CN112761527A - 一种自动防斜钻井装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种自动防斜钻井装置。整个装置是由钻头部分、旋转部分、传动舱、防斜翼装置四部分组成。在钻头部分装有监测装置，监测装置内置井深测量仪，便于施工人员观测钻头所处位置；旋转轴部分安装有扶正装置，可对旋转轴进行支撑扶正作用；传动舱内置传动齿轮组，为防斜翼装置提供动力；防斜翼装置内部安装有控制球，发生井斜时，控制球触发进回油阀开关，使液压柱伸出，与井壁作用，让钻柱回归竖直状态。

Description

一种自动防斜钻井装置

技术领域

本发明涉属于石油工程领域，具体地涉及一种自动防斜钻井装置。

背景技术

直井是一种油田钻井工程术语，它与定向井相对应，是指设计轨道是一条铅垂线的井。在打直井时，如果井斜过大，会使井眼偏离地下设计目标，打乱油气田开发的布局；在斜井内，钻柱易靠在井壁一侧，旋转时发生严重摩擦，易使钻柱磨损和折断，也可能造成井壁坍塌及键槽卡钻等事故；井斜超标也会影响固井质量，对抽油井也常引起抽油杆的磨损和折断；由于地层倾角等地质因素及钻具结构的原因，在某些地方，直井的防斜问题十分突出，以至直井的轨迹控制难度甚至超过了定向井。因此，直井的防斜打直技术成为现代钻井技术中一项既十分重要又急需发展的钻井技术。

目前直井的防斜打直技术主要是通过改进钻具的结构组合来实现的。常用的防斜打直钻具有：刚性满眼钻具、钟摆钻具、塔式钻具、方钻铤防斜钻具、偏重钻铤钻具、柔性钟摆钻具、井下动力钻具。刚性满眼钻具、塔式钻具、方钻铤防斜钻具主要用于防斜；钟摆钻具、柔性钟摆钻具、偏重钻铤钻具、井下动力钻具主要用于纠斜。但是存在的问题是：都不能从根本上解决直井井斜的问题，也不能满足高陡构造、深井等复杂情况下钻直井的需要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种自动防斜钻井装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种自动防斜钻井装置包括钻头部分、监测装置、旋转轴、密封板、环状钻柱、扶正装置、防斜翼装置；旋转轴带动着钻头旋转，监测装置通过轴承固定在旋转轴上，舱室内含有井深测量仪；密封板通过弹性芯柱与环状钻柱相连；扶正装置由弹簧固定块，扶正弹簧，轴承组成，通过轴承固定在旋转轴上；防斜翼装置由液压柱、控制球、滑动通道、液压油泵、发电机、储油箱等组成，通过轴承与环状钻柱连接在一块。

上述自动防斜钻井装置的防斜方法是：井深测量仪监测钻头钻进的深度，传送给终端电脑，便于工作人员得知钻井深度；防斜翼装置通过轴承与旋转钻柱连接，可实现钻柱转动而防斜翼装置保持静置状态，当旋转钻柱发生不同方向且在一定角度内的倾斜时，不同方位的控制球会从原来固定槽内滑出，控制进回油阀门的开关，进而控制液压柱的伸缩，与井壁发生作用，形成的合力，使旋转钻柱恢复至竖直状态，此时控制球自动滑回原来的位置，使钻柱保持竖直状态继续钻进。

有益效果

1.本发明是一种自动防斜钻井装置，防斜翼装置反应快速灵活，能自供电。

2.本发明是一种自动防斜钻井装置，环状钻柱增加了钻柱的弹性。

3.本发明采用四个缓冲装置可有效支撑旋转轴的变向及稳定钻头。

4.本发明采用扶正装置，通过扶正弹簧可使旋转轴工作状态更加灵活。

5.本发明采用防斜翼装置，可自动实现钻井过程中的防斜、纠斜功能。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中监测装置内腔示意图。

