CN216240438U - 一种动态推靠式偏重纠偏垂直钻井工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态推靠式偏重纠偏垂直钻井工具，其特征在于，包括位于外部的上接头(28)、以内螺纹旋接所述上接头(28)的外筒(20)、以外螺纹旋接所述外筒(20)的液压端壳体(1)，以及位于内部的定位芯管(19)、固定连接于所述定位芯管(19)外一侧的偏重块(21)；所述定位芯管(19)通过上部的上密封套(25)、上密封座(27)以及下部的下密封套(17)、下密封座(15)分别设置偏重盘(23)和所述偏重托(24)，进而设置弧形端面的偏重块(21)。本发明为根据偏重块自重而自动转向的机械结构配置，省去定位检测元器件，配重块的安装空间达到最大化，纠斜能力提高，密封性能优越，无高速钻井液对设备产生的压持问题，主动调解所需压降。推力调解范围大，纠偏效果佳。

Description

一种动态推靠式偏重纠偏垂直钻井工具

技术领域

本发明涉及钻井施工用钻进设备设施技术领域，更具体地说，涉及一种动态推靠式自动垂直钻井工具。

背景技术

目前，在致密气、页岩气等工厂化平台钻井施工中，大井眼打直防碰，小井眼轨迹控制，通过优化井眼轨迹达到综合提速提效目标已逐渐提上日程。但是，上部大井眼打直防斜所用垂直钻井工具由国外油服公司垄断，国内研制严重滞后，服务价格较高。

现有技术的打直井的设备形式为：钻头+动态推靠式全自动垂直钻井工具+ 直螺杆钻具+定向接头+无磁钻铤(内置MWD仪器)+钻柱稳定器+钻铤+钻杆至井口。其中，纠偏作用的部分即“动态推靠式全自动垂直钻井工具”。其工作原理为：

当旋转或复合钻进时，工具面控制及稳定机构利用重力自动识别井斜和井眼高边方向。当井斜接近或达到1°时，工具面控制及稳定机构将液压导向机构工具面旋转到180°即井眼低边方向。高压钻井液进入液压导向机构高边方向液压缸，推板伸出挤压井壁并迫使钻头侧向切削低边井壁纠斜，液压导向机构低边方向液压缸内高压钻井液排出到井眼环形空间，推板收回，周而复始旋转并持续切削井眼低边井壁，直至井斜重新控制在1°范围内。

问题在于：

现有技术的此类设备，大多有使用偏重块并配设专门设置偏重块的内筒，由于井的内径空间有限，对应设备的径向尺寸也是有限的，如何最大能力的加大偏重块的重量，使得偏重块达到纠偏作用，是亟待解决的问题。

此外，辅助纠偏操作的液压推力机构，现有技术是利用径向的分配盘，疏导压力液体，但由于径向尺寸的限制，分配盘的通液孔不能太大，压力液的压力施加不足，辅助纠偏的力量也就不够用。

发明内容

针对上述问题，本发明解决现有设备中存在的纠斜能力弱、密封不严、柱塞压力不可调，以及因上盘阀和下盘阀安装结构限制导致的翼板推力受限等问题，尤其解决了由于偏重块径向和轴向尺寸限制重量不足的问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种动态推靠式偏重纠偏垂直钻井工具，包括位于外部的上接头、以内螺纹旋接所述上接头的外筒、以外螺纹旋接所述外筒的液压端壳体，以及位于内部的定位芯管、固定连接于所述定位芯管外一侧的偏重块。

所述定位芯管的上端套接有上密封套，所述上密封套以相对滑动方式配设有固定于所述上接头沉头孔的上密封座；所述定位芯管的下部套有下密封套；所述下密封套以相对滑动方式配设有固定于所述液压端壳体1内口中的下密封座。所述定位芯管外部，位于所述上密封套和所述下密封套之间分别以键连接方式套有偏重盘；所述偏重盘置于轴向外侧的偏重托沉孔内，分别在端面和外圆周面设置滚动体或轴承实现所述偏重盘和所述偏重托之间滚动摩擦的相对运动。位于上部的所述偏重托的上端面与所述上接头的下端面之间配设滚动体实现滚动摩擦的相对运动；分别位于上部和下部的所述偏重托外圆周面与所述外筒之间配设滚动体实现滚动摩擦的相对运动；位于下部的所述偏重托的下端面与所述液压端壳体1的上端面之间配设滚动体实现滚动摩擦的相对运动；在轴向和径向上，所述上密封套与所述上密封座配设密封件、所述下密封套和所述下密封座配设密封件，从而使得上下两组所述偏重盘和所述偏重托分别位于密封的空间内。上下两个所述偏重盘23之间通过螺栓固定了弧形端面的所述偏重块。

