CN102052057B - 孔内水压定向器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种孔内水压定向器，针对定向钻进孔内造斜机具定向技术难题，创新提出了采用重锤原理，通过压水机械定位和水压变化值来准确对孔内造斜机具进行定位，该孔内水压定向器包括与一钻杆相连的中空的通水接头和与另一钻杆相连的中空的公接头，该通水接头与公接头之间由一通水夹套相连，所述通水夹套内腔设有根据通水接头中空腔的水压大小而使通水接头的中空腔和公接头的中空腔连通或通路关闭的开合装置。本发明结构简单,操作方便，定位准确,可广泛应用于造斜段顶角大于45度的定向钻进孔内造斜机具定向。

Description

孔内水压定向器

技术领域

本发明涉及一种用于石油、煤炭、地矿、冶金、水电等行业勘探工程定向钻进孔内造斜器具，具体为一种孔内水压定向器。

背景技术

定向钻进技术已在我国石油、煤炭、地矿、冶金等行业得到广泛应用。定向钻进导向的准确性，主要取决于孔内造斜机具的定向方法与精度。目前我国定向钻进孔内造斜机具的定向主要借助高精度的测量仪器通过计算来完成，其操作繁琐且往往因仪器方位精度误差而造成定位不准。

发明内容

为了克服现有孔内造斜机具操作繁琐且定位不准的不足, 本发明旨在提供一种孔内水压定向器，它借助重锤原理，可通过压水机械定位和水压变化来准确对孔内造斜机具进行定位。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述孔内水压定向器包括与一钻杆相连的中空的通水接头和与另一钻杆相连的中空的公接头，其特点是，该通水接头与公接头之间由一通水夹套相连，所述通水夹套内腔设有根据通水接头中空腔的水压大小而使通水接头的中空腔和公接头的中空腔连通或通路关闭的开合装置。

在本发明中，所述开合装置的结构优选为，所述通水接头与所述通水夹套结合处内侧设有一限位套，该限位套朝向通水夹套一端为细颈轴, 该限位套的细颈轴上装有可相对该细颈轴转动的偏心重锤，该偏心重锤的偏心端内活动连接有重锤销，所述通水夹套内壁上设有当通水接头内水压大于某压力值P时与所述重锤销相配合连接的限位孔，所述限位套的细颈轴端与一通水活塞相连，该通水活塞的活塞杆上装有弹簧；所述通水夹套内侧开有当通水接头内水压不小于某压力值P时通水接头的中空腔和公接头的中空腔连通，当通水接头内水压小于某压力值P时通水接头的中空腔和公接头的中空腔之间通路关闭的通水孔。

进一步地，为了便于通水接头内水推动限位套移动，所述限位套朝向通水接头的一端为空腔，所述压力值P的大小为通水接头内水推动限位套右移至重锤销插入限位孔内时的水压力。

本发明的工作原理：（1）借助重锤原理，确定定向造斜机具低边与孔眼低边吻合，定向造斜机具低边即造斜机具弯接头弯曲的反方向，孔眼低边即钻孔眼倾斜后孔底平面的最低点所在位置。

（2）在通水夹套中设置开、闭两种水路状态，通过带弹簧反力的通水活塞的移动，由压水水压变化情况完成造斜机具低边定位。

（3）根据定向钻孔导向参数设计值，以孔眼低边为基准完成导斜机具的孔内定向。

（4）在完成造斜机具低边定位的同时，孔内水压定向器重锤销插入限位孔中，固定带弹簧反力的通水活塞，打开冲洗液过水通道，保证后续定向连续造斜钻进冲洗液畅通，从而达到钻进时冷却机具的目的。

本发明借助重锤原理，通过压水机械定位和水压变化情况完成孔内造斜机具低边定位，继而再以孔眼低边为基准完成导斜机具的孔内定向。定向钻进造斜机具下入孔内安装到位后，孔内水压定向器偏心重锤在重力作用下平衡铅直下垂；经钻杆向孔内水压定向器压水，水压由小到大变化并推动带弹簧反力的通水活塞位移至限制位；通过钻杆按每5度小角度转动孔内造斜机具，当造斜机具低边转到孔眼低边时，孔内水压定向器重锤销插入限位孔中，通水活塞限位并打开过水通道，再次压水时水压基本恒定（稳定流量），以此通过转动孔内造斜机具并配合压水时水压变化情况来完成孔内造斜机具低边与孔眼低边吻合定位，继而以孔眼低边为基准按设计定向参数完成导斜机具的孔内定向。所述孔内水压定向器，在完成孔内定向的同时，孔内水压定向器重锤销插入限位孔中，固定带弹簧反力的通水活塞，打开冲洗液过水通道，保证后续定向连续造斜钻进冲洗液畅通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：借助重锤原理，通过压水机械定位和水压变化来准确对孔内造斜机具进行定位，其操作简单，定位准确。可广泛用于石油、煤炭、地矿、冶金、水电等行业勘探工程定向钻进孔内造斜器具的定向。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构原理图；

