CN106522826B - 双钻头推靠式导向节 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双钻头推靠式导向节，包括油缸外套、油缸、内钻杆和支撑板，内钻杆设置在油缸外套内且沿油缸外套轴向运动，在油缸外套的外壁上开有容纳腔，容纳腔底部开有泄压孔，油缸设置在泄压孔内，油缸与泄压孔的孔壁之间相对滑动，孔壁和油缸之间采用密封圈密封，油缸的活塞与支撑板固定连接；油缸外套包括钻进端和动力端，沿容纳腔与动力端之间油缸外套内壁的周向设置凸台，内钻杆包括钻杆颈和钻杆主体，钻杆主体的外径大于钻杆颈的外径：当内钻杆的钻杆颈运动至与凸台对应时，钻杆颈与凸台之间具有环空；当内钻杆的钻杆主体运动至与凸台对应时，钻杆主体与凸台间隙配合。本发明通过调节钻井液的压力调节支撑板的伸出长度，从而调节钻具造斜率。
Description
技术领域
本发明涉及地质钻进领域，特别涉及一种双钻头推靠式导向节。
背景技术
在现有钻进技术中，砂卵石地层是主要的含水层，但是砂卵石地层软硬交错、胶结度差，是特别难以钻进的地层。砂卵石地层软硬交错带来的主要问题是钻进方向难以控制，胶结度差带来的问题主要是井壁稳定性差，很容易塌孔。目前，潜孔锤跟管钻进技术是砂卵石地层钻进的有效方法方法，但是潜孔锤跟管钻进只能用于不含水地层而且钻进效率低。通过双壁钻杆与地面双动力头钻机相连接，外钻杆在钻进直孔时充当套管护壁，在定向时充当造斜面，可以实现砂卵石地层高效定向钻进。
存在的主要问题有以下几方面：第一，造斜角小，导致造斜率小。第二，有轴承，需要密封润滑。第三，泥浆流量小，不适合在漏失性地层中使用。
辐射井能提高单井出水量7-8倍，目前传统辐射井的施工步骤是：(1)先完成竖井施工。(2)人员下到井底利用冲击回转钻机完成水平辐射孔施工。
传统施工方法的局限性在于：(1)由于施工人员要下到狭小的竖井中，施工环境特别恶劣，安全性差。(2)由于空间有限，冲击回转钻机的能力受到很大的限制导致辐射孔的长度受到很大的限制。
发明内容
针对上述现有技术中的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种能够在孔下调整钻杆钻进方向的导向节。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种双钻头推靠式导向节，包括油缸外套、油缸、内钻杆和支撑板，所述内钻杆设置在油缸外套内且沿油缸外套轴向运动，在油缸外套的外壁上开有与支撑板形状相应的容纳腔，容纳腔底部开有至少一个与油缸外套内腔导通的泄压孔，所述油缸设置在泄压孔内，所述油缸与泄压孔的孔壁之间相对滑动，孔壁和油缸之间采用密封圈密封，油缸的活塞与支撑板固定连接；所述油缸外套包括钻进端和动力端，沿容纳腔与动力端之间油缸外套内壁的周向设置凸台，所述内钻杆包括钻杆颈和钻杆主体，所述钻杆主体的外径大于钻杆颈的外径：当内钻杆的钻杆颈运动至与凸台对应时，钻杆颈与凸台之间具有环空；当内钻杆的钻杆主体运动至与凸台对应时，钻杆主体与凸台间隙配合。
优选地，还包括导向钻头和扩孔钻头，还包括导向钻头和扩孔钻头，所述扩孔钻头一端套在导向钻头的一端，所述导向钻头套有扩孔钻头的一端套在内钻杆靠近油缸外套动力端的一端。
优选地，还包括至少一个复位弹簧，所述复位弹簧设置于容纳腔底部开设的弹簧槽内，所述复位弹簧的两端分别与弹簧槽的底部和支撑板固定连接。
优选地，还包括探棒仓，所述探棒仓开设于油缸外套上，所述探棒仓内设置有探棒。
优选地，在油缸外套钻进端和动力端的内壁上均设置台阶面，所述台阶面上设置有轴承，轴承外圈与油缸外套的内壁固定设置，轴承内圈套在轴承支座上，所述轴承支座中心具有供内钻杆穿过的通孔，所述内钻杆与轴承之间为间隙配合；设置在动力端的轴承支座具有凸出油缸外套的连接段，所述连接段的外壁上设置有外螺纹，所述扩孔钻头与设置在动力端的轴承支座通过外螺纹连接。