优选方式下，本发明动态推靠式偏重纠偏垂直钻井工具，所述偏重块与所述外筒之间呈间隙设置。其间隙很小，以加大偏重块的体积，进而增加重量。

此外，本发明涉及的所述滚动体为轴承或间隔设置的圆球滚动体，再或者间隔设置的圆柱滚动体。优选方式下，所述液压端壳体下端开有用于连接钻头的内螺纹连接腔，所述连接腔的上端口处设有旋接在所述轨道座内部的喷嘴。

一种优选方式下，本发明动态推靠式自动垂直钻井工具，包括位于外部的上接头、以内螺纹旋接所述上接头的外筒、以外螺纹旋接所述外筒的液压端壳体，以及位于内部的定位芯管、固定连接于所述定位芯管外一侧实现纠偏的偏重块。其中，所述定位芯管位于液压端壳体的一侧延伸出一段弧形板，所述弧形板以插接方式连接于半圆管端侧的弧形缺口中(类似键连接)。所述半圆管中部柱面相反偏重块的一侧并列开设了多个通孔；所述半圆管外套有与外部所述液压端壳体固定一体的轨道缸，所述轨道缸的圆周面上等角距间隔开设了三个对应所述半圆管通孔的钻井液通道；所述液压端壳体圆周方向的三处槽口分别镶设有对应每一所述钻井液通道的柱塞缸座；每一所述柱塞缸座通过多个柱塞孔配设柱塞；对应每一所述柱塞缸座的柱塞位置设置条形翼板，所述翼板长度方向两端分别弯折出用于弹簧径向施压的台阶面，所述弹簧6外侧由固定于所述液压端壳体槽口处的弧形压板固定；所述压板开设有条形孔，用于所述翼板中部条形段的出入。此外，每一所述柱塞缸座中的至少一个柱塞开设泄压孔，所述翼板内部留有与所述泄压孔相连通并通向外部的C型泄压通道；所述翼板与井壁接触面为弧面，所述弧面上间隔的镶嵌有若干个合金柱。此外，所述定位芯管的上端套接有上密封套，所述上密封套以相对滑动方式配设有固定于所述上接头沉头孔的上密封座；所述定位芯管的下部套有下密封套；所述下密封套以相对滑动方式配设有固定于所述液压端壳体内口中的下密封座；所述定位芯管外部，位于所述上密封套和所述下密封套之间分别以键连接方式套有偏重盘；所述偏重盘置于轴向外侧的偏重托沉孔内，分别在端面和外圆周面设置滚动体或轴承实现所述偏重盘和所述偏重托之间滚动摩擦的相对运动；位于上部的所述偏重托的上端面与所述上接头的下端面之间配设滚动体实现滚动摩擦的相对运动；分别位于上部和下部的所述偏重托外圆周面与所述外筒之间配设滚动体实现滚动摩擦的相对运动；位于下部的所述偏重托的下端面与所述液压端壳体的上端面之间配设滚动体实现滚动摩擦的相对运动；在轴向和径向上，所述上密封套与所述上密封座配设密封件、所述下密封套和所述下密封座配设密封件，从而使得上下两组所述偏重盘和所述偏重托分别位于密封的空间内；上下两个所述偏重盘之间通过螺栓固定了弧形端面的所述偏重块。

本发明一种动态推靠式自动垂直钻井工具，包括上端呈中空锥台柱状向下逐渐延伸呈中空圆柱状的上接头、旋接在所述上接头圆柱端外部且向下延伸的中空圆柱状的外筒、以及旋接在所述外筒下端内部且向下延伸段呈中空圆柱状的液压端壳体。所述外筒的中部贯穿有一根定位芯管，所述定位芯管的上端通过上密封套滑动连接在所述上接头下端内部的上密封座中；所述定位芯管的下端穿过套接在下密封座内部的下密封套并连接固定后继续向下形成延伸端；所述下密封座旋接内嵌于所述液压端壳体的上端。

所述动态推靠式自动垂直钻井工具还包括：位于所述上接头、所述外筒、所述定位芯管和所述液压端壳体围成的圆环柱状空间内的机械式偏重机构，以及设置于所述液压端壳体中段的液压导向机构。

