CN109723383A - 一种液压自动垂直钻井工具 - Google Patents
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Abstract
本发明专利提供一种液压自动垂直钻井工具，主要由上接头、密封端、外筒、扇形圆环、金属球、液压端、传动轴、下接头、活塞环、大弹簧、小弹簧、柱塞、推板和调节喷嘴组成。停泵时，金属球利用自身重力作用直接(或间接)带动扇形圆环始终处在液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面底侧扇形环面，工具面恒为180°。开泵时，活塞环把钻具内、外压差转换成液压油压力，液压油经扇形圆环开口圆心角所在液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面顶侧扇形环面区域内液压油通道进入对应柱塞缸，柱塞伸出，推动推板挤压井壁，井壁反作用力推动钻头自动降斜钻进。
Description
技术领域
本发明专利属于石油钻井机械领域，具体涉及一种液压自动垂直钻井工具，主要用于解决石油天然气领域钻井防斜、降斜问题。
背景技术
钻井是把地下油气资源开采到地面的必然途径。在钻井过程中，由于高陡斜地质构造、地层软硬不均、钻头类型及结构、钻具组合等多种原因，所钻直井(或直井段)不可能完全垂直或全井井斜为0°。按照井身质量标准要求，如果井斜超标，将根据合同扣款处罚，严重的则必须填井重钻，造成巨大经济损失。
在钻井领域，防斜和降斜是一个永恒的研究课题。早期，主要采用钻铤、偏重钻铤、异形钻铤和稳定器等，根据悬臂梁弯曲变形原理，将钻铤和稳定器组合成不同结构钻具组合进行防斜、降斜。如果效果不佳，小钻压吊打钻进，机械钻速慢，钻井周期长，作业成本高。二十世纪八十年代以来，多家国外油服公司相继研制成功垂直钻井工具，性能可靠，但服务费用昂贵。近几年，国内多家油田企业和科技院所合作开展垂直钻井工具研制工作，其中大庆钻探钻井院、西部钻探钻井院、胜利油田钻井院和宝鸡石油等单位相继研制成功并开始现场试验，但至今未商业化推广应用。
根据多年钻井现场经验，本发明专利提出了一种液压自动垂直钻井工具，可有效解决钻井防斜、降斜问题，提高直井钻井速度和经济效益。
发明专利内容
本发明专利的目的是提供一种液压自动垂直钻井工具，主要用于解决石油天然气领域钻井防斜、降斜问题。
本发明专利采用如下具体技术方案实现：
液压自动垂直钻井工具主要由上接头、密封端、外筒、扇形圆环、金属球、液压端、传动轴、下接头、活塞环、大弹簧、小弹簧、柱塞、推板和调节喷嘴组成。
上接头、传动轴和下接头通过特殊螺纹连接成一体，把上部钻具钻压、拉力和扭矩传递给钻头，驱动钻头破岩钻进。其中，上接头上端是石油钻具螺纹，用于连接石油钻具；下接头下端是石油钻具螺纹，用于连接钻头；下接头下端轴孔安装有调节喷嘴，用于调整钻具内、外压差。
密封端、外筒和液压端通过特殊螺纹连接成一体，且通过密封端、液压端轴孔安装在传动轴上，轴孔内安装有多道密封圈。密封端、外筒和液压端与传动轴之间即液动密封，又相互旋转。
外筒是加工有内隔板的金属管，内隔板把外筒与传动轴环形空间分割成上部钻井液腔室和下部液压油腔室。
液压端周向均布加工有N(N≥3且为正整数)个扶正棱，每个扶正棱均加工安装有柱塞和推板。柱塞安装在柱塞缸内，液压油通道自柱塞缸底部沿轴向向上延伸到液压端顶部圆环形平面，周向均布且与推板方向一致。柱塞伸出时，推动推板挤压井壁，井壁反作用力推动钻头侧向切削地层；柱塞收回时，井壁挤压推板复位。
传动轴、密封端、活塞环、外筒共同组成钻井液腔室。活塞环与传动轴、外筒、外筒内隔板之间均安装有多道密封圈，使其相互液动密封。传动轴周向均布加工三个钻井液通道，连通钻具水眼与钻井液腔室。活塞环横剖面呈倒“L”状，活塞环和外筒内隔板之间安装有大弹簧。
传动轴、液压端、活塞环、外筒共同组成液压油腔室。外筒内隔板下部管壁加工有注油孔。活塞环下端安装有可调小弹簧，小弹簧下端面与扇形圆环的距离根据柱塞缸最小需油量计算确定。
