CN211819240U - 一种液压分配装置及钻井装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压分配装置及钻井装置，包括钻井液分配装置，钻井液分配装置由上到下依次设置的上盘阀、中盘阀、下盘阀，上盘阀的阀体及上盘阀驱动轴套接在中盘阀驱动轴的外侧，上盘阀、中盘阀、下盘阀上依次设置轴向的上盘阀高压孔、中盘阀高压孔、三个下盘阀低压孔，上盘阀高压孔、中盘阀高压孔贯穿设置，三个低压孔沿周向等距离分布，下盘阀为圆筒状结构，与每个低压孔相对的位置，下盘阀的侧壁由上到下设置两个径向的通道孔，两个通道孔的一端分别与下盘阀低压孔相通，另一端穿过下盘阀的侧壁与外界相通，下盘阀为圆筒状结构，下盘阀低压孔的底端不与下盘阀的底部相通。解决了螺旋井眼的问题。

Description

一种液压分配装置及钻井装置

技术领域

本实用新型属于石油钻井技术领域，具体涉及一种液压分配装置及钻井装置。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着石油工业的发展，钻井工程的地位越发重要，利用钻井新技术提高油气采收率成为最具潜力的一项技术手段。近年来，钻井技术的发展已不仅是为了提高本身的效率和质量，而且已经越来越深地切入到勘探与开发的决策中，成为解决油气勘探与开发难题的有效手段之一，其中可控三维轨迹的现代导向钻井技术成为钻成这些高难度的复杂结构井的关键技术之一，并以旋转导向钻井技术最具代表性和先进性。

旋转导向钻井技术采用随钻测量和井下闭环控制技术，并通过与地面的双向通讯方式来实时调整井下工具的造斜能力，从而实现井眼轨迹自动控制，可以大大提高钻井效率和开发效率，因此具有广阔的发展前景。在旋转导向钻井技术中，动态推靠式旋转导向钻井技术目前被广泛应用。动态推靠式旋转导向钻井技术的关键部件是动态推靠式旋转导向钻井工具，其主要由稳定平台、液压分配装置及翼肋伸缩短节组成，其中液压分配装置包括上盘阀及下盘阀。上盘阀中含有弧形长孔状高压孔，下盘阀中是三个互为120°的低压孔，且低压孔分别与三个伸缩翼肋连接。当动态推靠式旋转导向钻井工具工作时，稳定平台根据导向要求控制上盘阀保持在固定位置，下盘阀随钻杆转动从而周期性的导通高压孔与低压孔，进而利用高压钻井液在同一方向推出伸缩翼肋形成推靠力。

当旋转导向钻井系统不工作时，上盘阀与下盘阀同时旋转，使三个翼肋在不同方向推出，从而使得推靠力不沿同一方向，无法起到导向的作用。但是，由于高压钻井液的推动，翼肋伸出时的动量较大，撞击在井壁上易导致螺旋井眼的产生，同时，由于不导向时需要上盘阀相对下盘阀旋转，且二者需要有转速差，这增加了旋转导向钻井工具的功耗，同时提高了旋转导向钻井工具的控制难度，

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种动态推靠式旋转导向钻井稳定平台的液压分配装置及钻井装置。

为了解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种动态推靠式旋转导向钻井稳定平台的液压分配装置，包括钻井液分配装置，钻井液分配装置由上到下依次设置的上盘阀、中盘阀、下盘阀，上盘阀的阀体及上盘阀驱动轴套接在中盘阀驱动轴的外侧，上盘阀、中盘阀、下盘阀上依次设置轴向的上盘阀高压孔、中盘阀高压孔、三个下盘阀低压孔，上盘阀高压孔、中盘阀高压孔贯穿设置，三个低压孔沿周向等距离分布，下盘阀为圆筒状结构，低压孔与顶部相通，与底部不相通，与每个低压孔相对的位置，下盘阀的侧壁由上到下设置两个径向的通道孔，两个通道孔的一端分别与下盘阀低压孔相通，另一端穿过下盘阀的侧壁与外界相通，下盘阀为圆筒状结构，下盘阀低压孔的底端不与下盘阀的底部相通。