图3为本发明中缓冲固定装置内部示意图。

图4为本发明中扶正装置内部示意图。

图5为本发明中传动舱内部示意图。

图6、7、8为本发明中防斜翼装置内部示意图。

图9为本发明中防斜翼装置侧面剖面图。

图中附图的标记的含义为：

1.钻头；2.监测装置；3.缓冲固定装置；4.密封板；5.环状钻柱；6.扶正装置；7.传动舱；8.齿轮传动杆套筒；9.防斜翼装置；10.旋转轴；11.井深测量仪；12.缓冲弹簧；13.弹簧套筒；14.轴承；15.弹性芯柱孔道；16.弹簧固定块；17.轴承；18.扶正弹簧；19.传动齿轮；20.传动杆；21.齿轮柱；22.液压柱;23.液压舱室；24.储油箱；25.液压油泵；26.油泵齿轮；27.发电机齿轮；28.发电机；29.电缆通道；30.输油管；31.传动齿轮；32.进油阀门槽；33.回油阀门槽；34.轴承；35.倾斜光滑通道；36.控制球；37.开关；38.弹簧；39.进油阀；40.回油阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，这种自动防斜钻井装置包括钻头（1）、监测装置（2）、缓冲固定装置（3）、密封板（4）、环状钻柱（5）、扶正装置（6）、传动舱（7）、齿轮传动杆套筒（8）、防斜翼装置（9）、旋转轴（10），钻头（1）顶部凸起部分进行岩石破碎；钻头（1）由旋转轴（10）带动旋转，且旋转轴（10）内部留有通道可输送钻井液，并与监测装置（2）相连；四个缓冲固定装置（3）衔接监测装置（2），支撑着旋转轴（10）；密封板（4）用弹性芯柱通过孔道（15）与环状钻柱（5）相连；扶正装置（6）与监测装置（2）之间相隔缓冲装置（3）；传动舱（7）内置传动齿轮组，传动齿轮（19）通过传动杆（20）经齿轮传动杆套筒（8）与防斜翼装置（9）相连接；八个防斜翼装置（9）呈45°均匀分布，通过轴承（34）安装在环状钻柱（5）上。

监测装置（2）舱室内安装有井深测量仪（11）测量钻头（1）钻井深度；四个缓冲固定装置（3）与监测装置（2）相连，使监测装置（2）和钻头（1）的工作状态更加稳定，并对旋转轴（10）起到支撑作用；密封板（4）与环状钻柱（5）通过弹性芯柱经孔道（15）连接，将旋转轴（10）内部环境与外界环境分隔开；环状钻柱（5）与密封板（4）、扶正装置（6）、轴承（19）、齿轮柱（21）连接形成的整体是可旋转的，通过旋转可将钻井过程中产生的岩石碎屑运到井外；扶正装置（6）中的扶正弹簧一端连接在弹簧固定块（16）上另一端固定在轴承（17）上，轴承（17）套在旋转轴（10）上，扶正装置（6）可对旋转轴（10）发生一定程度偏移时起到缓冲支撑作用；传动舱（7）通过轴承固定在环状钻柱（5）上，由于轴承的存在可实现环状钻柱（5）旋转而传动舱（7）保持原有的固定状态，将舱内环境与外部环境分隔开，有利于齿轮组的正常工作；齿轮组由齿轮柱（21）和八个传动齿轮（19）构成，齿轮柱（21）与环状钻柱（5）通过弹性芯柱经孔道（15）连接，可随钻柱一块旋转，齿轮柱（21）上有齿轮，与八个传动齿轮（19）相互咬合，进而带动八个传动齿轮（19）转动；传动齿轮（19）通过传动杆（20）经齿轮传动杆套筒（8）与传动齿轮(31)连接，传动齿轮（31）与油泵齿轮（26）和发电机齿轮（21）连接，进而带动液压油泵（25）和发电机（28）正常运行；发电机（28）通过电缆通道（29）给进油阀（39）和回油阀（40）供电；在钻柱保持竖直工作状态时，进油阀（39）为关闭状态，回油阀（40）为打开状态；此时液压油泵（25）只是将液压油在储油箱（24）内循环，只有进油阀（39）打开才会向液压舱室（23）内供油，进而将液压柱（22）顶起；控制球（36）通过所处不同位置控制着进回油阀门的开关；进油阀门槽（32）和回油阀门槽（33）内有弹簧（38）和开关（37）；在钻柱竖直工作状态时，控制球（36）处于进油阀门槽（32）内，压着开关（37），此时进油阀（39）关闭；回油阀门槽（33）中开关（37）处于接通状态，回油阀（40）为打开状态，控制球（36）可通过倾斜光滑通道（35）往返于进回油阀门槽。