在液压端顶部圆环形平面上，放置有金属球和扇形圆环。扇形圆环开口圆心角设计为任意值，扇形圆环中部加工有凹槽且左右对称，金属球放置在扇形圆环凹槽内，带动扇形圆环在液压端顶部圆环形平面上移动。进一步说，为确保金属球和扇形圆环自由游动，可在液压端顶部圆环形平面上安装U型轨道槽和圆形驱动环，U型轨道槽底部与液压端顶部液压油通道相连通，扇形圆环敷着在圆形驱动环底面，因此，金属球带动圆形驱动环移动，间接带动扇形圆环移动；或者，在液压端顶部圆环形平面上安装U型轨道槽和轨道盖，U型轨道槽底部与液压端顶部液压油通道相连通，扇形圆环和金属球被保护在U型轨道槽和轨道盖环形空间内，金属球直接带动扇形圆环移动；或者，在液压端顶部圆环形平面上安装U型轨道槽、圆形驱动环和轨道盖，U型轨道槽底部与液压端顶部液压油通道相连通，圆形驱动环、扇形圆环和金属球被保护在U型轨道槽和轨道盖环形空间内，金属球带动圆形驱动环移动，间接带动扇形圆环移动。因此，金属球或金属球和圆形驱动环组成了液压自动垂直钻井工具中的井眼重力高边工具面驱动机构。
在液压自动垂直钻井工具中，传动轴旋转驱动钻头破岩钻进，液压端相对井眼不旋转。停泵时，金属球利用自身重力作用滚动且始终处在液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面最低处，直接(或间接)带动扇形圆环移动使其始终处在液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面底侧扇形环面且左右对称，液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面底侧扇形环面区域内液压油通道关闭，相反，扇形圆环开口圆心角所在液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面顶侧扇形环面区域内液压油通道打开。开泵时，钻具水眼内高压钻井液通过传动轴上钻井液通道进入钻井液腔室，推动活塞环下行，压缩大弹簧，将钻井液通道位置钻具内、外压差转换成液压油压力，液压油经打开液压油通道进入液压端对应扶正棱柱塞缸内，柱塞伸出，推动推板挤压井壁，井壁反作用力推动钻头侧向切削地层自动降斜钻进，同时，小弹簧随活塞环下行且瞬间直接(或间接)压住扇形圆环，阻止扇形圆环在钻进过程中移动。钻完一段行程后停泵，活塞环利用大弹簧复位，液压油压力释放，柱塞收回，柱塞缸内液压油返回到液压油腔室，钻井液腔室内钻井液返回到钻具水眼，同时，小弹簧上行，金属球直接(或间接)带动扇形圆环移动自动更新工具面。因此，液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面、液压端顶部(或U型轨道槽底部)液压油通道和扇形圆环共同组成液压自动垂直钻井工具的导向装置，其中，液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面相当于圆环轨道面，液压端顶部(或U型轨道槽底部)液压油通道相当于控制开关，扇形圆环相当于扇形控制环。
对于液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面及其N个周向均布液压油通道导向装置来说，扇形圆环开口圆心角设计为任意值，或者说，无论扇形圆环开口圆心角大小，均可研制出一种液压自动垂直钻井工具，但是，扇形圆环开口圆心角与液压自动垂直钻井工具中导向装置所控制工具面变化范围有关，当扇形圆环开口圆心角或圆心角大于任意相邻两个液压油通道之间夹角，且开口圆心角等于任意相邻两个液压油通道之间夹角之半角奇数倍时，工具面变化范围恒为任意相邻两个液压油通道之间夹角的一半，对应所产生井壁反作用力是连续的，不间断的，因此，液压自动垂直钻井工具降斜效率相对较高。
