CN110388179A - 一种推靠式旋转导向工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种推靠式旋转导向工具，其技术方案是：上部接钻柱，下部接钻头，工作时，上提钻柱，芯轴向上运动，芯轴上外花键进入内花键，带动内花键一起转动，钻井液进入控制筒上端，推动控制筒向下端运动，压缩碟簧，同时定位销在导向槽内运动，控制筒与芯轴上流通口相通，钻井液进入巴掌轴下端，推动巴掌轴带动巴掌向外运动，巴掌顶住井筒内壁，工具连同钻头向反方向倾斜，实现导向。导向结束时，钻柱下放，碟簧复位，定位销在导向槽内运动，控制筒不与芯轴上流通口相通，钻井液从单向阀排出工具，弹簧复位，巴掌轴带动巴掌回到巴掌座内。本发明可提高井眼质量、降低开发成本，有效提高定向井钻进准确性以及钻井效率。

Description

一种推靠式旋转导向工具
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种用于石油天然气钻探工程领域的旋转导向工具的设计。
背景技术
随着世界各油田相继进入开发后期，油藏开发难度逐渐增加，钻遇地层日益复杂，新时期面临的挑战推动着油气田开发由常规开发技术向着水平井、大位移定向井、多分支井、小井眼井等开发技术方向发展，同时新开发技术对钻井技术提出了更高的要求。传统的导向钻井技术以滑动导向技术为主，而滑动导向技术存在轴向摩阻大、钻进过程不易排屑、钻井效率低、井眼不光滑等问题。自20世纪90年代，国外各大石油公司相继推出了旋转导向钻井工具，其中以Baker-Hughes的Auto Trak系列、Schlumberger的Power Driver系列、Halliburton的Geo-Pilot系列为代表，且国外石油公司在高造斜率、井下数据监测、数据传输等方面不断改进和完善。国内对旋转导向的研发相对较晚，目前主要以推靠式旋转导向为主，工作原理是，推靠式旋转导向钻井工具是在工具外周均匀设置三个可伸缩翼肋,三个翼肋可选择的推靠设定方向的井壁，导致钻头偏移，从而加大了钻头的单边切削，实现对钻头钻进方向的控制，达到导向的目的；然而，导向钻井工具的体积尤其是半径大小是受限的，设置三个可伸缩翼肋使其构造复杂，而且内部空腔大，对材料要求高。因此，急需发明一种结构简单、紧凑的旋转导向钻井工具。
发明内容
本发明的目的是为了解决水平井、大位移定向井、多分支井、小井眼井钻井质量差、钻进效率低，生产成本高，井眼不光滑，轴向摩阻大的问题，提出了一种推靠式旋转导向工具。
本发明的技术方案为：一种推靠式旋转导向工具，包括上接头、O型密封圈a、端盖、筒座、轴承、套筒、内花键、筒钟、O型密封圈b、O型密封圈c、定位销、碟簧、控制筒、O型密封圈d、芯轴、螺钉、巴掌、巴掌轴、弹簧、巴掌座、单向阀盖、单向阀芯、O型密封圈e、外筒、O型密封圈f、下接头，其特征在于：由后端至前端依次为外筒、控制筒、筒钟、筒座、端盖，芯轴位于工具内部，贯穿于整个工具，两端分别与上、下接头通过螺纹相连接；将内花键从芯轴后端装入，从芯轴前端装入轴承和套筒，再分别从芯轴前端和后端装入筒座和筒钟，筒座和筒钟通过螺纹连接，将端盖从芯轴前端装入，与筒座通过螺纹连接，将O型密封圈a装入端盖对应凹槽内，再将上接头与芯轴前端通过螺纹连接，碟簧位于控制筒与外筒之间，先将O型密封圈c、O型密封圈d、O型密封圈e装入控制筒内对应位置，再将碟簧从控制筒后端装入，将外筒从控制筒后端装入，将定位销放入外筒上对应圆孔，边旋紧边调整控制筒位置，使定位销下端陷入控制筒外