CN2076151U - 钻井液控钻头变向器 - Google Patents
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Abstract
钻井液控钻头变向器适用于油田勘探钻直井、定
向井、水平井的井身轨迹控制。该变向器克服了美国
“Rebel tool”变向器和我国圆桶型变向器的不足，在
原变向器上增加了液力传感器、液力开关、液压传导
管线等结构，利用了钻柱内高压流体的能量、改变传
感器与液压缸的相对位置，可全方位地对井身轨迹进
行控制。而且只需在地面调节泵压就可控制井下钻
头的侧向力。该变向器适用性强，不仅能在定向井中
控制方位漂移，同时也可用在直井防斜，水平井稳斜
等等。
Description
本实用新型是一种用于油田勘探开发中钻井的钻井液控钻头变向器，适用于直井、定向井、丛式井、水平井钻井中井身轨迹控制。
早在五十年代，美国Eastman公司研制出了一种叫“Rebel tool ”的工具（专利号US158948）。该工具的设计构思是巧妙的，成功地将在斜井钻井中由于钻柱自重及钻柱受压而产生的力转换成使钻头改变方位的力，用以控制定向井中的方位漂移。但由于其本身结构的原因，上下叶片与心轴之间的活动间隙易被岩屑充填而失去作用，其上下叶片之间的力是通过一圆形钢轴传递的，易产生弹性变性。由于这两个缺点影响了该工具的推广应用。
一九八五年中国石油天燃气总公司勘探开发研究院研制出圆桶形钻井变向器（专利号85103611.2），工作原理与美国“Eastman”公司的“Rebel tool”一样，只是把传递上下叶片之间的力的钢轴改成了圆桶，由于采用了圆桶结构，钻井的岩屑不能进入叶片与心轴之间，从而避免了填卡失效的问题，由于钢桶较钢轴在强度上有大幅度的提高，从而避免了力的传递过程中的弹性变性。克服了美国“Rebel tool”变向器的两个缺点。但从现场的使用效果看，该工具只能在某些定向井上起作用，主要原因是受力的结构和工作原理的限制，不论是美国的“Rebel tool”，还是圆桶型变向器，在井下起的作用只是起一个力的方向的变换。如下图所示：
在力的转换过程中，P1是由于钻柱在斜井中弯曲及受压而产生的与井壁的接触力，而当地层较软或地层易塌造成扩经时，P1会很小或者为零，这时的P2也会很小或者为零，在此种情况下，该工具就起不到应起的作用。当地层较硬时，由于其结构的特性，产生较大的P1，同时也获得较大的P2，但在硬地层中，没有足够的侧向力是不容易使钻头偏离原钻进轴线的，以上分析的结果和大量的井下实际应用相吻合，说明该工具在使用范围上有很大的局限性。
鉴于圆桶型变向器在使用范围上所受的限制，为能在有较小P1的情况下获得较大的P2，拓宽该工具的使用范围，提高控制井眼方位的能力，本实用新型提供一种钻井液控钻头变向器。
钻井液控钻头变向器是在原有变向器的基础上进行的改进，其由上瓦片（1）弹簧（3，10），液压传导管线（5），液压缸（8），下瓦片（9），心轴（12）等组成，钻井液控钻头变向器主要增加了液力传感器（2），液力开关（6），液压传导管线（5）。液力传感器（2）用上固定瓦片（15）固定在变向器的上端，在变向器的下端装有四个孔的液力开关（6），液力开关（6）与液压缸（8）和钻具内孔相联接。液压传导管线（5）的上端与液力传感器（2）下端与液力开关（6）相连接。液力开关（6）上开有四个孔，B孔与钻具内孔相通，E、D孔与液压缸（8）相连，下孔为泄压孔（11）。液力传感器（2）可在变向器上部360度的范围内调节安装位置。
钻井液控钻头变向器的液力传感器（2）主要是接收钻柱与井壁之间的接触力P1，液压传导管线（5）用于传导液力传感器（2）与液压力开关（6）之间的液压。液力开关（6）用于关闭和开启钻杆内孔与液压缸（8）的通道及液压缸（8）与泄压孔（11）的通道。
下面将结合附图作详细说明：
附图说明：
图1（A）钻井液控钻头变向器的工作原理示意图；（B）是液力开关结构示意图；（C）液力传感与下液压缸的装配位置图。图2：（A）钻井液控钻头变向器的总装结构示意图；（B）增方位工作情况示意图；（C）减方位工作情况示意图。图中（1，13）上瓦片（2）液力传感器；（3，10）弹簧；（4）活塞；（5，16）液压传导管线；（6）液力开关；（7）活塞；（8）液压缸；（9，18）下瓦片；（11）泄压孔；（12，21）心轴；（14）液力传感器位置；（15）上固定瓦片；（17）液力开关位置；（19）液压缸位置；（20）下固定瓦片。