本实用新型提供了一种液压分配装置，通过上盘阀、中盘阀、下盘阀的相互配合实现钻井液的定向流动，上盘阀和中盘阀做周向旋转运动，下盘阀与钻杆连接，可随钻杆一起转动，当上盘阀高压孔、中盘阀高压孔相对时，钻井液通过高压孔进入下盘阀低压孔，然后进入两个通道孔。由于钻井液是高速流动的，所以钻井液就可以顺势流入通道孔。实现了钻井液向下盘阀的一侧流动的作用，相比于现有的将钻井液同时进入三个方向，能够形成方向相同的推靠力，同时解决了螺旋井眼的问题。

作为本实用新型的一些实施例，所述液压分配装置包括三个液压油缸、三个翼肋，三个液压油缸分别与通道孔外侧相通连接，另一端分别与翼肋连接。钻井液为水基钻井液，由淡水、膨润土和各种对粘土起分散作用的处理剂配置而成。钻井液进入液压油缸作为动力源，然后液压油缸驱动推动翼肋，翼肋推靠井壁。由于翼肋与井壁接触，整个动态推靠装置受到一个反作用力，这个反作用力将为整个钻井工作提供导向力。

作为本实用新型的一些实施例，所述液压分配装置包括三个轴向设置的导流槽，导流槽位于下盘阀的外侧，且与下盘阀一体，导流槽为环形导流槽，三个导流槽的槽通道是贯穿设置的，导流槽的高度低于下盘阀的高度。导流槽为环形的结构，其贯穿设置用于给钻井液提供流过的通道。

作为本实用新型的一些实施例，所述液压分配装置包括外套管，外套管的中心设置轴向的钻井液流道，钻井液分配装置及导流槽位于钻井液流道的内部，液压油缸及翼肋设置在外套管的侧壁。

作为本实用新型进一步的实施方式，上盘阀高压孔和中盘阀高压孔为弧形结构，三个下盘阀低压孔成等圆心角分布。

优选的，上盘阀高压孔和中盘阀高压孔的弧度为120°。

优选的，下盘阀低压孔的直径为4-6mm。

一种动态推靠式旋转导向钻井装置，包括井架、钻杆、外套管、钻头、动态推靠式旋转导向工具，动态推靠式旋转导向工具包括上述的液压分配装置、动力装置，井架位于地面的上方，钻杆的顶端与井架连接，钻杆的底端与钻头连接，外套管与钻杆连接，位于钻头的上方，动态推靠式旋转导向工具的上盘阀位于外套管的内部，且与下盘阀紧密贴合，动力装置位于上盘阀上部，动力装置分别与上盘阀、中盘阀连接，下盘阀安装在外套管内部。

优选的，外套管上下两端具有螺纹，与上下钻杆之间采用螺纹连接。

翼肋可直接与井壁接触。工作时下盘阀的三个翼肋可直接推出与井壁接触。

本实用新型的有益效果：

中盘阀起到了液压分配装置开关的作用。既可保证动态推靠式旋转导向钻井工具在导向时工作性能，也可保证动态推靠式旋转导向钻井工具在不导向时翼肋不伸出，继而有效地避免了螺旋井眼的出现。

中盘阀的加入使得在动态推靠式旋转导向钻井工具不导向时无需控制上盘阀相对下盘阀旋转，从而降低了动态推靠式旋转导向钻井工具的控制难度，同时由于上盘阀无需旋转，从而降低了系统的功耗。

中盘阀与上盘阀形状一致，便于生产与安装。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为实施例2的动态推靠式旋转导向钻井系统结构图；

