CN211173935U - 一种钻具的自纠偏强制导向器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种钻具的自纠偏强制导向器，其包括圆柱状中心体，中心体外壁中下部轴向延伸有同轴心的凸环，凸环外部套设有环形箱体，环形箱体的内环面与凸环外壁之间具有一定距离，凸环外部安装有用于放置环形箱体的环形支座；环形箱体内部分隔成若干个第一腔体、若干个第二腔体，第一腔体与第二腔体依次相邻设置，每个第一腔体、每个第二腔体内分别设有第一伸缩机构、第二伸缩机构，两伸缩机构的固定端均固接在环形箱体上，第一伸缩机构的伸出端朝向中心体且连接有滚轮组件，第二伸缩机构的伸出端伸出环形箱体外且活动连接有弧形靴板。本实用新型能够使钻具能够用于不同直径井筒的施工，实现纠偏，保证钻井的垂直度，导向效果更好。

Description

一种钻具的自纠偏强制导向器

技术领域

本实用新型涉及石油、煤矿、勘探、矿山用掘进机械设备技术领域，尤其是涉及一种钻具的自纠偏强制导向器。

背景技术

钻机常用于地下施工机械中，在钻机施工过程中，一般需要对钻具进行定位， 以保证施工质量。目前，采用钻机钻井过程中，为避免钻具系统产生晃动，一般都设有钻具导向器，目前的钻具导向器有两种结构，一种是跟随钻杆一起旋转的框架结构，该框架结构与钻杆固定连接，该框架结构的最外侧与井壁保留一定的间隙，此导向器结构简单，成本低，但是，当遇到地质不理想的情况，井壁有坍塌时，导向器容易卡死，造成卡钻；另外一种是与钻杆可以发生相对转动的导向器，这种导向器可以跟随钻杆一起旋转，也可以静止不动，导向器的最外侧与井壁保留一定的间隙，解决了第一种导向器结构的卡钻问题，但由于导向器与井壁之间保持一定的间隙，导向效果并不理想；另外，上述导向器都是定直径结构，当井筒直径变化后就不能使用了。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种钻具的自纠偏强制导向器，其导向效果好，能够使具有此钻具的钻机用于不同直径井洞的施工。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种钻具的自纠偏强制导向器，其包括圆柱状中心体，所述中心体外壁中下部轴向延伸有同轴心的凸环，凸环外部套设有环形箱体，环形箱体的内环面与凸环外壁之间具有一定距离，凸环外部安装有环形支座，且环形支座位于环形箱体下方；所述环形箱体内部通过若干个竖直布置的隔板将箱体分隔成若干个第一腔体、若干个第二腔体，第一腔体与第二腔体依次相邻设置，若干个第一腔体沿圆周方向间隔均匀布置，若干个第二腔体沿圆周方向间隔均匀布置，每个第一腔体内设置有第一伸缩机构，第一伸缩机构的固定端固定连接在环形箱体上，伸出端朝向中心体且连接有滚轮组件，每个第二腔体内设置有第二伸缩机构，第二伸缩机构的固定端固定连接在环形箱体上，伸出端伸出环形箱体外且活动连接有弧形靴板；所述中心体的中心开设有纵向贯穿的通道。

进一步地，上述的中心体顶部、底部分别设置有上法兰、下法兰，且上法兰、下法兰与中心体同轴布置，通过上法兰与钻杆连接，通过下法兰与钻具连接。

进一步地，上述的环形箱体内部沿圆周方向设有若干个间隔均匀分布的测量油缸，通过测量油缸来测量中心体的偏心距离，进而调整第一伸缩机构的伸缩量实现导向器的调心。

进一步地，上述的环形箱体顶部内侧靠近中心体的凸环处设有两个对称分布、或若干个沿圆周方向间隔均匀分布的限位块。

进一步地，上述的第一伸缩机构、第二伸缩机构均采用液压缸或气缸。

本实用新型还包括一种钻具的自纠偏强制导向器组，其由上述两个自纠偏强制导向器连接组成，位于上部的第一自纠偏强制导向器的中心体底部与位于下部的第二自纠偏强制导向器的中心体顶部通过法兰连接，第一自纠偏强制导向器的环形箱体底部与第二自纠偏强制导向器的环形箱体顶部之间通过连接套筒连接，连接套筒内壁与中心体之间具有一定距离。

