CN108643838B - 一种井下可调导向钻井工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下可调导向钻井工具，钻井工具的上接头内腔中部和内筒外圆上部连接，上接头内腔下部和定位球座外圆连接，内筒下部和挠性管外圆上部连接，挠性管外圆下部与紧锁筒相连，定位球座和紧锁筒之间设置有调节筒，内筒中部内设置有一节流管，其可以在压力作用下与内筒和挠性管内壁发生相对滑动，内筒周向和挠性管周向分别设置至少一个通孔，定位球座内腔设置为台阶孔，定位球座轴向设置一偏心台阶孔，偏心台阶孔内设置有一活塞杆，活塞杆的下部与调节筒抵接，挠性管依次通过定位球座的台阶孔、调节筒内孔和紧锁筒内孔后与下接头相连。该工具利用钻井液的节流压差进行驱动，控制简单可靠，能够实现上部钻柱和下部钻柱的弯曲角度调整。
Description
技术领域
本发明涉及地质钻进领域，特别是一种井下可调导向钻井工具。
背景技术
在石油天然气行业中，钻井作业具有极高的技术难度，是油气藏开发过程中最为重要的环节之一。随着钻井技术的发展，降本增效成为重要的发展方向。水平井、大位移井、分支井等工艺的进步，大大降低了油气藏开发成本，提高了产出，具有非常显著的经济效益，同时也提高了技术难度。水平井、大位移井和分支井的开发过程中，造斜是极为关键的技术点。目前普遍采用的造斜工艺为在下井前将钻头、井下动力钻具、造斜工具、钻铤、钻杆组成的钻柱处于自由弯曲状态，而在下井后，钻柱的弯曲受到井壁的限制作用，从而使钻头对井壁产生偏向力作用，这时钻头轴线和井眼轴线不重合，钻头对井壁产生不对称的破碎，即对井壁产生横向破碎，井下动力钻具带动钻头旋转过程中，造斜工具不转动保证了井眼向着一定方向偏斜，从而达到造斜的目的。
传统的造斜方式采用固定的弯曲钻具组合，因此只能产生恒定的造斜曲率，无法根据井下复杂工况进行调整。国外石油钻井公司拥有昂贵的旋转导向钻井工具，可动态调整造斜曲率，也取得了很好的技术效果。然而国外石油钻井公司对国内实施技术封锁策略，采用其旋转导向工具需要支付非常昂贵的服务费用，极大的增加了钻井成本。基于上述技术背景，本发明特提供一种井下可调导向钻井工具，实现井下钻具组合弯度动态可调，满足复杂钻井条件的技术需求。
发明内容
本发明的目的在于解决钻井过程中钻具组合的弯曲角度无法动态调整的问题，提供一种井下可调导向钻井工具。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种井下可调导向钻井工具，包括上接头、内筒、节流管、挠性管、活塞杆、定位球座、调节筒、锁紧筒和下接头，所述上接头内腔中部和内筒外圆上部连接，所述上接头内腔下部和定位球座外圆连接，所述内筒下部和挠性管外圆上部连接，所述挠性管外圆下部与锁紧筒相连，所述定位球座和锁紧筒之间设置有调节筒，所述内筒中部内设置有一节流管，其可以在压力作用下与内筒和挠性管内壁发生相对滑动，所述内筒周向和挠性管周向分别设置至少一个通孔，所述定位球座内腔设置为台阶孔，所述定位球座轴向设置一偏心台阶孔，所述偏心台阶孔内设置有一活塞杆，所述活塞杆的下部与调节筒抵接，所述挠性管依次通过定位球座的台阶孔、调节筒内孔和锁紧筒内孔后与下接头相连。
进一步的，所述上接头上部和上部钻柱丝扣连接，所述下接头下部和下部钻柱丝扣连接。
进一步的，所述上接头内腔中部通过丝扣与内筒外圆上部连接，所述上接头内腔下部通过丝扣与定位球座外圆连接，所述内筒下部通过丝扣与挠性管外圆上部连接，所述挠性管外圆下部通过丝扣与下接头连接。
进一步的，所述节流管外圆上部设置有台阶面，所述台阶面上安装有节流弹簧。所述内筒内腔上部设置有一圈台阶面，所述台阶面与节流管外圆上部抵接。
进一步的，所述内筒周向通孔均匀设置在内筒中部，且通孔数量为两个，所述通孔连通内筒内腔和上接头内腔与定位球座形成的腔体。
进一步的，所述挠性管周向通孔均匀设置在挠性管上部，且通孔数量为两个，所述通孔连通挠性管内腔和上接头内腔与定位球座形成的腔体。