所述机械式偏重机构包括：对称设置于所述圆环柱状空间的上、下两端且相对所述外筒内壁滚动的偏重托、滚动安装在所述偏重托朝向所述定位芯管方向的圆环柱状凹槽内的偏重盘，通过定位螺栓固定在两个所述偏重盘之间的偏重块；所述偏重盘通过其内部环向设置的键槽与所述下密封套上端突出设置的键周向固连；

所述液压导向机构包括：上端与所述定位芯管延伸端销键连接且侧壁沿环向半部下凹至中部后再沿径向间隔开设了数个通孔的半圆管、研磨嵌套在所述半圆管外且在周向三等分线处分别开设了狭长状钻井液通道的轨道缸、卡接在所述液压端壳体内壁下段变径凸台处且用于支撑所述轨道缸的轨道座、三个分别设置在所述液压端壳体三等分线处的长形通槽内部且纵向开设的柱塞通孔数量与所述半圆管侧壁通孔数量相等的柱塞缸座、三组分别设置在每一所述柱塞缸座柱塞通孔内的柱塞，以及三个通过所述柱塞向外推出的推靠装置。

所述半圆管径向的数个所述通孔的朝向与所述偏重块所在位置呈相反方向设置。

所述推靠装置包括：安装在所述柱塞缸座外侧且通过所述柱塞向外推出的翼板、成对对称的设置在所述翼板两端向后延伸并向外翻折面上开设的弹簧坑内的弹簧，以及中部开有容许所述翼板板面通过的通道且通过螺栓固定在所述液压端壳体长形通槽上用于对所述翼板和所述弹簧进行限位的压板。

考虑到动态推靠式自动垂直钻井工具下部与钻井用钻头应紧密相连，优选的是，所述液压端壳体下端开有用于连接钻头的内螺纹连接腔，所述连接腔的上端口处设有旋接在所述轨道座内部的喷嘴。

为满足动态推靠式自动垂直钻井工具系统的密封要求，优选的是，所述上密封套与所述定位芯管、所述上密封座与所述上接头的接触处为密封连接。

优选的是，所述液压端壳体与所述轨道座的上下两端、所述轨道座、所述柱塞缸座接触处均为密封连接，并且每一所述柱塞缸座与所述柱塞之间均为密封连接。

优选的是，每一所述柱塞缸座与所述柱塞之间为密封连接。

在钻井过程中，需要随时调节钻井液的压力使之保持恒定，优选的是，每组所述柱塞中的一个开有泄压孔，所述翼板内部开有与所述泄压孔相连通的C 型泄压通道。

优选的是，所述下密封套通过紧定螺钉与所述定位芯管固连。

翼板的外表面在钻井过程中与井壁接触，为了提高翼板的使用寿命，优选的是，所述翼板与井壁接触面为弧面，所述弧面上间隔的镶嵌有若干个合金柱。

偏重块相对在钻井过程中转动的外筒是保持静止状态的，为了避免二者之间产生摩擦，优选的是，所述偏重块与所述外筒之间呈间隙设置。

本发明直接在外筒和定位芯管之间安装了绕定位芯管外壁滚动设置的配重块，配重块的安装空间达到最大化，具有较高的偏重纠斜能力。

本发明在液压端壳体与轨道座的上下两端、轨道座、柱塞缸座接触处均为密封连接，并且每一柱塞缸座与柱塞之间均为密封连接无钻井液泄露0。

本发明随钻具旋转时，高速钻井液推动液压导向机构倾斜井壁的高边施压，在此过程中液压导向机构不受高速钻井液流径向的压力。本发明在柱塞上设置了调压用柱塞孔，能够主动调解所需压降。

本发明的推靠装置能够根据工况自行调整推靠高度，调解范围大，纠偏效果佳。本发明动态推靠式全自动垂直钻井工具属全机械工具，利用钻井液压差达到全自动垂直钻井的目的，具有结构简单、操作方便、性价比高的特点。具体说，本发明具有如下效果：