壁导向槽中，将O型密封圈b装入筒钟，O型密封圈f装入外筒，将外筒、控制筒、定位销和碟簧组装而成的整体从芯轴后端装入，外筒与筒钟通过螺纹连接，弹簧位于巴掌轴与巴掌座之间，将弹簧从巴掌轴上端装入，将巴掌轴从巴掌座下端装入，再将巴掌与巴掌轴通过螺纹连接在一起，最后将巴掌沉入巴掌座上部对应方形沉孔，将弹簧、巴掌轴、巴掌和巴掌座组装而成的整体装入外筒上对应位置，并将巴掌座两翼用螺钉固定，将单向阀芯装入外筒上对应位置，再将单向阀盖装入并旋紧，最后将下接头与芯轴后端通过螺纹连接。
本发明的有益效果是：(1)控制筒外壁设计成周期性的导向槽，定位销在导向槽内运动一个周期，就实现一次轴向运动、导向以及排液，可提高钻井效率；(2)芯轴上外花键与内花键配合，工作时，芯轴带动内花键一起转动，端盖、筒座、筒钟、控制筒与外筒保持静止。
附图说明
图1所示为本发明的结构示意图。
图2所示为本发明图1中A-A面的截面图。
图3所示为本发明图1中B-B面的截面图。
图4所示为本发明图1中C-C面的截面图。
图5所示为本发明图1中D-D面的截面图。
图6所示为本发明图1中控制筒的结构示意图。
附图标记说明：图中1.上接头，2.O型密封圈a，3.端盖，4.筒座，5.轴承，6.套筒，7.内花键，8.筒钟，9.O型密封圈b，10.O型密封圈c，11.定位销，12.碟簧，13.控制筒，14.O型密封圈d，15.芯轴，16.紧定销钉，17.巴掌，18.巴掌轴，19.弹簧，20.巴掌座，21.单向阀盖，22.单向阀芯，23.O型密封圈e，24.外筒，25.O型密封圈f，26.下接头。
具体实施方式
现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
下面结合附图对本发明作进一步说明：
参见图1，一种推靠式旋转导向工具，包括上接头、O型密封圈a、端盖、筒座、轴承、套筒、内花键、筒钟、O型密封圈b、O型密封圈c、定位销、碟簧、控制筒、O型密封圈d、芯轴、螺钉、巴掌、巴掌轴、弹簧、巴掌座、单向阀盖、单向阀芯、O型密封圈e、外筒、O型密封圈f、下接头，其特征在于：由后端至前端依次为外筒、控制筒、筒钟、筒座、端盖，芯轴位于工具内部，贯穿于整个工具，两端分别与上、下接头通过螺纹相连接；将内花键从芯轴后端装入，从芯轴前端装入轴承和套筒，再分别从芯轴前端和后端装入筒座和筒钟，筒座和筒钟通过螺纹连接，将端盖从芯轴前端装入，与筒座通过螺纹连接，将O型密封圈a装入端盖对应凹槽内，再将上接头与芯轴前端通过螺纹连接，碟簧位于控制筒与外筒之间，先将O型密封圈c、O型密封圈d、O型密封圈e装入控制筒内对应位置，再将碟簧从控制筒后端装入，将外筒从控制筒后端装入，将定位销放入外筒上对应圆孔，边旋紧边调整控制筒位置，使定位销下端陷入控制筒外壁导向槽中，将O型密封圈b装入筒钟，O型密封圈f装入外筒，将外筒、控制筒、定位销和碟簧组装而成的整体从芯轴后端装入，外筒与筒钟通过螺纹连接，弹簧位于巴掌轴与巴掌座之间，将弹簧从巴掌轴上端装入，将巴掌轴从巴掌座下端装入，再将巴掌与巴掌轴通过螺纹连接在一起，最后将巴掌沉入巴掌座上部对应方形沉孔，将弹簧、巴掌轴、巴掌和巴掌座组装而成的整体装入外筒上对应位置，并将巴掌座两翼用螺钉固定，将单向阀芯装入外筒上对应位置，再将单向阀盖装入并旋紧，最后将下接头与芯轴后端通过螺纹连接。
