补充油量以保证油缸7的推力稳定。

该液压动力集成单元将液压控制系统的全部元件均安装在集成模板11上，其尺寸足以安装在井眼轨迹井下自动纠斜工具的活套中，当井眼轨迹发生偏斜时，其靠近井壁一侧的柱塞泵1伸出，打开回油单向阀3进行排油，控制油缸7顶出，从而推动导向推力斜块10，作用于井壁而产生侧向推力，迫使井眼轨迹回到预定的方向。一般可在钻柱近钻头附近周向布置3-5个该液压动力集成单元，这样，可保证当钻头钻进方向产生偏斜时，通过导向推力块10与井壁的作用均可以使其回归到预定轨道，从而保证了井眼轨迹的质量。

Claims (1)

1.一种用于井下纠偏的可控液压动力集成单元，其特征在于，包括柱塞泵(1)、吸油单向阀(2)、溢流阀(4)、安全阀(5)、电磁阀(6)、油缸(7)、蓄能器(8)、油箱(9)、导向推力斜块(10)、集成模板(11)，所述的油箱(9)、柱塞泵(1)、油缸(7)均固定在集成模板(11)上，所述柱塞泵(1)的吸油口设有吸油单向阀(2)，所述柱塞泵(1)的回油口有回油单向阀(3)，所述油箱(9)与柱塞泵(1)的吸油口、油缸(7)与柱塞泵(1)的排油口、油缸(7)与油箱(9)通过油路相连，且这些油路均在集成模板(11)内部，通过在集成模板(11)内钻孔后封堵孔的端部而形成，所述油缸(7)的端部连接有导向推力斜块(10)，导向推力斜块(10)外侧与井壁接触；在柱塞泵(1)与油缸(7)间的油路上还设有溢流阀(4)、安全阀(5)、电磁阀(6)和蓄能器(8)，溢流阀(4)的作用是使系统保持恒定的压力，压力值为0-40Mpa；安全阀(5)的作用是在系统出现故障的时候，利用提钻时井壁对导向推力斜块(10)的径向推力使系统压力增加，迫使安全阀(5)开启将液压系统卸荷；电磁阀(6)的作用是可以调节油缸(7)的推力，推力为0-50KN；蓄能器可以在油缸有泄漏时及时补充油量以保证油缸(7)的推力稳定；该液压动力集成单元将液压控制系统的全部元件均安装在集成模板(11)上，其尺寸足以安装在井眼轨迹井下自动纠斜工具的活套中，当井眼轨迹发生偏斜时，其靠近井壁一侧的柱塞泵(1)伸出，打开回油单向阀(3)进行排油，控制油缸(7)顶出，从而推动导向推力斜块(10)，作用于井壁而产生侧向推力，迫使井眼轨迹回到预定的方向；在钻柱近钻头附近周向布置3-5个该液压动力集成单元，这样，可保证当钻头钻进方向产生偏斜时，通过导向推力斜块(10)与井壁的作用均可以使其回归到预定轨道，从而保证了井眼轨迹的质量。