优选地，还包括异径接头，所述异径接头插到油缸外套的动力端内，与所述动力端内壁通过螺纹连接。
优选地，所述泄压孔的数量为2个，2个泄压孔沿油缸外套轴向分布。
优选地，所述复位弹簧的数量为2个，2个复位弹簧与2个泄压孔位于同一条直线，2个泄压孔位于2个复位弹簧之间。
优选地，所述凸台朝向钻进端的一面为斜面，所述内钻杆的钻杆颈和钻杆主体之间的过渡面为与所述斜面相应的锥面。
与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：
(1)需要造斜时支撑板才会伸出，钻进直孔时支撑板处于收回状态，从而使钻孔直径减小，提高钻进效率，减小钻孔坍塌风险。
(2)导向钻头和扩孔钻头的组合设计使在砂卵石地层中钻进更稳定，该组合类似阶梯钻头，前端导向钻头具有钻进导向孔的作用，后端扩孔钻头具有扩张钻孔的作用。
(3)通过轴承悬挂轴承支座，可使油缸外套以上的外管不旋转或独立旋转，造斜时支撑板处于静止状态将有利于造斜的稳定性。
附图说明
图1为本发明双钻头推靠式导向节的结构示意图；
图2为图1中A-A向的剖面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述。
一种双钻头推靠式导向节，括油缸外套2、油缸5、内钻杆9和支撑板6，所述内钻杆9设置在油缸外套2内且沿油缸外套2轴向运动，在油缸外套2的外壁上开有与支撑板6形状相应的容纳腔11，容纳腔11底部开有至少一个与油缸外套2内腔导通的泄压孔10，所述油缸5设置在泄压孔10内，所述油缸5与泄压孔10的孔壁之间相对滑动，孔壁和油缸5之间采用密封圈密封，油缸5的活塞与支撑板6固定连接；所述油缸外套2包括钻进端和动力端，沿容纳腔11与动力端之间油缸外套2内壁的周向设置凸台12，所述内钻杆9包括钻杆颈13和钻杆主体14，所述钻杆主体14的外径大于钻杆颈13的外径：当内钻杆9的钻杆颈13运动至与凸台12对应时，钻杆颈13与凸台12之间具有环空；当内钻杆9的钻杆主体14运动至与凸台12对应时，钻杆主体14与凸台12间隙配合。凸台12朝向钻进端的一面为斜面，内钻杆9的钻杆颈13和钻杆主体14之间的过渡面为与斜面相应的锥面。凸台12和过渡面之间的锥斜配合可以避免凸台12与过渡面之间相对卡止导致内钻杆9回收不畅。
为了减小钻孔时孔壁的坍塌率，还包括导向钻头7和扩孔钻头8，还包括导向钻头7和扩孔钻头8，所述扩孔钻头8一端套在导向钻头7的一端，所述导向钻头7套有扩孔钻头8的一端套在内钻杆9靠近油缸外套2动力端的一端。内钻杆9与导向钻头7连接的一端的外轮廓为六方结构，其余部分为圆柱形。扩孔钻头8与其靠近的轴承支座3连接，这样钻进时可实现位于地表的钻机带动内钻杆9旋转，内钻杆9带动导向钻头7旋转，导向钻头7带动扩孔钻头8和与扩孔钻头8连接的轴承支座3旋转，而油缸外套2以及与其相连的外钻杆可以不旋转。
为了能够使支撑板6收回容纳腔11，还包括至少一个复位弹簧4，复位弹簧4设置于容纳腔11底部开设的弹簧槽内，复位弹簧4的两端分别与弹簧槽的底部和支撑板6固定连接。
为了准确的定位钻头的深埋和方位，还包括探棒仓15，探棒仓15开设于油缸外套2上，探棒仓15内设置有探棒。
在油缸外套2钻进端和动力端的内壁上均设置台阶面，所述台阶面上设置有轴承，轴承外圈与油缸外套2的内壁固定设置，轴承内圈套在轴承支座3上，所述轴承支座3中心具有供内钻杆9穿过的通孔，所述内钻杆9与轴承之间为间隙配合；设置在动力端的轴承支座3具有凸出油缸外套2的连接段，所述连接段的外壁上设置有外螺纹，所述扩孔钻头8与设置在动力端的轴承支座3通过外螺纹连接。
为了与延伸至地表的外钻杆连接，还包括异径接头1，所述异径接头1插到油缸外套2的动力端内，与所述动力端内壁通过螺纹连接。
泄压孔10的数量为2个，2个泄压孔10沿油缸外套2轴向分布。