液压自动垂直钻井工具降斜效率还与井壁反作用力成正比，或者说，与钻井液通道位置钻具内、外压差成正比。由于液压自动垂直钻井工具距离井底很近，钻井液通道与钻头喷嘴之间钻具内、外压耗均可忽略不计，因此，钻井液通道位置钻具内、外压差近似等于调节喷嘴压降和钻头喷嘴压降之和。除下钻前调整钻头喷嘴、钻进中更换不同直径泥浆泵缸套和调整泥浆泵冲数改变钻井液通道位置钻具内、外压差外，还可下钻前调整调节喷嘴、钻进中调整立管旁通阀分流装置改变钻井液通道位置钻具内、外压差，从而获得满足工程需要降斜率。
除垂直钻井工具外，通过调整金属球和扇形圆环相对位置，液压自动垂直钻井工具还可改变成液压自动增斜、扭方位或特定装置角导向钻井工具。
本发明专利的有益效果是：钻直井(或直井段)时，在近钻头部位安装液压自动垂直钻井工具，同时，根据所钻井深及地质条件，调整钻头喷嘴和调节喷嘴，计算出所需推板推力，预测液压自动垂直钻井工具降斜率。开泵、钻进时，钻具水眼内高压钻井液经传动轴上钻井液通道进入钻井液腔室，推动活塞环下行，压缩大弹簧，将钻井液通道位置钻具内、外压差转换成液压油压力，液压油经扇形圆环开口圆心角所在液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面顶侧扇形环面区域内液压油通道进入柱塞缸，柱塞伸出，推动推板挤压井壁，井壁反作用力推动钻头自动降斜钻进，同时，小弹簧随活塞环下行且瞬间直接(或间接)压住扇形圆环，密封和关闭扇形圆环所在液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面底侧扇形环面区域内液压油通道。停泵、接单根时，活塞环自动复位，液压油压力释放，柱塞收回，柱塞缸内液压油返回到液压油腔室，钻井液腔室内钻井液返回到钻具水眼，同时，小弹簧上行，金属球直接(或间接)带动扇形圆环移动自动更新工具面。循环往复地出现井斜和液压自动垂直钻井工具自动降斜钻进，把井斜始终控制在允许范围内。
附图说明
附图1是本发明专利液压自动垂直钻井工具的结构示意图。
附图标记说明：1-上接头、2-密封端、3-外筒、4-扇形圆环、5-金属球、6-液压端、7-传动轴、8-下接头、9-活塞环、10-大弹簧、11-小弹簧、12-柱塞、13-推板、14-调节喷嘴。
具体实施方式
液压自动垂直钻井工具主要由上接头(1)、密封端(2)、外筒(3)、扇形圆环(4)、金属球(5)、液压端(6)、传动轴(7)、下接头(8)、活塞环(9)、大弹簧(10)、小弹簧(11)、柱塞(12)、推板(13)和调节喷嘴(14)组成。
下面结合附图和实施例对本发明专利作进一步说明。
上接头(1)、传动轴(7)和下接头(8)通过特殊螺纹连接成一体，把上部钻具钻压、拉力和扭矩传递给钻头，驱动钻头破岩钻进。其中，上接头(1)上端是石油钻具螺纹，用于连接石油钻具；下接头(8)下端是石油钻具螺纹，用于连接钻头；下接头(8)下端轴孔安装有调节喷嘴(14)，用于调整钻具内、外压差。
密封端(2)、外筒(3)和液压端(6)通过特殊螺纹连接成一体，且通过密封端(2)、液压端(6)轴孔安装在传动轴(7)上，轴孔内安装有多道密封圈。密封端(2)、外筒(3)和液压端(6)与传动轴(7)之间即液动密封，又相互旋转。
外筒(3)是加工有内隔板的金属管，内隔板把外筒(3)与传动轴(7)环形空间分割成上部钻井液腔室和下部液压油腔室。
液压端(6)周向均布加工有N(N≥3且为正整数)个扶正棱，每个扶正棱均加工安装有柱塞(12)和推板(13)。柱塞(12)安装在柱塞缸内，液压油通道自柱塞缸底部沿轴向向上延伸到液压端(6)顶部圆环形平面，周向均布且与推板(13)方向一致。柱塞(12)伸出时，推动推板(13)挤压井壁，井壁反作用力推动钻头侧向切削地层；柱塞(12)收回时，井壁挤压推板(13)复位。
传动轴(7)、密封端(2)、活塞环(9)、外筒(3)共同组成钻井液腔室。活塞环(9)与传动轴(7)、外筒(3)、外筒(3)内隔板之间均安装有多道密封圈，使其相互液动密封。传动轴(7)周向均布加工三个钻井液通道，连通钻具水眼与钻井液腔室。活塞环(9)横剖面呈倒“L”状，活塞环(9)和外筒(3)内隔板之间安装有大弹簧(10)。
