CN108150481B - 旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井设备技术领域，是一种旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，包括推靠壳体、活塞压板和活塞缸套组件，活塞缸套组件包括油缸套、作动活塞、活塞顶块和防尘罩，推靠壳体上设有开口向上的活塞凹槽，对于活塞凹槽位置的推靠壳体上部固定安装有活塞压板，活塞压板与推靠壳体之间形成活塞存放腔，推靠壳体上设有能与活塞存放腔相通的活塞进液通道；活塞压板上设有至少两个活塞安装孔，每个活塞安装孔内均设有下部位于活塞存放腔内的油缸套。本发明结构合理而紧凑，其通过防尘罩可实现内外受力平衡，由此可用于井下带压作业，采用双活塞共同作用于护板可提高旋转导向钻井工具的偏转精度，并能降低故障率，延长整个仪器的作用时间。

Description

旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，是一种旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件。

背景技术

在钻井过程中，垂直钻井工具可通过实时地调整井斜来满足井眼轨迹的要求，使钻头到达预定的目标。推靠式垂直钻井工具应用较为广泛，该工具通过控制三个液压模块的动作来实现导向功能，液压模块集机、电、液于一体，是垂直钻井工具中至关重要的一部分，然而现有的垂直钻井工具的液压模块大都存在故障率高，控制精度低等多种问题，导致整个仪器不能连续长时间的工作。

发明内容

本发明提供了一种旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有活塞推靠设备存在的故障率高，控制精度低，整个仪器连续作业时间短的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，包括推靠壳体、活塞压板和活塞缸套组件，活塞缸套组件包括油缸套、作动活塞、活塞顶块和防尘罩，推靠壳体上设有开口向上的活塞凹槽，对于活塞凹槽位置的推靠壳体上部固定安装有活塞压板，活塞压板与推靠壳体之间形成活塞存放腔，推靠壳体上设有能与活塞存放腔相通的活塞进液通道；活塞压板上设有至少两个活塞安装孔，每个活塞安装孔内均设有下部位于活塞存放腔内的油缸套，每个油缸套的下端与推靠壳体之间形成能连通油缸套内孔与活塞存放腔的连通间隙，每个油缸套内均设有作动活塞，每个作动活塞的顶部均设有能随作动活塞移动产生角度偏转的的活塞顶块，油缸套的上端位于活塞压板的上方，活塞顶块与相应的油缸套之间设有位于活塞压板上方且能随作动活塞移动产生拉伸或压缩的防尘罩，防尘罩的下端内侧与油缸套的上部外侧固定安装在一起，防尘罩的上端内侧与活塞顶块的上部外侧固定安装在一起。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述推靠壳体上可设有开口向上的存油凹槽，对应存油凹槽位置的推靠壳体上固定安装有油囊压板，油囊压板的中部设有油囊安装孔，油囊安装孔内设有开口向下的油囊本体，油囊本体下端外侧设有被压于油囊压板与推靠壳体之间的安装边缘，油囊本体与推靠壳体之间形成存油腔，推靠壳体上设有能与存油腔相通的油囊进液通道。

上述推靠壳体上可固定有液压壳体，液压壳体内安装有能实现液体升压的液压驱动组件，对应液压驱动组件进液口位置的液压壳体内设有进油腔，对应液压驱动组件出液口位置的液压壳体内设有出油腔，液压壳体上设有能连通出油腔与活塞进液通道的液压进油通道和能连通进油腔与油囊进液通道的液压出油通道。

上述推靠壳体上侧可固定安装有将油囊压板、油囊本体、活塞缸套组件和活塞压板均罩于其内的固定罩，对应活塞压盖位置的固定罩上设有滑移开口，滑移开口内设有开口向下且罩于活塞压盖外侧的护板罩，对应活塞压盖外周位置的推靠壳体上设有环周凹槽，护板罩的下端位于环周凹槽内，对应每个活塞顶块位置的护板罩的上端内侧设有下端座于相应活塞顶块上的下凸块，护板罩的下端左右两侧均固定有外沿板，每个外沿板的上侧均座有顶端抵在固定罩内侧的压缩弹簧。