复位弹簧4的数量为2个，2个复位弹簧4与2个泄压孔10位于同一条直线，2个泄压孔10位于2个复位弹簧4之间。复位弹簧4与泄压孔10的数量以及对应关系并不唯一，钻井液的压力是推动油缸5的动力，复位弹簧4的恢复形变力是使支撑板6回收的动力。两者数量及对应关系的配合应满足钻井液能够将油缸5从泄压孔10内推出，同时复位弹簧4的恢复形变力能够在油缸外套2和内钻杆9之间环空内的钻井液通道恢复畅通时，能够将支撑板6回收。
造斜机理说明：通过对内钻杆9施加钻压和扭矩钻进，进而控制支撑板6的伸出和收回实现钻孔方向的改变。
钻进直孔时，向前推动内钻杆9，使内钻杆9的钻杆颈13与凸台12的位置对应，此时，凸台12与内钻杆9之间具有环空，钻井液在油缸5所在位置的压力不能将油缸5推出，支撑板6收在容纳腔11内。
需要造斜时，将内钻杆9往后拉动，使内钻杆9的钻杆主体14与凸台12的位置对应，此时，凸台12与内钻杆9之间的环空闭合，从而使钻井液在油缸5所处位置形成憋压，当钻井液的压力达到一定强度时将推动油缸5向外运动，从而推动支撑板6向外运动。当支撑板6与井壁产生作用力时，会改变导向钻头7的钻进方向，从而达到造斜的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种双钻头推靠式导向节，其特征在于，包括油缸外套、油缸、内钻杆和支撑板，所述内钻杆设置在油缸外套内且沿油缸外套轴向运动，在油缸外套的外壁上开有与支撑板形状相应的容纳腔，容纳腔底部开有至少一个与油缸外套内腔导通的泄压孔，所述油缸设置在泄压孔内，所述油缸与泄压孔的孔壁之间相对滑动，孔壁和油缸之间采用密封圈密封，油缸的活塞与支撑板固定连接；所述油缸外套包括钻进端和动力端，沿容纳腔与动力端之间油缸外套内壁的周向设置凸台，所述内钻杆包括钻杆颈和钻杆主体，所述钻杆主体的外径大于钻杆颈的外径：当内钻杆的钻杆颈运动至与凸台对应时，钻杆颈与凸台之间具有环空；当内钻杆的钻杆主体运动至与凸台对应时，钻杆主体与凸台间隙配合，还包括导向钻头和扩孔钻头，所述扩孔钻头一端套在导向钻头的一端，所述导向钻头套有扩孔钻头的一端套在内钻杆靠近油缸外套动力端的一端。
2.根据权利要求1所述的双钻头推靠式导向节，其特征在于，还包括至少一个复位弹簧，所述复位弹簧设置于容纳腔底部开设的弹簧槽内，所述复位弹簧的两端分别与弹簧槽的底部和支撑板固定连接。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的双钻头推靠式导向节，其特征在于，还包括探棒仓，所述探棒仓开设于油缸外套上，所述探棒仓内设置有探棒。
4.根据权利要求1所述的双钻头推靠式导向节，其特征在于，在油缸外套钻进端和动力端的内壁上均设置台阶面，所述台阶面上设置有轴承，轴承外圈与油缸外套的内壁固定设置，轴承内圈套在轴承支座上，所述轴承支座中心具有供内钻杆穿过的通孔，所述内钻杆与轴承之间为间隙配合；设置在动力端的轴承支座具有凸出油缸外套的连接段，所述连接段的外壁上设置有外螺纹，所述扩孔钻头与设置在动力端的轴承支座通过外螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的双钻头推靠式导向节，其特征在于，还包括异径接头，所述异径接头插到油缸外套的动力端内，与所述动力端内壁通过螺纹连接。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的双钻头推靠式导向节，其特征在于，所述泄压孔的数量为2个，2个泄压孔沿油缸外套轴向分布。
7.根据权利要求6所述的双钻头推靠式导向节，其特征在于，所述复位弹簧的数量为2个，2个复位弹簧与2个泄压孔位于同一条直线，2个泄压孔位于2个复位弹簧之间。
8.根据权利要求1所述的双钻头推靠式导向节，其特征在于，所述凸台朝向钻进端的一面为斜面，所述内钻杆的钻杆颈和钻杆主体之间的过渡面为与所述斜面相应的锥面。
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