传动轴(7)、液压端(6)、活塞环(9)、外筒(3)共同组成液压油腔室。外筒(3)内隔板下部管壁加工有注油孔。活塞环(9)下端安装有可调小弹簧(11)，小弹簧(11)下端面与扇形圆环(4)的距离根据柱塞缸最小需油量计算确定。
在液压端(6)顶部圆环形平面上，放置有金属球(5)和扇形圆环(4)。扇形圆环(4)开口圆心角设计为任意值，扇形圆环(4)中部加工有凹槽且左右对称，金属球(5)放置在扇形圆环(4)凹槽内，带动扇形圆环(4)在液压端(6)顶部圆环形平面上移动。进一步说，为确保金属球(5)和扇形圆环(4)自由游动，可在液压端(6)顶部圆环形平面上安装U型轨道槽和圆形驱动环，U型轨道槽底部与液压端(6)顶部液压油通道相连通，扇形圆环(4)敷着在圆形驱动环底面，因此，金属球(5)带动圆形驱动环移动，间接带动扇形圆环(4)移动；或者，在液压端(6)顶部圆环形平面上安装U型轨道槽和轨道盖，U型轨道槽底部与液压端(6)顶部液压油通道相连通，扇形圆环(4)和金属球(5)被保护在U型轨道槽和轨道盖环形空间内，金属球(5)直接带动扇形圆环(4)移动；或者，在液压端(6)顶部圆环形平面上安装U型轨道槽、圆形驱动环和轨道盖，U型轨道槽底部与液压端(6)顶部液压油通道相连通，圆形驱动环、扇形圆环(4)和金属球(5)被保护在U型轨道槽和轨道盖环形空间内，金属球(5)带动圆形驱动环移动，间接带动扇形圆环(4)移动。因此，金属球(5)或金属球(5)和圆形驱动环构成了液压自动垂直钻井工具中的井眼重力高边工具面驱动机构。
在液压自动垂直钻井工具中，传动轴(7)旋转驱动钻头破岩钻进，液压端(6)相对井眼不旋转。停泵时，金属球(5)利用自身重力作用滚动且始终处在液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面最低处，直接(或间接)带动扇形圆环(4)移动使其始终处在液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面底侧扇形环面且左右对称，液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面底侧扇形环面区域内液压油通道关闭，相反，扇形圆环(4)开口圆心角所在液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面顶侧扇形环面区域内液压油通道打开。开泵时，钻具水眼内高压钻井液通过传动轴(7)上钻井液通道进入钻井液腔室，推动活塞环(9)下行，压缩大弹簧(10)，将钻井液通道位置钻具内、外压差转换成液压油压力，液压油经打开液压油通道进入液压端(6)对应扶正棱柱塞缸内，柱塞(12)伸出，推动推板(13)挤压井壁，井壁反作用力推动钻头侧向切削地层自动降斜钻进，同时，小弹簧(11)随活塞环(9)下行且瞬间直接(或间接)压住扇形圆环(4)，阻止扇形圆环(4)在钻进过程中移动。钻完一段行程后停泵，活塞环(9)利用大弹簧(10)复位，液压油压力释放，柱塞(12)收回，柱塞缸内液压油返回到液压油腔室，钻井液腔室内钻井液返回到钻具水眼，同时，小弹簧(11)上行，金属球(5)直接(或间接)带动扇形圆环(4)移动自动更新工具面。因此，液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面、液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)液压油通道和扇形圆环(4)共同组成液压自动垂直钻井工具的导向装置，其中，液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面相当于圆环轨道面，液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)液压油通道相当于控制开关，扇形圆环(4)相当于扇形控制环。
