CN202280424U

CN202280424U - 上悬挂式自动防斜钻井工具

Info

Publication number: CN202280424U
Application number: CN2011204324444U
Authority: CN
Inventors: 李相勇; 柳长鹏; 李玉海; 万发明; 王春华
Original assignee: Daqing Petroleum Administration Bureau; China National Petroleum Corp
Current assignee: Daqing Petroleum Administration Bureau; China National Petroleum Corp
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2021-11-04

Abstract

本实用新型涉及一种上悬挂式自动防斜钻井工具。主要解决了现有技术中存在的高陡构造的防斜打快现场使用满眼钻具和钟摆钻具以牺牲机械钻速来换取井身质量的被动防斜技术的问题。其特征在于：所述的本体上端内壁变径处挂有上悬挂，上悬挂中心孔内依次穿有上心轴杆及轴承，上心轴杆上端装有叶轮，上心轴杆的下端连接偏重块，偏重块下端连接下心轴杆，下心轴杆下端套有上旋转阀，扇形开口与偏重块重心对称，上旋转阀下端连接一个导杆，导杆上安装有下部轴承，导杆插入下端的下旋转阀的中心通孔处，下旋转阀与本体开孔内安装活塞缸及活塞，活塞上有泄压孔。该上悬挂式自动防斜钻井工具，可有效控制井斜，解放钻压，提高机械转速，缩短钻井周期。

Description

上悬挂式自动防斜钻井工具

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气钻井的配套装置，特别是一种上悬挂式自动防斜钻井工具。

背景技术

随着勘探开发领域的不断拓展与深入,高陡构造、大倾角地层的勘探开发工作量越来越大,井斜问题在一定程度上成了制约这些区域勘探开发工作的质量、效益乃至成败的关键。自动垂直钻井技术是一种新型钻井技术，可在实现主动、适时防斜的同时，有效解放钻压，极大地提高钻井效率及安全性。国内，对于高陡构造的防斜打快，现场使用较多的是满眼钻具和钟摆钻具，用满眼钻具加压快钻是常规的防斜技术，但效果往往并不理想，然后再用钟摆钻具吊打纠斜，这是一种以牺牲机械钻速来换取井身质量的被动防斜技术。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的高陡构造的防斜打快现场使用满眼钻具和钟摆钻具以牺牲机械钻速来换取井身质量的被动防斜技术的问题，而提供一种上悬挂式自动防斜钻井工具，该上悬挂式自动防斜钻井工具，可有效控制井斜，解放钻压，提高机械转速，缩短钻井周期和降低钻井成本。

本实用新型解决其问题可通过如下技术方案来达到：该上悬挂式自动防斜钻井工具包括上接头、本体，本体中心为通孔，本体上部螺纹连接上接头，所述的本体上端内壁有由上向下缩径段，本体上端变径处座有上悬挂，上悬挂的上端放置有调节定位环，调节定位环另一端靠近在上接头下部，上悬挂中心孔内依次穿有上心轴杆及轴承，上心轴杆上端装有叶轮，上心轴杆的倒角处座在轴承上，上心轴杆的下端螺纹连接偏重块，偏重块为扇形柱状；偏重块下端螺纹连接下心轴杆，下心轴杆下端套有上旋转阀，在上旋转阀上安装传扭销，下心轴杆和上旋转阀之间安装有弹簧，上旋转阀径向开有扇形开口，扇形开口与偏重块重心对称，上旋转阀下端连接一个导杆，导杆上安装有下部轴承，导杆插入下端的下旋转阀的中心通孔处，下旋转阀由上端面向内部轴向开有过流孔道，下旋转阀上表面周向均布开有三个通孔，在通孔外部径向上开有一个大开孔，本体下部内腔加工有三个大孔，三个大孔内安装活塞缸及活塞，活塞缸中心钻有活塞缸导流口，将活塞缸的大径安装在本体大孔上，活塞缸的小径安装在下旋转阀的大开孔上，下旋转阀被三个活塞缸轴向定位，下旋转阀的每一个通孔分别对应一个活塞缸，活塞上有泄压孔。活塞缸上的导流口与下旋转阀内部的过流孔道、活塞上的泄压孔联通；本体下部的三个大孔与下旋转阀上的三个开孔对应，活塞外部置有推力巴掌，推力巴掌轴向一侧通过合页连接在本体上。

本实用新型与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该上悬挂式自动防斜钻井工具由于采用上述结构，保证井眼轨迹不超过井斜范围，通过内部机构确定井斜方位，在钻井的过程中自动进行测斜和纠斜，这样不必再轻压吊打，以慢纠斜，可有效的解放钻压，提高机械钻速，更好的保证井眼轨迹。本发明结构简单、使用方便、安全可靠。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图（图示为截断的上下两部分）；