1、重力式工具面控制及稳定机构，井斜快速识别，纠斜自动可靠，确保使用井段井斜始终控制在1°范围内。

2、动态推靠式液压导向机构，使用井段旋转或复合纠斜钻进，有利于携砂和井眼净化，确保井下安全。

3、工具连接在钻头和直螺杆钻具之间，在满足井斜控制范围内，兼顾复合钻进和提速提效，降低钻井成本。

4、全机械结构，无电子器件，配套现有MWD仪器，操作和维修方便，性价比高，适合大范围推广应用。

5、本发明在外筒内直接设置偏重块，无需另设支撑筒，并在两端增加滚动组件，解决了由于径向和轴向尺寸限制偏重块重量不足的问题。

6、提高了推靠装置的推力。

总之，本发明为根据偏重块自重而自动转向的机械结构配置，省去定位检测元器件，配重块的安装空间达到最大化，纠斜能力提高，密封性能优越，无高速钻井液对设备产生的压持问题，主动调解所需压降。推力调解范围大，纠偏效果佳。

附图说明

图1是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的整体装配图。

图2是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具在液压端壳体中部位置的横截面示意图。

图3是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的液压端壳体的纵向半剖结构示意图。

图4是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的液压端壳体的横截面结构示意图。

图5是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的液压端壳体三等分线处长形通槽的主视结构示意图。

图6是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的喷嘴的半剖结构示意图。

图7是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的轨道座的半剖结构示意图。

图8是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的弹簧的结构示意图。

图9是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的带有泄压孔柱塞的剖面结构示意图。

图10是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的无泄压孔柱塞的剖面结构示意图。

图11是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的柱塞缸座的主视剖面结构示意图。

图12是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的柱塞缸座的俯视结构示意图。

图13是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的柱塞缸座的侧视剖面结构示意图。

图14是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的翼板的主视全剖结构示意图。

图15是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的翼板的俯视结构示意图。

图16是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的翼板的侧视剖面结构示意图。

图17是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的半圆管的主视半剖结构示意图。

图18是图17在A-A处的横截面结构示意图。

图19是图17在B-B处的横截面结构示意图。

图20是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的压板的主视剖面结构示意图。

图21是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的压板的俯视结构示意图。

图22是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的压板的侧视剖面结构示意图。

图23是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的轨道缸主视半剖结构示意图。

图24是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的轨道缸横截面剖视结构示意图。

图25是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的下密封座的主视半剖结构示意图。

图26是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的下密封套的主视半剖结构示意图。

图27是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的下密封套的侧视结构结构示意图。

图28是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的定位芯管的主视半剖结构结构示意图。

图29是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的定位芯管的侧视半剖结构结构示意图。

图30是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的外筒的主视半剖结构结构示意图。

图31是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的偏重块的主视全剖结构示意图。

图32是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的偏重块的侧视全剖结构示意图。

图33是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的偏重盘的侧视结构示意图。

图34是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的偏重盘的主视半剖结构示意图。

图35是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的偏重拖的主视半剖结构示意图。

图36是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的上密封套的主视半剖结构示意图。

图37是本发明所述动态推靠式自动垂直钻井工具的上密封座的主视半剖结构示意图。

图38是本发明装置中上接头的结构示意图。

图39是图1中X处的放大结构示意图。

图40是图1中Y处的放大结构示意图。

图41是图1中Z处的放大结构示意图。

其中：1、液压端壳体，2、喷嘴，3、轨道座，6、弹簧，7、柱塞，9、柱塞缸座，10、翼板，11、半圆管，12、钢球；13、压板，14、轨道缸，14.1、钻井液通道；15、下密封座，17、下密封套，18、紧定螺钉，19、定位芯管， 20、外筒，21、偏重块，22、定位螺栓，23偏重盘，24、偏重托，25、上密封套，27、上密封座，28、上接头；4、5、8、16、26均为密封圈。

具体实施方式

如图1～2所示动态推靠式自动垂直钻井工具，包括上端呈中空锥台柱状向下逐渐延伸呈中空圆柱状的上接头28、旋接在所述上接头28圆柱端外部且向下延伸的中空圆柱状的外筒20、以及旋接在所述外筒20下端内部且向下延伸段呈中空圆柱状的液压端壳体1。所述外筒20的中部贯穿有一根定位芯管19，所述定位芯管19的上端通过上密封套25滑动连接在所述上接头28下端内部的上密封座27中。所述上密封套25与所述定位芯管19、所述上密封座27与所述上接头28的接触处为密封连接。所述定位芯管19的下端穿过套接在下密封座15内部的下密封套17并连接固定后继续向下形成延伸端；所述下密封座15旋接内嵌于所述液压端壳体1的上端。