对于液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面及其N个周向均布液压油通道导向装置来说，扇形圆环(4)开口圆心角设计为任意值，或者说，无论扇形圆环(4)开口圆心角大小，均可研制出一种液压自动垂直钻井工具，但是，扇形圆环(4)开口圆心角与液压自动垂直钻井工具中导向装置所控制工具面变化范围有关，当扇形圆环(4)开口圆心角或圆心角大于任意相邻两个液压油通道之间夹角，且开口圆心角等于任意相邻两个液压油通道之间夹角之半角奇数倍时，工具面变化范围恒为任意相邻两个液压油通道之间夹角的一半，对应所产生井壁反作用力是连续的，不间断的，因此，液压自动垂直钻井工具降斜效率相对较高。
液压自动垂直钻井工具降斜效率还与井壁反作用力成正比，或者说，与钻井液通道位置钻具内、外压差成正比。由于液压自动垂直钻井工具距离井底很近，钻井液通道与钻头喷嘴之间钻具内、外压耗均可忽略不计，因此，钻井液通道位置钻具内、外压差近似等于调节喷嘴(14)压降和钻头喷嘴压降之和。除下钻前调整钻头喷嘴、钻进中更换不同直径泥浆泵缸套和调整泥浆泵冲数改变钻井液通道位置钻具内、外压差外，还可下钻前调整调节喷嘴(14)、钻进中调整立管旁通阀分流装置改变钻井液通道位置钻具内、外压差，从而获得满足工程需要降斜率。
除垂直钻井工具外，通过调整金属球(5)和扇形圆环(4)相对位置，液压自动垂直钻井工具还可改变成液压自动增斜、扭方位或特定装置角导向钻井工具。
实施例
钻直井(或直井段)时，在近钻头部位安装液压自动垂直钻井工具，同时，根据所钻井深及地质条件，调整钻头喷嘴和调节喷嘴(14)，计算出所需推板(13)推力，预测液压自动垂直钻井工具降斜率。开泵、钻进时，钻具水眼内高压钻井液经传动轴(7)上钻井液通道进入钻井液腔室，推动活塞环(9)下行，压缩大弹簧(10)，将钻井液通道位置钻具内、外压差转换成液压油压力，液压油经扇形圆环(4)开口圆心角所在液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面顶侧扇形环面区域内液压油通道进入柱塞缸，柱塞(12)伸出，推动推板(13)挤压井壁，井壁反作用力推动钻头自动降斜钻进，同时，小弹簧(11)随活塞环(9)下行且瞬间直接(或间接)压住扇形圆环(4)，密封和关闭扇形圆环(4)所在液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面底侧扇形环面区域内液压油通道。停泵、接单根时，活塞环(9)自动复位，液压油压力释放，柱塞(12)收回，柱塞缸内液压油返回到液压油腔室，钻井液腔室内钻井液返回到钻具水眼，同时，小弹簧(11)上行，金属球(5)直接(或间接)带动扇形圆环(4)移动自动更新工具面。循环往复地出现井斜和液压自动垂直钻井工具自动降斜钻进，把井斜始终控制在允许范围内。
以上对本发明专利的说明仅是优选范例，并不能被理解为对本发明专利技术方案内容的限制。以上内容在具体应用中，技术人员有可能需要根据具体情况作个别调整和改变，所述调整和改变均应落入本发明专利所附权利要求的保护范围之中。
Claims (4)
1.液压自动垂直钻井工具主要由上接头(1)、密封端(2)、外筒(3)、扇形圆环(4)、金属球(5)、液压端(6)、传动轴(7)、下接头(8)、活塞环(9)、大弹簧(10)、小弹簧(11)、柱塞(12)、推板(13)和调节喷嘴(14)组成；
上接头(1)、传动轴(7)和下接头(8)通过特殊螺纹连接成一体，其中，上接头(1)上端是石油钻具螺纹，下接头(8)下端是石油钻具螺纹，下接头(8)下端轴孔安装有调节喷嘴(14)；
密封端(2)、外筒(3)和液压端(6)通过特殊螺纹连接成一体，且通过密封端(2)、液压端(6)轴孔安装在传动轴(7)上，轴孔内安装有多道密封圈；
外筒(3)是加工有内隔板的金属管，内隔板把外筒(3)与传动轴(7)环形空间分割成上部钻井液腔室和下部液压油腔室；
液压端(6)周向均布加工有N(N≥3且为正整数)个扶正棱，每个扶正棱均加工安装有柱塞(12)和推板(13)；柱塞(12)安装在柱塞缸内，液压油通道自柱塞缸底部沿轴向向上延伸到液压端(6)顶部圆环形平面，周向均布且与推板(13)方向一致；