进一步的，所述活塞杆上部设置一圈凸起台阶，所述凸起台阶上安装有复位弹簧，活塞杆和复位弹簧整体安装在所述定位球座的偏心台阶孔内。
进一步的，所述调节筒上部为内凹球面，所述内凹球面和设置为外凸球面的定位球座下部贴合，所调节筒的外圆侧面设置有一斜面槽，所述斜面槽与设置为斜面的活塞杆下部贴合，所述调节筒的内孔和挠性管外圆下部贴合。
进一步的，所述挠性管由挠性材料构成，所述挠性管外圆上部和定位球座内腔台阶孔上部贴合。
进一步的，所述锁紧筒内腔和挠性管外圆下部通过丝扣连接，所述锁紧筒压紧所述调节筒。
本发明具有以下优点：（1）本发明可以让挠性管产生弯曲变形，能在井下实现上部钻柱和下部钻柱的弯曲角度调整；（2）本发明利用钻井液的节流压差进行驱动，控制简单可靠；（3）本发明为流体机械原理，结构简单，可适应井下复杂工况。
附图说明
图1 为本发明一种井下可调导向钻井工具自然状态的结构示意图；
图2 为本发明一种井下可调导向钻井工具弯曲状态的结构示意图；
图3 为定位球座的三维示意图；
图4 为调节筒的三维示意图；
图中：1-上接头、2-内筒、3-节流弹簧、4-节流管、5-挠性管、6.-复位弹簧、7-活塞杆、8-定位球座、9-调节筒、10-锁紧筒、11-下接头、81-偏心台阶孔、91-斜面槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1和图2所示，一种井下可调导向钻井工具，包括上接头1、内筒2、节流管4、挠性管5、活塞杆7、定位球座8、锁紧筒10和下接头11，钻井工具的上接头1上端和上部钻柱通过丝扣连接，上接头1内腔中部和内筒2外圆上部丝扣连接，上接头1内腔下部和定位球座8外圆丝扣连接，内筒2下端和挠性管5外圆上端部丝扣连接，挠性管5外圆下部与锁紧筒10内腔丝扣连接，定位球座8和锁紧筒10之间设置有调节筒9，锁紧筒10压紧调节筒9；内筒2中部内设置有一节流管4，节流管4的外圆上部设置有台阶面，台阶面上安装有节流弹簧3，该节流管4可以在压力作用下与内筒2和挠性管5内壁发生相对滑动，内筒2中部周向均匀设置有两个通孔，该通孔连通内筒2内腔和上接头1内腔与定位球座8形成的腔体；挠性管5由挠性材料构成，挠性管5上部周向也均匀设置有两个通孔，该通孔连通挠性管5内腔和上接头1内腔与定位球座8形成的腔体。
如图3所示，定位球座8下端设置为外凸球面，定位球座8内腔设置为台阶孔，定位球座8轴向设置一偏心台阶孔81；如图4所示，调节筒9上端设置为内凹球面，调节筒9外面侧面上设置有一斜面槽91；定位球座8下端的外凸球面与调节筒9上端贴合，定位球座8内腔台阶孔上部与挠性管5外圆上部贴合，定位球座8的偏心台阶孔81内安装有活塞杆7，该活塞杆7上端设置有一圈凸起台阶，凸起台阶上安装有一复位弹簧6，活塞杆7下端设置为斜面，活塞杆下7端斜面与调节筒9上的斜面槽91贴合。
本发明的工作过程如下：当该井下可调向钻井工具下入至设计位置时，如果钻井液流量较小，如图1所示，节流管4的节流压差作用小，节流管4在节流弹簧3作用不发生移动，挠性管5上部周向的通孔连通活塞杆7所在的挠性管5内腔和上接头1内腔与定位球座8形成的压力作用腔，这时压力作用腔内压力较低，活塞杆7不发生动作，本发明不发生弯曲；如果钻井液流量较大，节流管4的节流压差作用力大，节流管4轴向下移动，挠性管5上部的两个通孔被封闭，内筒2中部的两个通孔打开，这时活塞杆7所在压力作用腔的压力高，推动活塞杆7轴向下移动，活塞杆7下端的斜面推动调节筒9绕着定位球座8下端外凸球面产生切向滑移，调节筒9使挠性管5产生弯曲变形，从而实现井下调节钻具组合的弯曲角度，进而调节并导向。