本发明还包括：位于所述上接头28、所述外筒20、所述定位芯管19和所述液压端壳体1围成的圆环柱状空间内的机械式偏重机构，以及设置于所述液压端壳体1中段的液压导向机构。所述液压端壳体1下端开有用于连接钻头的内螺纹连接腔，所述连接腔的上端口处设有旋接在所述轨道座3内部的喷嘴2。

如图1的上半部所示，所述机械式偏重机构包括：对称设置于所述圆环柱状空间的上、下两端且相对所述外筒20内壁滚动的偏重托24、滚动安装在所述偏重托24朝向所述定位芯管19方向的圆环柱状凹槽内的偏重盘23，通过定位螺栓22固定在两个所述偏重盘23之间的偏重块21。所述偏重盘23通过其内部环向设置的键槽与所述下密封套17上端突出设置的键周向固连。所述下密封套 17通过紧定螺钉18与所述定位芯管19固连。

如图1的下半部所示，所述液压导向机构包括：

包括上端与所述定位芯管19延伸端销键连接且侧壁沿环向半部下凹至中部后再沿径向间隔开设了数个通孔的半圆管11、研磨嵌套在所述半圆管11外且在周向三等分线处分别开设了狭长状钻井液通道14.1的轨道缸14、卡接在所述液压端壳体1内壁下段变径凸台处且用于支撑所述轨道缸14的轨道座3、三个分别设置在所述液压端壳体1三等分线处的长形通槽内部且纵向开设的柱塞通孔数量与所述半圆管11侧壁通孔数量相等的柱塞缸座9、三组分别设置在每一所述柱塞缸座9柱塞通孔内的柱塞7，以及三个通过所述柱塞7向外推出的推靠装置。所述液压端壳体1与所述轨道座3的上下两端、所述轨道座3、所述柱塞缸座9接触处均为密封连接，并且每一所述柱塞缸座9与所述柱塞7之间均为密封连接。每一所述柱塞缸座9与所述柱塞7之间为密封连接。每组所述柱塞7 中的一个开有泄压孔，所述翼板10内部开有与所述泄压孔相连通的C型泄压通道。

所述半圆管11径向的数个所述通孔的朝向与所述偏重块21所在位置呈相反方向设置(注意，附图中为了方便，将偏重块和半圆管的开孔画于一侧，实际情况，应是相反的两侧)。所述偏重块21与所述外筒20之间呈间隙设置。

所述推靠装置包括安装在所述柱塞缸座9外侧且通过所述柱塞7向外推出的翼板10、成对对称的设置在所述翼板10两端向后延伸并向外翻折面上开设的弹簧坑内的弹簧6，以及中部开有容许所述翼板10板面通过的通道且通过螺栓固定在所述液压端壳体1长形通槽上用于对所述翼板10和所述弹簧6进行限位的压板13。所述翼板10与井壁接触面为弧面，所述弧面上间隔的镶嵌有若干个合金柱。

本发明动态推靠式全自动垂直钻井工具主要由液压导向机构、工具驱动及稳定机构和上接头等组成。半圆管11与定位芯管19可以通过销键连接固定。本发明优选方式，如图19和图28，结合图1所示，所述定位芯管19位于液压端壳体1的一侧延伸出一段弧形板88，所述弧形板88以插接方式连接于半圆管 11端侧的弧形缺口89中，从而半圆管11与定位芯管19的内径一致。

定位芯管19外通过紧定螺钉18固定了下密封套17、下密封套17与位于偏重块21下端的偏重盘23也通过销键连接固定，定位芯管19上端嵌套上密封套 25的内部，以上部件在钻具钻进过程中均保持静止状态，不随钻具传动而转动，即工作过程中，偏重块21始终处于底边位置。

具体如图1所示，跟随钻具传动而转动的部分包括：上接头28、上密封座 27、外筒20、下密封套17、液压端壳体1，以及液压导向机构中的轨道缸14、轨道座3和推靠装置。

如图2所示，液压端壳体1上三等分设置的推靠装置能够实现对井壁高位半侧面的连续的抵推。具体地说，当液压端壳体1旋转时轨道缸14上的三等分线上的一条钻井液通道14.1绕半圆管11的半面下凹空间移动，在此过程中对应的一组柱塞7均向外推出翼板10；下一条相邻三等分线上的钻井液通道14.1转到半圆管11的半面下凹空间处时，对应的下一组柱塞7即刻向外顶推下一块翼板10，循环往复直至完成纠偏工作。