进一步地，上述的连接套筒内壁与中心体之间具有的距离为：大于二者之间连接的法兰的最大直径，且小于若干个弧形靴板所在圆周的直径。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下优越性：

该钻具的自纠偏强制导向器，其结构简单，设计合理新颖，构思巧妙，易于制作，操作简便，施工稳定，利用若干个第一伸缩机构能够使导向器的最大直径发生变化，进而使该钻具能够用于不同直径井筒的施工，通用性好；弧形靴板能够与井壁顶紧，不留间隙，与井壁弧面接触，接触面积更大，避免钻进不稳定地层时引起孔壁坍塌，导向效果更好；在钻具向下钻进的同时，经由若干个滚轮组件与中心体外圆面之间既滚动同时滑动，实现钻具的强制导向；在中心体发生偏斜时，能够通过调整第一伸缩机构的伸长量来实现纠偏，保证钻井的垂直度；结实耐用，安装维护方便，有效延长钻具使用寿命，具有良好的推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型钻具的自纠偏强制导向器的俯视结构示意图；

图2是图1的A－A向剖视结构示意图；

图3是本实用新型钻具的自纠偏强制导向器工作状态的结构示意图；

图4是图3中的Ⅰ部放大结构示意图；

图5是本实用新型钻具的自纠偏强制导向器组的结构示意图；

图中：1－上法兰；2－中心体；3－凸环；4－环形箱体；5－滚轮组件；6－第一伸缩机构；7－环形支座；8－下法兰；9－测量油缸；10－第二伸缩机构；11－弧形靴板；12－通道；13－限位块；14－第一自纠偏强制导向器；15－连接套筒；16－第二自纠偏强制导向器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

如图1、2、3、4、5所示，该钻具的自纠偏强制导向器，其包括圆柱状中心体2，所述中心体外壁中下部轴向延伸有同轴心的凸环3，凸环外部套设有环形箱体4，环形箱体纵截面呈凸字形，环形箱体的内环面与凸环外壁之间具有一定距离，凸环外部安装有环形支座7，且环形支座位于环形箱体4下方，环形支座用于放置环形箱体；所述环形箱体内部通过若干个竖直布置的隔板将箱体分隔成若干个第一腔体、若干个第二腔体，第一腔体与第二腔体依次相邻设置，若干个第一腔体沿圆周方向间隔均匀布置，若干个第二腔体沿圆周方向间隔均匀布置；每个第一腔体内设置有第一伸缩机构6，第一伸缩机构的固定端固定连接在环形箱体4上，伸出端朝向中心体2且连接有滚轮组件5，滚轮组件包括支撑架、轮轴和滚轮，支撑架一端与第一伸缩机构的伸出端固定连接，另一端的U形开口端安装轮轴，滚轮通过轴承安装在轮轴上，第一伸缩机构通过伸出端向中心体圆心方向移动以推动滚轮组件的滚轮压紧在中心体的外圆面上；每个第二腔体内设置有第二伸缩机构10，第二伸缩机构的固定端固定连接在环形箱体4上，伸出端伸出环形箱体外且活动连接有弧形靴板11，第二伸缩机构通过伸出端沿径向方向向外移动以推动弧形靴板撑紧在井壁上；所述弧形靴板的内侧具有连接槽，第一伸缩机构的伸出端具有的连接部可转动地配合设置在连接槽内，且连接部与连接槽的槽壁之间通过销轴相转动连接，连接部与连接槽之间安装有弹簧；所述中心体2的中心开设有纵向贯穿的通道12，作为钻井产生的泥浆排出的通道。

上述的环形箱体的内环面与凸环外壁之间具有的距离为：大于等于10mm，且小于等于第一伸缩机构6的最大行程。

上述的中心体2顶部、底部分别设置有上法兰1、下法兰8，且上法兰、下法兰与中心体同轴布置，通过上法兰与钻杆连接，通过下法兰与钻具连接。

上述的环形箱体4内部沿圆周方向设有若干个间隔均匀分布的测量油缸9，通过测量油缸来测量中心体的偏心距离，然后通过同时调整若干个第一伸缩机构6的伸缩量来达到调心，保证钻井的垂直度。

如图4所示，上述的环形箱体4顶部内侧靠近中心体的凸环3处设有两个对称分布、或若干个沿圆周方向间隔均匀分布的限位块13，以避免环形箱体在向上移动过程中与中心体的凸环脱开。