图2为实施例1的液压分配装置剖面图；

图3为实施例1的钻井液分配装置的三维视图；

图4为实施例1的钻井液分配装置在旋转导向工具导向时的状态；

图5为实施例1的钻井液分配装置在旋转导向工具不导向时的状态；

其中：1、井架，2、钻杆，3、地面，4、井筒，5、动态推靠式旋转导向工具， 6、钻头，7、钻井液流道，8、外套管，9、中盘阀驱动轴，10、上盘阀，11、液压油缸，12、导流槽，13、下盘阀，14、翼肋，15、中盘阀，16、上盘阀高压孔，17、中盘阀高压孔，18、下盘阀低压孔，19、上盘阀驱动轴，20、动力装置。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

如图3所示，本实用新型提供了一种液压分配装置，其中钻井液分配装置由上盘阀，下盘阀，以及中盘阀组成，三者间相互贴合，中盘阀起钻井液流通开关的作用。当旋转导向工具需要导向时，中盘阀转动使得钻井液流通路径导通，从而使得翼肋可由钻井液驱动伸出；当不需要导向时，中盘阀旋转一定角度以堵塞上盘阀的高压孔，以此阻断钻井液的流通路径，使得下盘阀无钻井液进入，进而避免螺旋井眼的产生。该装置结构简单，减小了旋转导向钻井工具的控制难度且降低了系统的功耗。

如图4和图5所示，钻井液分配装置的具体结构和钻井液分配过程为：其中上盘阀10和中盘阀15包含具有一对相同形状的上盘阀高压孔16和中盘阀高压孔17，当上盘阀高压孔16和中盘阀高压孔17重合时钻井液流至下盘阀低压孔18，当上盘阀高压孔16和中盘阀高压孔17不重合时，钻井液通过导流槽12流至下部钻井液流道7。上盘阀10，中盘阀15和下盘阀13相互贴合以保证钻井液只能通过上盘阀高压孔16，中盘阀高压孔17和下盘阀低压孔18到达液压油缸11区域。

如图2所示，外套管8的中心为钻井液流道7，钻井液分配装置位于钻井液流道 7的内部。外套管8的作用是固定液压油缸11和钻井液分配装置，钻井液分配装置与钻井液流道7的内侧壁固定连接，液压油缸11设置外套管8的侧壁内。液压油缸11 的一端与下盘阀低压孔18连接，另一端与翼肋14连接，当钻井液通过下盘阀低压孔 18进入液压油缸后，由于钻井液高速的流动，液压油缸由此受到压力，这样，液压油缸就有了推动翼肋14的动力，液压油缸里的钻井液推动翼肋14横向移动，翼肋14 碰触井壁，产生推靠力。

实施例2

本实用新型的一种动态推靠式旋转导向钻井装置中的动态推靠式旋转导向工具包括上述的液压分配装置。液压分配装置的中间盘驱动轴和上盘阀驱动轴是套接连接的，即上盘阀驱动轴为中空，中盘阀驱动轴套在上盘阀驱动轴中，中间盘驱动轴9和上盘阀驱动轴19分别与动态推靠式旋转导向工具的动力装置20连接，所述动力装置 20独立存在，且与钻杆2之间为过盈配合，该动力装置可以分别驱动中盘阀和上盘阀进行旋转，当动态推靠式旋转导向工具导向时，液压分配装置的上盘阀驱动轴19与中盘阀驱动轴9分别驱动上盘阀10和中盘阀15，以保证上盘阀高压孔16和中盘阀高压孔17对齐，钻井液经上盘阀高压孔16和中盘阀高压孔17最终流入下盘阀13的低压孔18中，从而作为动力源推动驱动液缸11。

当动态推靠式旋转导向工具不导向时，中盘阀15旋转一定角度，以保证上盘阀高压孔16与中盘阀高压孔17被封闭，此时钻井液无法进入下盘阀低压孔18，使得翼肋14无法拍打井筒4，不产生推靠力，最终避免螺旋井眼的产生。