当钻柱发生不同方位的倾斜时，倾斜的角度超过倾斜光滑通道（35）的角度时，不同方位的控制球（36）会从进油阀门槽（32）中滑至回油阀门槽（33）内，此时进油阀（39）通电打开，开始往液压舱室（23）内供油，而回油阀（40）会因控制球（36）滑至回油阀门槽（33）内而断电，回油阀（40）关闭，液压油泵（25）向液压舱室（23）内持续供油，液压柱（22）被顶起，与井壁发生作用，将钻柱恢复至竖直状态，此时控制球(36)从回油阀门槽（33）滑至进油阀门槽（32）内，进油阀（39）断电关闭，回油阀（40）通电打开，因不再往液压舱室（23）内供油，且液压油会从回油阀（40）流至储油箱（24）内，因液压油的减少，液压柱（22）会自动收缩至原状态；而防斜装置（9）呈45°均匀分布，中间留有空隙，便于钻井液及岩石碎屑、泥浆的流出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明中的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自动防斜钻井装置，其特征是：这种自动防斜钻井装置包括钻头（1）、监测装置（2）、缓冲固定装置（3）、密封板（4）、环状钻柱（5）、扶正装置（6）、传动舱（7）、齿轮传动杆套筒（8）、防斜翼装置（9）、旋转轴（10）、井深测量仪（11）、缓冲弹簧（12）、弹簧套筒（13）、轴承（14）、孔道（15）、弹簧固定块（16）、轴承（17）、扶正弹簧(18)、传动齿轮（19）、传动杆（20）、齿轮柱（21）、液压柱（22）、液压舱室（23）、储油箱（24）、液压油泵（25）、油泵齿轮（26）、发电机齿轮（27）、发电机（28）、电缆通道（29）、输油管（30）、传动齿轮（31）、进油阀门槽（32）、回油阀门槽（33）、轴承（34）、倾斜光滑通道（35）、控制球（36）、开关（37）、弹簧（38）、进油阀（39）、回油阀（40）；钻头（1）由旋转轴（10）带动旋转，并与监测装置（2）相连；监测装置（2）内置井深测量仪（11）；四个缓冲固定装置（3）衔接监测装置（2），通过轴承（14）支撑着旋转轴（10）；密封板（4）用弹性芯柱通过孔道（15）与环状钻柱（5）相连；扶正装置（6）与监测装置（2）之间相隔缓冲装置（3）；传动舱（7）内置传动齿轮组，传动齿轮（19）通过传动杆（20）经套筒（8）与防斜翼装置（9）相连接；八个防斜翼装置（9）呈45°均匀分布，通过轴承（34）安装在环状钻柱（5）上。

2.根据权利要求1所述的一种自动防斜钻井装置，其特征在于，所述的缓冲固定装置（3）由内置弹簧（12）和轴承（14）组成；弹簧（12）安装在弹簧套筒（13）中，轴承（14）固定在旋转轴（10）上，外侧的四块衔铁与缓冲固定装置（13）外套的弹簧套筒（13）相连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动防斜钻井装置，其特征在于，所述的扶正装置（6）由扶正弹簧（18），弹簧固定块（16）和轴承（17）组成，轴承（17）四周安置有18个弹簧固定块（16）衔接扶正弹簧固定在轴承（17）上，轴承（17）固定在旋转轴（10）上。

4.根据权利要求1所述的一种自动防斜钻井装置，其特征在于，所述的防斜翼装置（9）由液压柱（22）、液压舱室（23）、储油舱（24）、液压油泵（25）、发电机（28）、电缆通道（29)、输油管（30）、传动齿轮（31）、进油阀门槽（32）、回油阀门槽（33）、轴承（34）、倾斜光滑通道（35）、控制球（36）、开关（37）、弹簧（38）、进油阀（39）、回油阀（40）组成。

5.根据权利要求1所述的一种自动防斜钻井装置，其特征在于，所述的液压舱室（23）通过进油阀（39）和回油阀（40），分别与液压油泵（25）和储油箱（24）相接，储油箱（24）通过输油管（30）与液压油泵（25）相接；传动齿轮（31）与液压油泵齿轮（26）和发电机齿轮（27）相连接；倾斜光滑通道（35）两端分别为进油阀门槽（32）和回油阀门槽（33）；在进出油阀门槽中安装有弹簧（38）和开关（37）。

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