附图2是本实用新型上旋转阀的结构示意图；

附图3是附图1的上部分的结构示意图；

附图4是附图1的下部分的结构示意图。

图中：1-上接头，2-本体，3-叶轮，4-轴承， 5-上悬挂,6-上心轴杆，7-偏重块，8-下心轴杆，9-弹簧，10-上旋转阀，11-导杆，12-下部轴承，13-下旋转阀，14-活塞缸， 15-活塞,16-泄压孔，17-推力巴掌，18-限位板，19-调节定位环，20-扇形开口。

具体实施方式：

下面结合附图将对本实用新型作进一步说明：

附图1结合图3、图4所示，该上悬挂式自动防斜钻井工具包括上接头1、本体2，本体2中心为通孔，本体2上部螺纹连接上接头1，所述的本体2上端内壁有由上向下缩径段，本体2上端变径处座有上悬挂5，上悬挂5的上端放置有调节定位环19，调节定位环19另一端靠近在上接头1下部，上悬挂5中心孔内依次穿有上心轴杆6及轴承4，上心轴杆6上端装有叶轮3，上心轴杆6的倒角处座在轴承4上，上心轴杆6的下端螺纹连接偏重块7，偏重块7为为扇形柱状；偏重块7下端螺纹连接下心轴杆8，下心轴杆8下端套有上旋转阀10，在上旋转阀10上安装传扭销，下心轴杆8和上旋转阀10之间安装有弹簧9；如图2所示，上旋转阀10径向开有扇形开口20，扇形开口20与偏重块5重心对称，上旋转阀10下端连接一个导杆11，导杆11上安装有下部轴承12，导杆11插入下端的下旋转阀13的中心通孔处，下旋转阀13由上端面向内部轴向开有过流孔道，下旋转阀13上表面周向均布开有三个通孔，在通孔外部径向上开有一个大开孔，本体2下部内腔加工有三个大孔，三个大孔内安装活塞缸14及活塞15，活塞缸14中心钻有活塞缸导流口，将活塞缸14的大径安装在本体2大孔上，活塞缸14的小径安装在下旋转阀13的大开孔上，下旋转阀13被三个活塞缸14轴向定位，下旋转阀13的每一个通孔分别对应一个活塞缸14，活塞15上有泄压孔16。活塞缸14上的导流口与下旋转阀13内部的过流孔道、活塞15上的泄压孔16联通；本体2下部的三个大孔与下旋转阀13上的三个开孔对应，活塞15外部置有推力巴掌17，推力巴掌17轴向一侧通过合页连接在本体2上；所述的推力巴掌17上下端置有限位板18，限位板18固定在本体2上。

该上悬挂式自动防斜钻井工具的原理，如果井眼倾斜，偏重块在自身重力作用下，其重心稳定在井眼低边方向，由于工具内部摩擦和液力的冲刷，容易使偏重块不稳定在低边方向，因此通过叶轮产生一定反扭矩，克服部分摩擦力，通过偏重块产生的合力控制上旋转阀扇形口在井眼高边方向稳定，上旋转阀因下心轴杆处弹簧预紧，使得上下旋转阀靠紧，下旋转阀随钻柱转动，当下旋转阀流道与上旋转阀流道连通时，利用压差使活塞推动推力巴掌推靠井眼高边井壁，井壁的反作用力将钻头推向井眼低边，当下旋转阀和上旋转阀之间流道关闭时，没有液体流进活塞缸，因此推力巴掌不再推靠井壁，推力巴掌受井壁推力允许活塞收回，也就是说除井眼低边以外的方向，推力巴掌不推靠井壁，上述过程循环往复，这样在钻井的过程中该工具就不断得测斜，不断的纠斜，最终将井斜控制在一定范围内。