传动轴(7)、密封端(2)、活塞环(9)、外筒(3)共同组成钻井液腔室；活塞环(9)与传动轴(7)、外筒(3)、外筒(3)内隔板之间均安装有多道密封圈，使其相互液动密封；传动轴(7)周向均布加工三个钻井液通道，连通钻具水眼与钻井液腔室；活塞环(9)横剖面呈倒“L”状，活塞环(9)和外筒(3)内隔板之间安装有大弹簧(10)；
传动轴(7)、液压端(6)、活塞环(9)、外筒(3)共同组成液压油腔室；外筒(3)内隔板下部管壁加工有注油孔；活塞环(9)下端安装有可调小弹簧(11)；
在液压端(6)顶部圆环形平面上，放置有金属球(5)和扇形圆环(4)；扇形圆环(4)开口圆心角设计为任意值，扇形圆环(4)中部加工有凹槽且左右对称，金属球(5)放置在扇形圆环(4)凹槽内，带动扇形圆环(4)在液压端(6)顶部圆环形平面上移动；进一步说，为确保金属球(5)和扇形圆环(4)自由游动，可在液压端(6)顶部圆环形平面上安装U型轨道槽和圆形驱动环，U型轨道槽底部与液压端(6)顶部液压油通道相连通，扇形圆环(4)敷着在圆形驱动环底面，因此，金属球(5)带动圆形驱动环移动，间接带动扇形圆环(4)移动；或者，在液压端(6)顶部圆环形平面上安装U型轨道槽和轨道盖，U型轨道槽底部与液压端(6)顶部液压油通道相连通，扇形圆环(4)和金属球(5)被保护在U型轨道槽和轨道盖环形空间内，金属球(5)直接带动扇形圆环(4)移动；或者，在液压端(6)顶部圆环形平面上安装U型轨道槽、圆形驱动环和轨道盖，U型轨道槽底部与液压端(6)顶部液压油通道相连通，圆形驱动环、扇形圆环(4)和金属球(5)被保护在U型轨道槽和轨道盖环形空间内，金属球(5)带动圆形驱动环移动，间接带动扇形圆环(4)移动；因此，金属球(5)或金属球(5)和圆形驱动环构成了液压自动垂直钻井工具中的井眼重力高边工具面驱动机构；
在液压自动垂直钻井工具中，液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面、液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)液压油通道和扇形圆环(4)共同组成液压自动垂直钻井工具的导向装置，其中，液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面相当于圆环轨道面，液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)液压油通道相当于控制开关，扇形圆环(4)相当于扇形控制环。
2.根据权利要求1所述的一种液压自动垂直钻井工具，其特征在于：对于液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面及其N个周向均布液压油通道导向装置来说，扇形圆环(4)开口圆心角设计为任意值，或者说，无论扇形圆环(4)开口圆心角大小，均可研制出一种液压自动垂直钻井工具，但是，扇形圆环(4)开口圆心角与液压自动垂直钻井工具中导向装置所控制工具面变化范围有关，当扇形圆环(4)开口圆心角或圆心角大于任意相邻两个液压油通道之间夹角，且开口圆心角等于任意相邻两个液压油通道之间夹角之半角奇数倍时，工具面变化范围恒为任意相邻两个液压油通道之间夹角的一半，对应所产生井壁反作用力是连续的，不间断的，因此，液压自动垂直钻井工具降斜效率相对较高。
3.根据权利要求1所述的一种液压自动垂直钻井工具，其特征在于：液压自动垂直钻井工具降斜效率还与钻井液通道位置钻具内、外压差成正比；
除下钻前调整钻头喷嘴、钻进中更换不同直径泥浆泵缸套和调整泥浆泵冲数改变钻井液通道位置钻具内、外压差外，还可下钻前调整调节喷嘴(14)、钻进中调整立管旁通阀分流装置改变钻井液通道位置钻具内、外压差。
4.根据权利要求1所述的一种液压自动垂直钻井工具，其特征在于：通过调整金属球(5)和扇形圆环(4)相对位置，液压自动垂直钻井工具还可改变成液压自动增斜、扭方位或特定装置角导向钻井工具。
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