本文中所述密封连接可根据实际情况进行选择密封圈、机械密封等常规密封方式。

实施例：

井眼机械自动垂直钻井工具设计

如图23～24所示，轨道缸14的结构如下：

材质：硬质合金；轨道缸14周向均布3个钻井液通道14.1，轨道缸14的上、下端外部均开有安装密封圈的凹槽，每一凹槽内安装1个密封圈，共2个。

如图17～19所示，半圆管11的结构如下：

左起逐渐向右分别为密封段、供液段、密封段、导向段。材质：硬质合金；半圆管11和轨道缸14接触面之间为配套研磨，密封承压；其中供液段呈沿周向向内凹陷的半圆弧状，凹陷侧居中且沿轴向分别加工4个与中孔连通的圆孔， 4个圆孔之间互设等距的间隔。导向段的根部安装钢珠12；导向段顶部纵向设置有导向槽且与四个圆孔反向。

如图7所示，轨道座3的结构如下：

外部从左至右为直径由大变小的阶梯状且内部贯穿开设了中孔。轨道座3 右侧端面加工有钢珠槽，内装钢珠12；轨道座3安装时的底端外部安装有1个密封圈。

如图6所示，喷嘴2的结构如下:材质：硬质合金；顶部有内倒角；底部开口槽对称分布；不同地区，钻井液密度和排量不同，喷嘴内径D不同，喷嘴压降不同。

如图28～29所示，定位芯管19的结构如下：定位芯管19与半圆管11连接端处加工导向键，定位芯管19的中部与导向键同侧的位置上加工导向坑。

如图26～27所示，下密封套17结构如下：

下密封套17的外部呈阶梯状，中部开有贯通的中孔。

外壁中部加工有螺钉孔，安装时下密封套17顶端距下密封座15的中孔的底端留有间隙，下密封套1通过螺钉孔中旋入开槽锥端定位螺钉固定在定位芯管19外部。下密封套17与螺钉孔同侧的前端设置有向前延伸的弧型导向键。

如图25所示，下密封座15结构如下：

下密封座15与下密封套17配套研磨，密封承压；顶部为内倒角；右侧顶部开口槽对称分布；中部外环开有密封槽，密封槽内安装1个密封圈。

如图3～4所示，液压端壳体1的结构如下：

液压端壳体1中部设有贯通的中孔，3个供压板安装的凹槽沿液压端壳体1 呈周向均布，在该凹槽的外围设有若干压板沉孔，在内一个凹槽的后部还开有与中孔贯通的翼板通孔。

如图11～图13所示，柱塞缸座9的结构如下：

柱塞缸座9为两端扁平、中部突出且设有四个柱塞缸容置孔的底座；本发明中的三个柱塞缸座9的下部分别套有1个密封圈。

组装时，首先安装轨道缸14并从翼板10的通孔位置在轨道缸14外壁涂抹耐油硅酸密封脂，其次将柱塞缸座9安装密封圈并压进翼板14的通孔，最后清理轨道缸14的钻井液通道14.1。

如图9～10所示，柱塞7的结构为柱状，且下部有倒角，上部外端间隔的安装有两个密封圈。

如图14～16所示，翼板10的结构如下：

包括顶板、中板、端板，其中，中板竖直安装在顶板的下部，端板安装在中板的下部，并且顶板和端板与中板连接处在空间上错位重叠；翼板10两端的端板上分别设置2个弹簧坑，共4个；顶板底部横向开有半圆通孔，顶板两端居中开槽且连接半圆通孔。顶板上板面开有3排每排13孔的合金柱镶嵌孔。