上述固定罩的左侧和右侧均可设有开口向外的键槽，每个键槽内均通过偏置销轴安装有能在旋转后有內端露出于固定罩外的固定键。

上述压缩弹簧可为双层组合弹簧。

上述对应油囊压板位置的护板罩的内侧可固定有座于油囊压板上的压块。

上述作动活塞的上部内侧可设弧形凹槽，活塞顶块的底部设有与弧形凹槽匹配的弧形凸起，弧形凸起座于球面形凹槽内。

上述作动活塞的上部内侧可设弧形凹槽，活塞顶块的底部设有与球面形凹槽匹配的球面形凸起，球面形凸起座于球面形凹槽内。

上述防尘罩可为橡胶制回转体，且在橡胶制回转体上设有弧线形曲面。

上述油缸套中部外侧可设有外环台，对应外环台位置的活塞压板与推靠壳体之间设有限位卡槽，外环台卡入相应的限位卡槽内。

上述对应每个油缸套下端位置的推靠壳体上部均可设有限位槽，油缸套位于对应的限位槽内，每两相邻的限位槽底部之间有连通两个限位槽的油缸通道，活塞进液通道至少与其中一个限位槽相通，油缸套的底端与限位槽的底端之间形成连通间隙，每个作动活塞的底面中部均设有内凹槽，对应每个作动活塞下方位置的推靠壳体上均设有与内凹槽仿形且位于内凹槽内的上凸起。

本发明结构合理而紧凑，其通过防尘罩可实现内外受力平衡，由此可用于井下带压作业，采用双活塞共同作用于护板可提高旋转导向钻井工具的偏转精度，并能降低故障率，延长整个仪器的作用时间，还具有使用方便，易于加工，稳定性高的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视结构示意图。

附图2为附图1在A-A处的剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为推靠壳体，2为活塞压板，3为油缸套，4为作动活塞，5为活塞顶块，6为防尘罩，7为活塞存放腔，8为油囊压板，9为油囊本体，10为安装边缘，11为存油腔，12为液压壳体，13为固定罩，14为护板罩，15为下凸块，16为外沿板，17为压缩弹簧，18为偏置销轴，19为固定键，20为压块，21为弧形凸起，22为弧线形曲面，23为外环台，24为上凸起。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图2的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2所示，该旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件推靠壳体1、活塞压板2和活塞缸套组件，活塞缸套组件包括油缸套3、作动活塞4、活塞顶块5和防尘罩6，推靠壳体1上设有开口向上的活塞凹槽，对于活塞凹槽位置的推靠壳体1上部固定安装有活塞压板2，活塞压板2与推靠壳体1之间形成活塞存放腔7，推靠壳体1上设有能与活塞存放腔7相通的活塞进液通道；活塞压板2上设有至少两个活塞安装孔，每个活塞安装孔内均设有下部位于活塞存放腔7内的油缸套3，每个油缸套3的下端与推靠壳体1之间形成能连通油缸套3内孔与活塞存放腔7的连通间隙，每个油缸套3内均设有作动活塞4，每个作动活塞4的顶部均设有能随作动活塞4移动产生角度偏转的的活塞顶块5，油缸套3的上端位于活塞压板2的上方，活塞顶块5与相应的油缸套3之间设有位于活塞压板2上方且能随作动活塞4移动产生拉伸或压缩的防尘罩6，防尘罩6的下端内侧与油缸套3的上部外侧固定安装在一起，防尘罩6的上端内侧与活塞顶块5的上部外侧固定安装在一起。根据需求，防尘罩6应为柔性胶囊，并具有良好的延展性、密封性以及耐高温和耐高压性能；作动活塞4与油缸套3之间设有密封圈。使用过程中，可在现有公知的旋转导向钻井工具上安装有至少一个本发明，并使每个本发明外侧均设有现有公知的护板，每个本发明包括的所有活塞顶块5的外端均抵在对应的护板上，再将每个活塞进液通道上均接入现有的供油装置，由此可通过供油装置向活塞进液通道输入液压油实现对相应的作动活塞4的控制，进而带动活塞顶块5作用于对应的护板上，并通过相互作用力推动旋转导向钻井工具产生角度偏转，当偏移量达到预设时，可停止对液压通道加压，此时活塞顶块5将在外力作用下带动作动活塞4回复原位；使活塞顶块5能随作动活塞4移动产生角度偏转可防止作动活塞4在移动过程中发生偏磨，延长其使用寿命；本发明结构合理而紧凑，其通过防尘罩6可实现内外受力平衡，由此可用于井下带压作业，采用至少两个活塞共同作用于护板可提高旋转导向钻井工具的偏转精度，并能降低故障率，延长整个仪器的作用时间，还具有使用方便，易于加工，稳定性高的特点。