如图1所示，动态推靠式旋转导向钻井系统包括井架1、钻杆2、钻头6、动态推靠式旋转导向工具5(包括在图1中曲线圈住的部分内)，井筒4，井架1位于地面3 的上方，当动态推靠式旋转导向钻井系统工作时，钻井液通过钻杆2流经动态推靠式旋转导向工具5，动态推靠式旋转导向钻井工具5的翼肋推出从而产生推靠力，推动钻头6偏置，钻井液经钻头6流入井筒4中，最终流出井筒4。动态推靠式旋转导向工具5即为本实用新型的外套管及钻井液分配装置、导流槽部分的结构。在动态推靠式旋转导向工具5中，外套管8上下两端具有螺纹，与上下钻杆2之间采用螺纹连接，下盘阀13安装在外套管中，上盘阀10及中盘阀15分别通过上盘阀驱动轴19及中盘阀驱动轴9与动力装置20连接。动力装置20包括上盘阀10及中盘阀15的驱动及控制装置。当旋转导向系统工作时，由于钻井液的高速流动，为液压油缸提供了压力，进一步为翼肋提供了动力，当翼肋推动井壁产生推靠力时，使本实用新型的液压分配装置带动钻头产生了反向的作用力，这股反向作用力使钻头发生偏置。再通过控制系统控制作用力产生的方向，就可以调整钻井的方向。

下盘阀与外套管一体设置或过盈配合。使下盘阀稳定的处于外套管的内部。

由于钻井液流量大，无法将所有钻井液都引入液压油缸中，所以一部分钻井液用于对液压油缸提供动力，另一部分无法利用的钻井液将流经导流槽从导流槽的底部进入钻井液流道，流经钻头后流出井筒4。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液压分配装置，其特征在于：包括钻井液分配装置，钻井液分配装置由上到下依次设置的上盘阀、中盘阀、下盘阀，上盘阀的阀体及上盘阀驱动轴套接在中盘阀驱动轴的外侧，上盘阀、中盘阀、下盘阀上依次设置轴向的上盘阀高压孔、中盘阀高压孔、三个下盘阀低压孔，与每个低压孔相对的位置，下盘阀的侧壁由上到下设置两个径向的通道孔，两个通道孔的一端分别与下盘阀低压孔相通，另一端穿过下盘阀的侧壁与外界相通，下盘阀为圆筒状结构，下盘阀低压孔的底端不与下盘阀的底部相通。

2.根据权利要求1所述的液压分配装置，其特征在于：所述液压分配装置包括三个液压油缸、三个翼肋，三个液压油缸分别与通道孔外侧相通连接，另一端分别与翼肋连接。

3.根据权利要求1所述的液压分配装置，其特征在于：所述液压分配装置包括三个轴向设置的导流槽，导流槽位于下盘阀的外侧，且与下盘阀一体，导流槽为环形导流槽，三个导流槽的槽通道是贯穿设置的，导流槽的高度低于下盘阀的高度。

4.根据权利要求1所述的液压分配装置，其特征在于：所述液压分配装置包括外套管，外套管的中心设置轴向的钻井液流道，钻井液分配装置及导流槽位于钻井液流道的内部，液压油缸及翼肋设置在外套管的侧壁。

5.根据权利要求1所述的液压分配装置，其特征在于：上盘阀高压孔和中盘阀高压孔为弧形结构，三个下盘阀低压孔成等圆心角分布。

6.根据权利要求5所述的液压分配装置，其特征在于：上盘阀高压孔和中盘阀高压孔的弧度为120°。

7.根据权利要求5所述的液压分配装置，其特征在于：下盘阀低压孔的直径为4-6mm。

8.一种钻井装置，其特征在于：包括井架、钻杆、外套管、钻头、动态推靠式旋转导向工具，动态推靠式旋转导向工具包括权利要求1-7任一所述的液压分配装置、动力装置，井架位于地面的上方，钻杆的顶端与井架连接，钻杆的底端与钻头连接，外套管与钻杆连接，位于钻头的上方，动态推靠式旋转导向工具的上盘阀位于外套管的内部，且与下盘阀紧密贴合，动力装置位于上盘阀上部，动力装置分别与上盘阀、中盘阀连接，下盘阀安装在外套管内部。

9.根据权利要求8所述的钻井装置，其特征在于：外套管上下两端具有螺纹，与上下钻杆之间采用螺纹连接。

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