如图20～图22所示，压板13的结构如下：

压板13的两侧间隔的设有梯形孔；压板上板面成弧形；压板两侧短边处各设2个弹簧坑，共计4个。

如图8所示，弹簧6，优选材质60Si2Mn；旋向：右旋；作为工具面驱动及稳定构件：

如图30所示，外筒20的结构如下：中部开有贯通且两端呈喇叭状的中孔，中孔两端喇叭状处设有内螺纹。

如图35所示，偏重托24的结构如下：中部开有贯穿的阶梯状中孔，外柱面开有钢珠槽。

如图33～34所示，偏重盘23的结构如下：

偏重盘的外柱面开有钢珠槽，偏重盘的外端面也开有钢珠槽；偏重盘的中孔设有花键槽4个；花键槽同向加工有梯形孔8个。

如图31～图32所示，偏重块21的结构如下：偏重块两端各设内六方圆柱头螺钉孔3个，共6个。

如图36所示，上密封套25结构如下：

外部呈圆柱状且内部开有贯穿的阶梯状中孔，顶端加工钢珠槽；中孔内与定位芯管19接触的位置处安装有密封圈1个。

如图37所示，上密封座27结构如下：

外部呈阶梯柱状，且中部开有阶梯状中孔。上密封座27与上密封套25配套研磨，密封承压；底部开口槽对称分布；底部内倒角；上端外部安装密封圈1 个，。

如图38所示，上接头28的结构如下：上接头28的前端外部为特锥公扣、中部为圆柱状，后部位锥形公扣。开有贯穿的中孔。

本发明的工作原理：在钻井过程中井壁发生偏斜时，偏重块21依靠重力作用及偏重盘23外部滚珠槽中设置的滚珠在偏重托24内滑动这一机械运动一直处于井壁的低位(低边方向)。因半圆管11径向的通孔(即钻井液导向孔)的朝向与偏重块21所在位置呈相反方向，故钻井液经由上接头28、定位芯管19 进入半圆管11中通过半圆管11径向的通孔流向液压端壳体1内驱动液压导向机构中的柱塞7向外推动翼板10，翼板10向外抵推井壁高位(高边方向)处，实现在钻进过程中纠偏工作。

本发明直接在外筒和定位芯管之间安装了绕定位芯管外壁滚动设置的配重块，配重块的安装空间达到最大化，具有较好的偏重纠斜能力。

本发明在液压端壳体与轨道座的上下两端、轨道座、柱塞缸座接触处均为密封连接，并且每一柱塞缸座与柱塞之间均为密封连接，不存在钻井液泄露问题。

本发明随钻具旋转时，高速钻井液推动液压导向机构倾斜井壁的高边施压，在此过程中液压导向机构不受高速钻井液流径向的压力无纵向设置的零部件受力压持的问题。

本发明在柱塞上设计了调压用柱塞孔，能够主动调解所需压降。

本发明的推靠装置能够根据工况自行调整推靠高度，调解范围大，纠偏效果佳。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种动态推靠式偏重纠偏垂直钻井工具，其特征在于，包括位于外部的上接头(28)、以内螺纹旋接所述上接头(28)的外筒(20)、以外螺纹旋接所述外筒(20)的液压端壳体(1)，以及位于内部的定位芯管(19)、固定连接于所述定位芯管(19)外一侧的偏重块(21)；

所述定位芯管(19)的上端套接有上密封套(25)，所述上密封套(25)以相对滑动方式配设有固定于所述上接头(28)沉头孔的上密封座(27)；

所述定位芯管(19)的下部套有下密封套(17)；所述下密封套(17)以相对滑动方式配设有固定于所述液压端壳体(1)内口中的下密封座(15)；

所述定位芯管(19)外部，位于所述上密封套(25)和所述下密封套(17)之间分别以键连接方式套有偏重盘(23)；所述偏重盘(23)置于轴向外侧的偏重托(24)沉孔内，分别在端面和外圆周面设置滚动体或轴承实现所述偏重盘(23)和所述偏重托(24)之间滚动摩擦的相对运动；

位于上部的所述偏重托(24)的上端面与所述上接头(28)的下端面之间配设滚动体实现滚动摩擦的相对运动；分别位于上部和下部的所述偏重托(24)外圆周面与所述外筒(20)之间配设滚动体实现滚动摩擦的相对运动；位于下部的所述偏重托(24)的下端面与所述液压端壳体(1)的上端面之间配设滚动体实现滚动摩擦的相对运动；

在轴向和径向上，所述上密封套(25)与所述上密封座(27)配设密封件、所述下密封套(17)和所述下密封座(15)配设密封件，从而使得上下两组所述偏重盘(23)和所述偏重托(24)分别位于密封的空间内；

上下两个所述偏重盘(23)之间通过螺栓固定了弧形端面的所述偏重块(21)。

2.根据权利要求1所述的动态推靠式偏重纠偏垂直钻井工具，其特征在于，所述偏重块(21)与所述外筒(20)之间呈间隙设置。

3.根据权利要求1所述的动态推靠式偏重纠偏垂直钻井工具，其特征在于，所述滚动体为轴承或间隔设置的圆球滚动体，再或者间隔设置的圆柱滚动体。

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