可根据实际需要，对上述旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，推靠壳体1上设有开口向上的存油凹槽，对应存油凹槽位置的推靠壳体1上固定安装有油囊压板8，油囊压板8的中部设有油囊安装孔，油囊安装孔内设有开口向下的油囊本体9，油囊本体9下端外侧设有被压于油囊压板8与推靠壳体1之间的安装边缘10，油囊本体9与推靠壳体1之间形成存油腔11，推靠壳体1上设有能与存油腔11相通的油囊进液通道。由此可通过油囊本体9实现对液压油的存储，从而可将现有的液压驱动组件与本发明进行组合实现对作动活塞4的推动作用。根据需求，安装边缘10与油囊本体9为一体设置；安装边缘10与推靠壳体1之间可设有密封圈，且所述密封圈可与安装边缘10一体设置。

如附图1、2所示，推靠壳体1上固定有液压壳体12，液压壳体12内安装有能实现液体升压的液压驱动组件，对应液压驱动组件进液口位置的液压壳体12内设有进油腔，对应液压驱动组件出液口位置的液压壳体12内设有出油腔，液压壳体12上设有能连通出油腔与活塞进液通道的液压进油通道和能连通进油腔与油囊进液通道的液压出油通道。由此可通过液压驱动组件实现对位于油囊本体9内的液压油进行升压操作，并将升压后的液压油输入至活塞进液通道内，从而可实现对作动活塞4的驱动。根据需求，液压驱动组件可采用现有公知技术，如液压泵和能为液压泵提供动力的驱动装置的组合等；推靠壳体1上与液压壳体12为一体设置或通过焊接固定在一起或通过螺栓连接固定安装在一起。

如附图1、2所示，推靠壳体1上侧固定安装有将油囊压板8、油囊本体9、活塞缸套组件和活塞压板2均罩于其内的固定罩13，对应活塞压盖位置的固定罩13上设有滑移开口，滑移开口内设有开口向下且罩于活塞压盖外侧的护板罩14，对应活塞压盖外周位置的推靠壳体1上设有环周凹槽，护板罩14的下端位于环周凹槽内，对应每个活塞顶块5位置的护板罩14的上端内侧设有下端座于相应活塞顶块5上的下凸块15，护板罩14的下端左右两侧均固定有外沿板16，每个外沿板16的上侧均座有顶端抵在固定罩13内侧的压缩弹簧17。由此可通过活塞顶块5推动护板罩14压缩弹簧17，当偏移量达到预设时，可停止对活塞进液通道的输入，此时压缩弹簧17的回复作用力将推动护板罩14、活塞顶块5、作动活塞4回复原位。

如附图1、2所示，固定罩13的左侧和右侧均设有开口向外的键槽，每个键槽内均通过偏置销轴18安装有能在旋转后有內端露出于固定罩13外的固定键19。根据需求，位于左侧的偏置销轴18位于固定键19中心线的左方，位于右侧的偏置销轴18位于固定键19中心线的右方。由此可便于用户在将本发明放置入待连接管串内后，并通过旋转使固定键19的內端露出于固定罩13外，从而通过露出于固定罩13外的固定键19实现本发明相对待连接管串的限位。