本实用新型的钻具的自纠偏强制导向器，其工作过程为：工作时，首先若干个第二伸缩机构10同步伸出，使多个弧形靴板11顶紧撑在井壁上，第二伸缩机构的伸出长度根据井筒直径大小确定，接着第一伸缩机构6的伸出端推动滚轮组件5，滚轮组件的滚动面压在中心体的外圆上，此时中心体跟随钻具系统一起旋转，滚轮组件的滚轮自转，随着钻具系统向下钻进，滚轮组件与中心体发生相对滑动，当达到最高位置时，如图3所示，第一伸缩机构6的伸出端收回，钻具系统向上提拉一个行程的高度，达到初始位置时，环形支座7支撑住环形箱体4，第二伸缩机构10的伸出端收回弧形靴板11，钻具系统下移到钻进面，开始新的一个循环。

如图5所示，本实用新型还包括一种钻具的自纠偏强制导向器组，其由上述两个自纠偏强制导向器连接组成，位于上部的第一自纠偏强制导向器14的中心体底部与位于下部的第二自纠偏强制导向器16的中心体顶部通过法兰连接，第一自纠偏强制导向器的环形箱体底部与第二自纠偏强制导向器的环形箱体顶部之间通过连接套筒15连接，连接套筒内壁与中心体之间具有一定距离，此距离满足条件：大于二者之间连接的法兰的最大直径，且小于若干个弧形靴板所在圆周的直径，在工作过程中，连接套筒15跟随环形箱体4上下移动，相对于单个自纠偏强制导向器，此自纠偏强制导向器组更加稳定，导向效果更好。

本实用新型钻具的自纠偏强制导向器能够适应不同直径的井筒施工，通过第一伸缩机构的伸缩来实现变径。

本实用新型中，第一伸缩机构、第二伸缩机构均采用液压缸或气缸。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，而非对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钻具的自纠偏强制导向器，其特征是：其包括圆柱状中心体，所述中心体外壁中下部轴向延伸有同轴心的凸环，凸环外部套设有环形箱体，环形箱体的内环面与凸环外壁之间具有一定距离，凸环外部安装有环形支座，且环形支座位于环形箱体下方；所述环形箱体内部通过若干个竖直布置的隔板将箱体分隔成若干个第一腔体、若干个第二腔体，第一腔体与第二腔体依次相邻设置，若干个第一腔体沿圆周方向间隔均匀布置，若干个第二腔体沿圆周方向间隔均匀布置，每个第一腔体内设置有第一伸缩机构，第一伸缩机构的固定端固定连接在环形箱体上，伸出端朝向中心体且连接有滚轮组件，每个第二腔体内设置有第二伸缩机构，第二伸缩机构的固定端固定连接在环形箱体上，伸出端伸出环形箱体外且活动连接有弧形靴板；所述中心体的中心开设有纵向贯穿的通道。

2.根据权利要求1所述的钻具的自纠偏强制导向器，其特征是：其中心体顶部、底部分别设置有上法兰、下法兰，且上法兰、下法兰与中心体同轴布置，通过上法兰与钻杆连接，通过下法兰与钻具连接。

3.根据权利要求1所述的钻具的自纠偏强制导向器，其特征是：其环形箱体内部沿圆周方向设有若干个间隔均匀分布的测量油缸。

4.根据权利要求1所述的钻具的自纠偏强制导向器，其特征是：其环形箱体顶部内侧靠近中心体的凸环处设有两个对称分布、或若干个沿圆周方向间隔均匀分布的限位块。

5.根据权利要求1所述的钻具的自纠偏强制导向器，其特征是：其第一伸缩机构、第二伸缩机构均采用液压缸或气缸。

6.一种钻具的自纠偏强制导向器组，其特征是：其包括如权利要求 1～5中任一权利要求所述的钻具的自纠偏强制导向器。

7.根据权利要求6所述的钻具的自纠偏强制导向器组，其特征是：其由两个自纠偏强制导向器连接组成，位于上部的第一自纠偏强制导向器的中心体底部与位于下部的第二自纠偏强制导向器的中心体顶部通过法兰连接，第一自纠偏强制导向器的环形箱体底部与第二自纠偏强制导向器的环形箱体顶部之间通过连接套筒连接，连接套筒内壁与中心体之间具有一定距离。

8.根据权利要求7所述的钻具的自纠偏强制导向器组，其特征是：其连接套筒内壁与中心体之间具有的距离为：大于二者之间连接的法兰的最大直径，且小于若干个弧形靴板所在圆周的直径。

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