图2是本发明的工作状态图。

在图中：

1-通水接头；   2-公接头；   3-限位套；   

4-偏心重锤；   5-重锤销；   6-通水活塞； 

7-弹簧；       9-通水孔；   10-限位孔；

11-通水夹套。

具体实施方式

一种孔内水压定向器，如图1所示，包括与一钻杆相连的中空的通水接头1和与另一钻杆相连的中空的公接头2，该通水接头1与公接头2之间由一通水夹套11相连，所述通水夹套11内腔设有根据通水接头1中空腔的水压大小而使通水接头1的中空腔和公接头2的中空腔连通或通路关闭的开合装置；该开合装置的结构为，所述通水接头1与所述通水夹套11结合处内侧设有一限位套3，该限位套3朝向通水接头1的一端为空腔，且限位套3朝向通水夹套11一端为细颈轴, 该限位套3的细颈轴上装有可相对该细颈轴转动的偏心重锤4，该偏心重锤4的偏心端内活动连接有重锤销5，所述通水夹套11内壁上设有当通水接头1内水压大于某压力值P时与所述重锤销5相配合连接的限位孔10，所述限位套3的细颈轴端与一通水活塞6相连，该通水活塞6的活塞杆上装有弹簧7；所述通水夹套11内侧开有当通水接头1内水压不小于某压力值P时通水接头1的中空腔和公接头2的中空腔连通，如图2所示，当通水接头1内水压小于某压力值P时通水接头1的中空腔和公接头2的中空腔之间通路关闭的通水孔9。

具体工作过程：（1）按照定向钻孔设计轨迹要求，根据钻孔测斜资料计算确定定向导斜参数。

（2）孔内水压定向器地表水压定向试验，并根据钻孔水位计算确定孔内水压定向器工作水压参数，即开通水压临界值P、闭合水压变化值和开通水压稳定值。

（3）组装并下入定向钻进造斜钻具组，测量与计算确认安装到位。

定向钻进造斜机具下入孔内安装到位后，孔内水压定向器的偏心重锤4在重力作用下平衡铅直下垂；经钻杆向孔内水压定向器压水，水压由小到大变化并推动带弹簧7反力的通水活塞6位移至限制位。

（4）经钻杆向孔内水压定向器内压水，按每5度小角度转动一次孔内水压定向器，并配合压水-停压水-压水循环观测水压变化情况，完成孔内造斜机具低边定位。当造斜机具低边转到孔眼低边时，重锤销5插入限位孔10中，通水活塞6限位并打开过水通道，再次压水时水压基本恒定，流量稳定。

（5）根据定向钻孔导向参数设计值，以此通过转动造斜机具并配合水压变化情况来完成孔内造斜机具低边与孔眼低边吻合定位，继而以孔眼低边为基准按设计定向参数完成导斜机具的孔内定向。与此同时孔内水压定向器的重锤销5插入限位孔10中，固定带弹簧7反力的通水活塞6，打开冲洗液过水通道，保证后续定向连续造斜钻进冲洗液畅通，可实施通水（冲洗液）、回转、给压进行定向连续造斜钻进。

本发明可广泛应用于造斜段顶角大于45度的定向钻进孔内造斜机具定向。

Claims (2)

1.一种孔内水压定向器，包括与一钻杆相连的中空的通水接头（1）和与另一钻杆相连的中空的公接头（2），其特征是，该通水接头（1）与公接头（2）之间由一通水夹套（11）相连，所述通水夹套（11）内腔设有根据通水接头（1）中空腔的水压大小而使通水接头（1）的中空腔和公接头（2）的中空腔连通或通路关闭的开合装置；所述开合装置的结构为，所述通水接头（1）与所述通水夹套（11）结合处内侧设有一限位套（3），该限位套（3）朝向通水夹套（11）一端为细颈轴, 该限位套（3）的细颈轴上装有可相对该细颈轴转动的偏心重锤（4），该偏心重锤（4）的偏心端内活动连接有重锤销（5），所述通水夹套（11）内壁上设有当通水接头（1）内水压大于某压力值P时与所述重锤销（5）相配合连接的限位孔（10），所述限位套（3）的细颈轴端与一通水活塞（6）相连，该通水活塞（6）的活塞杆上装有弹簧（7）；所述通水夹套（11）内侧开有当通水接头（1）内水压不小于某压力值P时通水接头（1）的中空腔和公接头（2）的中空腔连通，当通水接头（1）内水压小于某压力值P时通水接头（1）的中空腔和公接头（2）的中空腔之间通路关闭的通水孔（9）。

2.根据权利要求1所述的孔内水压定向器，其特征是，所述限位套（3）朝向通水接头（1）的一端为空腔。

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