如附图1、2所示，压缩弹簧17为双层组合弹簧。这样可使压缩弹簧17有足够的弹性作用力。

如附图1、2所示，对应油囊压板8位置的护板罩14的内侧固定有座于油囊压板8上的压块20。这样可对油囊本体9起到进一步限位作用，防止油囊压板8松脱。

如附图1、2所示，作动活塞4的上部内侧设弧形凹槽，活塞顶块5的底部设有与弧形凹槽匹配的弧形凸起21，弧形凸起21座于球面形凹槽内。由此可便于活塞顶块5能随作动活塞4的上下移动形成角度偏转。

作为一种优选，作动活塞4的上部内侧设弧形凹槽，活塞顶块5的底部设有与球面形凹槽匹配的球面形凸起，球面形凸起座于球面形凹槽内。由此可便于活塞顶块5能随作动活塞4的上下移动形成角度偏转。

如附图1、2所示，防尘罩6为橡胶制回转体，且在橡胶制回转体上设有弧线形曲面22。由此可使压力平衡胶囊能随作动活塞4移动产生相应的拉伸和压缩边线。根据需求，压力平衡胶囊还可采用其他具有延展性、密封性以及耐高温和耐高压性能的材料制成。

如附图1、2所示，油缸套3中部外侧设有外环台23，对应外环台23位置的活塞压板2与推靠壳体1之间设有限位卡槽，外环台23卡入相应的限位卡槽内。由此可通过限位卡槽实现推靠壳体1对油缸套3的支撑，确保每个油缸套3的下端与推靠壳体1之能间形成连通油缸套3内孔与活塞存放腔7的连通间隙。

如附图2所示，对应每个油缸套3下端位置的推靠壳体1上部均设有限位槽，油缸套3位于对应的限位槽内，每两相邻的限位槽底部之间有连通两个限位槽的油缸通道，活塞进液通道至少与其中一个限位槽相通，油缸套3的底端与限位槽的底端之间形成连通间隙，每个作动活塞4的底面中部均设有内凹槽，对应每个作动活塞下方位置的推靠壳体上均设有与内凹槽仿形且位于内凹槽内的上凸起24。由此可使所有的限位槽和油缸通道均成为活塞存放腔的一部分，从而在活塞存放腔内充入液压油时能推动作动活塞并带动活塞顶块能产生向外推力。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，其特征在于包括推靠壳体、活塞压板和活塞缸套组件，活塞缸套组件包括油缸套、作动活塞、活塞顶块和防尘罩，推靠壳体上设有开口向上的活塞凹槽，对于活塞凹槽位置的推靠壳体上部固定安装有活塞压板，活塞压板与推靠壳体之间形成活塞存放腔，推靠壳体上设有能与活塞存放腔相通的活塞进液通道；活塞压板上设有至少两个活塞安装孔，每个活塞安装孔内均设有下部位于活塞存放腔内的油缸套，每个油缸套的下端与推靠壳体之间形成能连通油缸套内孔与活塞存放腔的连通间隙，每个油缸套内均设有作动活塞，每个作动活塞的顶部均设有能随作动活塞移动产生角度偏转的的活塞顶块，油缸套的上端位于活塞压板的上方，活塞顶块与相应的油缸套之间设有位于活塞压板上方且能随作动活塞移动产生拉伸或压缩的防尘罩，防尘罩的下端内侧与油缸套的上部外侧固定安装在一起，防尘罩的上端内侧与活塞顶块的上部外侧固定安装在一起，推靠壳体上设有开口向上的存油凹槽，对应存油凹槽位置的推靠壳体上固定安装有油囊压板，油囊压板的中部设有油囊安装孔，油囊安装孔内设有开口向下的油囊本体，油囊本体下端外侧设有被压于油囊压板与推靠壳体之间的安装边缘，油囊本体与推靠壳体之间形成存油腔，推靠壳体上设有能与存油腔相通的油囊进液通道，推靠壳体上固定有液压壳体，液压壳体内安装有能实现液体升压的液压驱动组件，对应液压驱动组件进液口位置的液压壳体内设有进油腔，对应液压驱动组件出液口位置的液压壳体内设有出油腔，液压壳体上设有能连通出油腔与活塞进液通道的液压进油通道和能连通进油腔与油囊进液通道的液压出油通道，推靠壳体上侧固定安装有将油囊压板、油囊本体、活塞缸套组件和活塞压板均罩于其内的固定罩，对应活塞压盖位置的固定罩上设有滑移开口，滑移开口内设有开口向下且罩于活塞压盖外侧的护板罩，对应活塞压盖外周位置的推靠壳体上设有环周凹槽，护板罩的下端位于环周凹槽内，对应每个活塞顶块位置的护板罩的上端内侧设有下端座于相应活塞顶块上的下凸块，护板罩的下端左右两侧均固定有外沿板，每个外沿板的上侧均座有顶端抵在固定罩内侧的压缩弹簧。