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不同脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种井下可调导向钻井工具，包括上接头（1）、内筒（2）、节流管（4）、挠性管（5）、活塞杆（7）、定位球座（8）、调节筒（9）、锁紧筒（10）和下接头（11），其特征在于：所述上接头（1）内腔中部和内筒（2）外圆上部连接，所述上接头（1）内腔下部和定位球座（8）外圆连接，所述内筒（2）下部和挠性管（5）外圆上部连接，所述挠性管（5）外圆下部与锁紧筒（10）相连，所述定位球座（8）和锁紧筒（10）之间设置有调节筒（9），所述内筒（2）中部内设置有一节流管（4），其可以在压力作用下与内筒（2）和挠性管（5）内壁发生相对滑动，所述内筒（2）周向和挠性管（5）周向分别设置至少一个通孔，所述定位球座（8）内腔设置为台阶孔，所述定位球座（8）轴向设置一偏心台阶孔（81），所述偏心台阶孔（81）内设置有一活塞杆（7），所述活塞杆（7）的下部与调节筒（9）抵接，所述调节筒（9）上部为内凹球面，所述内凹球面和设置为外凸球面的定位球座（8）下部贴合，所调节筒（9）的外圆侧面设置有一斜面槽（91），所述斜面槽（91）与设置为斜面的活塞杆（7）下部贴合，所述调节筒（9）的内孔和挠性管（5）外圆下部贴合，所述挠性管（5）依次通过定位球座（8）的台阶孔、调节筒（9）内孔和锁紧筒（10）内孔后与下接头（11）相连。
2.根据权利要求1所述的一种井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述上接头（1）上部和上部钻柱丝扣连接，所述下接头（11）下部和下部钻柱丝扣连接。
3.根据权利要求1所述的一种井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述上接头（1）内腔中部通过丝扣与内筒（2）外圆上部连接，所述上接头（1）内腔下部通过丝扣与定位球座（8）外圆连接，所述内筒（2）下部通过丝扣与挠性管（5）外圆上部连接，所述挠性管（5）外圆下部通过丝扣与下接头（11）连接。
4.根据权利要求1所述的一种井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述节流管（4）外圆上部设置有台阶面，所述台阶面上安装有节流弹簧（3），所述内筒（2）内腔上部设置有一圈台阶面，所述台阶面与节流管（4）外圆上部抵接。
5.根据权利要求1所述的一种井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述内筒（2）周向通孔均匀设置在内筒（2）中部，且通孔数量为两个，所述通孔连通内筒（2）内腔和上接头（1）内腔与定位球座（8）形成的腔体。
6.根据权利要求1所述的一种井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述挠性管（5）周向通孔均匀设置在挠性管（5）上部，且通孔数量为两个，所述通孔连通挠性管（5）内腔和上接头（1）内腔与定位球座（8）形成的腔体。
7.根据权利要求1所述的一种井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述活塞杆（7）上部设置一圈凸起台阶，所述凸起台阶上安装有复位弹簧（6），活塞杆（7）和复位弹簧（6）整体安装在所述定位球座（8）的偏心台阶孔内。
8.根据权利要求1所述的一种井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述挠性管（5）由挠性材料构成，所述挠性管（5）外圆上部和定位球座内腔台阶孔上部贴合。
9.根据权利要求1所述的一种井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述锁紧筒（10）内腔和挠性管（5）外圆下部通过丝扣连接，所述锁紧筒（10）压紧所述调节筒（9）。
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