钻井液控钻头变向器利用了钻井过程中钻柱内高压流体能量的作用，当液力传感器（2）转到斜井中的下井壁时，由于重力及钻压的作用，使上瓦片（1）获得力P1，液力传感器由于受到P1的作用，在液压缸（8）内产生一定的压力，当压力达到一定数值时，通过液压传导管线（5）传导到液力开关（6），液力开关（6）接通钻柱与液压缸（8）的通道。钻柱内高压流体进入液压缸（8），使下瓦片（9）获得侧向力P2，P2的大小与钻柱内高压流体压力及液压缸（8）的面积成正比；P2的大小通过循环泵压和液压缸（8）的面积来控制。当液压传感器（2）转离斜井下井壁时，上瓦片（1）不与井壁接触，此时P1为零，液压缸（8）泄压，P2也为零。就此完成一个工作过程。
钻井液控钻头变向器与原有技术对比具有如下优点：
1、本实用新型具有美国“Rebel tool”和圆桶型变向器的所有功能。
2、利用了钻具内高压流体的能量，使在P1很小的情况下，获得较大的P2。
3、改变传感器与液压缸的相对位置，可全方位地对井身轨迹进行控制。
4、可通过地面调节泵压来控制井下侧向力P2的大小。
5、该变向器适用性强，不仅能在定向井中控制方位漂移，同时也可在直井防斜，水平井稳斜，并适用于软硬地层。
Claims (3)
1、一种用于钻井的钻井液控钻头变向器，其由上瓦片(1)、弹簧(3)、液压缸(8)、下瓦片(9)、心轴(12)等组成。本实用新型的特征是钻井液控钻头变向器装有液力传感器(2)，其用上固定瓦片(15)，固定在变向器的上端，在变向器的下端装有四个孔的液力开关(6)，液力开关(6)与液压缸(8)和钻具内孔相联接，液压传导管线(5)上端与液力传感器(2)，下端与液力开关(6)相连接。
2、根据权利要求1所述的钻井液控钻头变向器，其特征是液力开关（6）上开有四个孔，B孔与钻具内孔相通，E、D孔与液压缸（8）相连，下孔为泄压孔（11）。
3、根据权利要求1所述的钻井液控钻头变向器，其特征是液力传感器（2）可在变向器上部360度的范围内调节安装位置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 90214171 CN2076151U (zh) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 钻井液控钻头变向器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 90214171 CN2076151U (zh) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 钻井液控钻头变向器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2076151U true CN2076151U (zh) | 1991-05-01 |
Family
ID=4893593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 90214171 Withdrawn CN2076151U (zh) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 钻井液控钻头变向器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2076151U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105156030A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-12-16 | 西南石油大学 | 一种用于石油天然气钻井防斜工具 |
-
1990
- 1990-07-31 CN CN 90214171 patent/CN2076151U/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105156030A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-12-16 | 西南石油大学 | 一种用于石油天然气钻井防斜工具 |
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Legal Events
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