2.根据权利要求1所述的旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，其特征在于固定罩的左侧和右侧均设有开口向外的键槽，每个键槽内均通过偏置销轴安装有能在旋转后有内端露出于固定罩外的固定键。

3.根据权利要求1所述的旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，其特征在于压缩弹簧为双层组合弹簧。

4.根据权利要求1所述的旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，其特征在于对应油囊压板位置的护板罩的内侧固定有座于油囊压板上的压块。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，其特征在于作动活塞的上部内侧设弧形凹槽，活塞顶块的底部设有与弧形凹槽匹配的弧形凸起，弧形凸起座于球面形凹槽内；或，作动活塞的上部内侧设弧形凹槽，活塞顶块的底部设有与球面形凹槽匹配的球面形凸起，球面形凸起座于球面形凹槽内。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，其特征在于防尘罩为橡胶制回转体，且在橡胶制回转体上设有弧线形曲面。

7.根据权利要求5所述的旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，其特征在于防尘罩为橡胶制回转体，且在橡胶制回转体上设有弧线形曲面。

8.根据权利要求1或2或3或4或7所述的旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，其特征在于油缸套中部外侧设有外环台，对应外环台位置的活塞压板与推靠壳体之间设有限位卡槽，外环台卡入相应的限位卡槽内；或，对应每个油缸套下端位置的推靠壳体上部均设有限位槽，油缸套位于对应的限位槽内，每两相邻的限位槽底部之间有连通两个限位槽的油缸通道，活塞进液通道至少与其中一个限位槽相通，油缸套的底端与限位槽的底端之间形成连通间隙，每个作动活塞的底面中部均设有内凹槽，对应每个作动活塞下方位置的推靠壳体上均设有与内凹槽仿形且位于内凹槽内的上凸起。

9.根据权利要求5所述的旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，其特征在于油缸套中部外侧设有外环台，对应外环台位置的活塞压板与推靠壳体之间设有限位卡槽，外环台卡入相应的限位卡槽内；或，对应每个油缸套下端位置的推靠壳体上部均设有限位槽，油缸套位于对应的限位槽内，每两相邻的限位槽底部之间有连通两个限位槽的油缸通道，活塞进液通道至少与其中一个限位槽相通，油缸套的底端与限位槽的底端之间形成连通间隙，每个作动活塞的底面中部均设有内凹槽，对应每个作动活塞下方位置的推靠壳体上均设有与内凹槽仿形且位于内凹槽内的上凸起。

10.根据权利要求6所述的旋转导向钻井工具用双活塞推靠组件，其特征在于油缸套中部外侧设有外环台，对应外环台位置的活塞压板与推靠壳体之间设有限位卡槽，外环台卡入相应的限位卡槽内；或，对应每个油缸套下端位置的推靠壳体上部均设有限位槽，油缸套位于对应的限位槽内，每两相邻的限位槽底部之间有连通两个限位槽的油缸通道，活塞进液通道至少与其中一个限位槽相通，油缸套的底端与限位槽的底端之间形成连通间隙，每个作动活塞的底面中部均设有内凹槽，对应每个作动活塞下方位置的推靠壳体上均设有与内凹槽仿形且位于内凹槽内的上凸起。