一种推靠式旋转导向工具上部接钻柱，下部接钻头，工作时，上提钻柱，芯轴15向上运动，芯轴15上外花键进入内花键7，与其配合，芯轴15带动内花键7一起转动，这时，钻井液从中心流道进入控制筒13上端，推动控制筒13向下端运动，压缩碟簧12，同时定位销11在导向槽内相对于控制筒13向上运动到导向槽最顶端，控制筒13上流通口与芯轴15上流通口相通，钻井液进入巴掌轴18下端，推动巴掌轴18带动巴掌17向外运动，巴掌17顶住井筒内壁，工具连同钻头向反方向倾斜，实现导向。导向结束时，钻柱下放，芯轴15向下运动，控制筒13上流通口不与芯轴15上流通口相通，碟簧12复位，定位销11在导向槽内相对于控制筒13向下运动，钻井液从控制筒13与外筒24之间夹层流到下端单向阀，从单向阀排出工具，弹簧19复位，巴掌轴18带动巴掌17向下运动，巴掌17回到巴掌座20内。

Claims (3)

1.一种推靠式旋转导向工具，包括上接头、O型密封圈a、端盖、筒座、轴承、套筒、内花键、筒钟、O型密封圈b、O型密封圈c、定位销、碟簧、控制筒、O型密封圈d、芯轴、螺钉、巴掌、巴掌轴、弹簧、巴掌座、单向阀盖、单向阀芯、O型密封圈e、外筒、O型密封圈f、下接头，其特征在于：由后端至前端依次为外筒、控制筒、筒钟、筒座、端盖，芯轴位于工具内部，贯穿于整个工具，两端分别与上、下接头通过螺纹相连接；将内花键(7)从芯轴(15)后端装入，从芯轴(15)前端装入轴承(5)和套筒(6)，再分别从芯轴(15)前端和后端装入筒座(4)和筒钟(8)，筒座(4)和筒钟(8)通过螺纹连接，将端盖(3)从芯轴(15)前端装入，与筒座(4)通过螺纹连接，将O型密封圈a(2)装入端盖(3)对应凹槽内，再将上接头(1)与芯轴(15)前端通过螺纹连接，碟簧(12)位于控制筒(13)与外筒(24)之间，先将O型密封圈c(10)、O型密封圈d(14)、O型密封圈e(23)装入控制筒(13)内对应位置，再将碟簧(12)从控制筒(13)后端装入，将外筒(24)从控制筒(13)后端装入，将定位销(11)放入外筒(24)上对应圆孔，边旋紧边调整控制筒(13)位置，使定位销(11)下端陷入控制筒(13)外壁导向槽中，将O型密封圈b(9)装入筒钟(8)，O型密封圈f(25)装入外筒(24)，将外筒(24)、控制筒(13)、定位销(11)和碟簧(12)组装而成的整体从芯轴(15)后端装入，外筒(24)与筒钟(8)通过螺纹连接，弹簧(19)位于巴掌轴(18)与巴掌座(20)之间，将弹簧(19)从巴掌轴(18)上端装入，将巴掌轴(18)从巴掌座(20)下端装入，再将巴掌(17)与巴掌轴(18)通过螺纹连接在一起，最后将巴掌(17)沉入巴掌座(20)上部对应方形沉孔，将弹簧(19)、巴掌轴(18)、巴掌(17)和巴掌座(20)组装而成的整体装入外筒(24)上对应位置，并将巴掌座(20)两翼用螺钉(16)固定，将单向阀芯(22)装入外筒(24)上对应位置，再将单向阀盖(21)装入并旋紧，最后将下接头(26)与芯轴(15)后端通过螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种推靠式旋转导向工具，其特征在于：芯轴(15)上外花键与内花键(7)配合，工作时，芯轴(15)带动内花键(7)一起转动，端盖(3)、筒座(4)、筒钟(8)、控制筒(13)与外筒(24)保持静止。
3.根据权利要求1所述的一种推靠式旋转导向工具，其特征在于：为实现周期性的轴向运动、导向以及排液，控制筒(13)外壁设计成周期性的导向槽，定位销(11)在导向槽内运动一个周期，就实现一次轴向运动、导向以及排液。
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