采用该上悬挂式自动防斜钻井工具进行钻井施工时，利用上接头1连接到上部钻柱，上心轴杆6上端装有叶轮3，上心轴杆6中间穿有轴承4和上悬挂5，上心轴杆6的倒角处座在轴承4上，上心轴杆6的下端与偏重块7螺纹连接，所以上悬挂5承担着偏重块7所有的重量，偏重块7下端螺纹连接下心轴杆8，下心轴杆8下端套入上旋转阀10，在上旋转阀10上安装传扭销，下心轴杆8和上旋转阀10之间安装有弹簧9，弹簧9给上旋转阀10一个预紧力，使得上旋转阀10靠紧下旋转阀13。当工具的倾斜角度超过允许井斜角度时，偏重块7在自身的重力和上悬挂内的轴承4作用下旋转，由于偏重块7重心在一侧，所以当发生倾斜后，重心方向一定会在工具倾斜的低边，由于自身重力，克服外在摩擦因素，使得偏重块7在低边稳定，本体2正常旋转，上旋转阀10由于偏重块7的作用稳定在低边，所以上旋转阀10的扇形开口20始终指向倾斜角的高边，此时井斜高边已经确定；下旋转阀13被活塞缸14固定，当本体2旋转的同时，下旋转阀13也同步进行旋转，此时上下旋转阀之前会产生一个摩擦副，下旋转阀13上表面的三个开孔每经过上旋转阀10的扇形开口20时上下开孔重合，上部钻具内的钻井液通过上悬挂5、偏重块7与本体2间的间隙一直流到下部钻头，因此上下旋转阀开口重合时，会有部分钻井液流进，由活塞15处的泄压孔16排出到环空外，此过程活塞15的伸出是通过钻柱内外压差驱动的，活塞15伸出推高边井壁，井壁的反作用力则给钻头一个反向作用力，通过持续的作用力不断的达到纠斜的效果。钻柱继续旋转，当上下旋转阀开孔不重合时，通道被关闭，活塞缸14内没有液体进入，因此活塞15在除井斜高边以外区域是不伸出的，也就是除高边以外没有推靠力，上下心轴杆、偏重块7、导杆11始终保持同轴，这些组件构成了一个整体心轴，上悬挂5和轴承4将这个心轴整体吊起，此时当偏重块7转动时，它的内部摩擦阻力最小，转动过程类似于一个钟摆，另外上心轴杆6上端连接有叶轮3，它的主要目的是本体2顺时针旋转，偏重块7要稳定在低边时一定会产生一个克服顺时针转动的力，由于工具内部的摩擦力和钻井液的冲刷可能导致偏重块7不稳定，因此，采用叶片式流体力学的原理，通过液体冲刷叶片产生反扭矩来提高偏重块7的稳定性，保证偏重块7稳定在倾斜井眼的低边。

Claims

1.一种上悬挂式自动防斜钻井工具，包括上接头（1）、本体（2），本体（2）中心为通孔，本体（2）上部螺纹连接上接头（1），其特征在于：所述的本体（2）上端内壁有由上向下缩径段，本体（2）上端变径处座有上悬挂（5），上悬挂（5）的上端放置有调节定位环（19），调节定位环（19）另一端靠近在上接头（1）下部，上悬挂（5）中心孔内依次穿有上心轴杆（6）及轴承（4），上心轴杆（6）上端装有叶轮（3），上心轴杆（6）的倒角处座在轴承（4）上，上心轴杆（6）的下端螺纹连接偏重块（7），偏重块（7）为扇形柱状；偏重块（7）下端螺纹连接下心轴杆（8），下心轴杆（8）下端套有上旋转阀（10），在上旋转阀（10）上安装传扭销，下心轴杆（8）和上旋转阀（10）之间安装有弹簧（9），上旋转阀（10）径向开有扇形开口（20），扇形开口（20）与偏重块（5）重心对称，上旋转阀（10）下端连接一个导杆（11），导杆（11）上安装有下部轴承（12），导杆（11）插入下端的下旋转阀（13）的中心通孔处，下旋转阀（13）由上端面向内部轴向开有过流孔道，下旋转阀（13）上表面周向均布开有三个通孔，在通孔外部径向上开有一个大开孔，本体（2）下部内腔加工有三个大孔，三个大孔内安装活塞缸（14）及活塞（15），活塞缸（14）中心钻有活塞缸导流口，将活塞缸（14）的大径安装在本体（2）大孔上，活塞缸（14）的小径安装在下旋转阀（13）的大开孔上，下旋转阀（13）被三个活塞缸（14）轴向定位，下旋转阀（13）的每一个通孔分别对应一个活塞缸（14），活塞（15）上有泄压孔（16），活塞缸（14）上的导流口与下旋转阀（13）内部的过流孔道、活塞（15）上的泄压孔（16）联通；本体（2）下部的三个大孔与下旋转阀（13）上的三个开孔对应，活塞（15）外部置有推力巴掌（17），推力巴掌（17）轴向一侧通过合页连接在本体（2）上。

2.根据权利要求1所述的上悬挂式自动防斜钻井工具，其特征在于：所述的推力巴掌（17）上下端置有限位板（18），限位板（18）固定在本体（2）上。