CN216553828U - 钻井系统用导向组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻井系统用导向组件，能够安装在钻具的外表面的安装部，包括：导向块，耐磨层，形成为厚度为1mm‑1.5mm的激光熔覆层；导向销，其一端与导向块的一端朝向开口方向的内表面，导向销与其轴向垂直的方向设有贯通的销孔，销孔形成为椭圆形通道，导向销的另一端可拆卸的插接在第一安装孔内；密封件，形成为截面为椭圆的弹性柱状件，设在椭圆通道内与所诉椭圆通道内壁面紧密贴合，密封件内设有延其轴向贯通的圆形通道；插销，形成为圆杆，插销穿过第二安装孔可拆卸的插接在圆形通道内以将导向块的一端与钻具形成铰接连接。该钻井系统用导向组件不仅具有结构简单、耐磨性好等优点，还可防止泥浆堵塞在导向销而造成卡死的问题发生。

Description

钻井系统用导向组件

技术领域

本实用新型属于钻井系统领域，尤其涉及一种钻井系统用导向组件。

背景技术

垂直钻井系统是针对高陡构造和逆掩推覆体地层钻井的一种防斜打直工具，它带有井下闭环控制系统，可实现井下主动纠斜，保持井壁垂直。

垂直钻井系统的控制过程为：当井眼发生偏斜时，井下微处理器经过分析判断，然后向液压控制系统发出指令，使靠近井眼高边方向的导向块伸出并支撑在井壁上，井壁对钻头产生一个反作用力，即钻头的降斜力，从而使井眼回到垂直轨道上来。当井眼回到垂直轨道后，导向块收回，使近钻头横向力消失，钻头保持垂直钻进。

由于导向块在钻井过程中频繁动作，反复伸缩，导向销与钻头之间需要形成铰接，通常的铰接结构是将柱状插销插入到导向销的腰型插销槽内将导向块的一端固定在钻头的外壁面，以使导向块可沿插销进行转动。在井下恶劣的作业环境中，通常容易有泥浆进入到插销槽内从而堵塞插销槽，造成槽内卡死导向块无法转动而影响继续井下作业。现有技术中，如图1所示，通常导向销延其轴向设有开口向下的通道，通道一端与插销槽连通，另一端与外界连通，便于将进入腰型孔的泥浆向下排出，但是由于排泥浆通道和插销槽内的通道都很狭小，很容易有泥浆来不及排除残留在插销槽内造成卡死导致导向销无法沿插销转动。

另外，导向块的表面需要整体贴合井壁，摩擦阻力大，在钻进及起下钻过程中易发生“托压”阻卡现象，甚至造成卡钻，且井下泥浆通常具有较强的腐蚀性能，易造成导向块表面磨损和腐蚀而报废，而导向块成本较高，造成浪费。

最后，现有技术(等离子、TIG、MIG、埋弧焊)中有些在导向块表面增加金属堆焊层，其热输入较大，稀释率高，堆焊过程中形成的晶粒粗大，导致堆焊层应力较大产生较大变形，且极易开裂，与地下不同属性的岩层接触时，承受着或酸或碱或盐或高温或低温等复杂地下环境的考验，使用寿命大幅度减少。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本实用新型提供一种钻井系统用导向组件，通过采用导向块、耐磨层、导向销、密封件和插销相结合的结构，通过在导向板与井壁接触的外表面设置厚度为1mm～1.5mm的激光熔覆层，可提高导向板的耐磨性能，延长其使用寿命。另外，通过在导向销设置椭圆形通道和与之配合的弹性密封件，可防止泥浆进入插销与椭圆形通道之间造成泥浆堵塞在椭圆形通道内造成卡死的问题发生。且具有结构简单、使用方便等优点。

根据本实用新型实施例的钻井系统用导向组件，能够安装在钻具的外表面的安装部，安装部上设有第一安装孔和第二安装孔，包括：导向块，导向块形成为由长条片状的导向板和两侧与之相连的两个侧板组成的U形件；耐磨层，耐磨层设在导向板背离U形件开口方向的外表面，耐磨层形成为厚度为1mm-1.5mm的激光熔覆层；导向销，导向销形成为柱状，导向销的一端与导向板的一端朝向开口方向的内表面相连，导向销的另一端朝开口方向延伸，导向销与其轴向垂直的方向设有贯通的销孔，销孔形成为椭圆形通道，导向销的另一端可拆卸的插接在第一安装孔内；密封件，密封件形成为截面为椭圆的弹性柱状件，密封件设在椭圆通道内与椭圆通道内壁面紧密贴合，密封件内设有延其轴向贯通的圆形通道，圆形通道与椭圆形通道同轴设置；插销，插销形成为圆杆，插销穿过第二安装孔可拆卸的插接在圆形通道内以将导向块的一端与钻具形成铰接连接。

根据本实用新型实施例的钻井系统用导向组件，采用导向块、耐磨层、导向销、密封件和插销相结合的结构，通过在导向板与井壁接触的外表面设置厚度为1mm～1.5mm的激光熔覆层，可提高导向板的耐磨性能，延长其使用寿命。另外，通过在导向销设置椭圆形通道和与之配合的弹性密封件，可防止泥浆进入插销与椭圆形通道之间造成泥浆堵塞在椭圆形通道内造成卡死的问题发生。且具有结构简单、使用方便等优点。

根据本实用新型实施例的钻井系统用导向组件还可以具有以下附加技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，耐磨层形成为镍基合金熔覆层。

根据本实用新型的一个实施例，耐磨层形成为包含较高质量分数碳化钨颗粒的激光熔覆层。

根据本实用新型的一个实施例，钻井系统用导向组件还包括：树脂层，树脂层设在耐磨层背离导向块的一端且覆盖耐磨层，树脂层的厚度形成为0.02mm-0.06mm。

根据本实用新型的一个实施例，树脂层形成为聚醚醚酮(PEEK)火焰喷涂层。

根据本实用新型的一个实施例，导向销的椭圆形通道的两端内壁面分别设有延其周向延伸并背离其轴向凹陷的环形凹槽。

根据本实用新型的一个实施例，导向销的椭圆形通道的两端内壁面形成为螺纹状。

根据本实用新型的一个实施例，密封件的两端的外表面分别设有延其周向延伸并背离其轴向凸出的环形突起，环形突起卡接在对应的环形凹槽内。

根据本实用新型的一个实施例，每个侧板背向导向块的外侧表面分别设有耐磨层。

根据本实用新型的一个实施例，插销与密封件过盈配合。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有导向销与导向块的局部装配图；

图2为图1中沿A-A的剖面图；

图3为根据本实用新型实施例的钻井系统用导向组件的部分装配图；

图4为根据本实用新型实施例的钻井系统用导向组件的主视图；

图5为根据本实用新型一个实施例的导向块与导向销装配的剖面图；

图6为根据本实用新型一个实施例的密封件的立体图；

图7为根据本实用新型一个实施例的密封件的主视图；

图8为根据本实用新型一个实施例的密封件的剖面图。

附图标记：

钻井系统用导向组件100；

导向块110；导向板111；侧板112；

耐磨层120；

导向销130；销孔131；环形凹槽132；

密封件140；环形突起141；

插销150；

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本实用新型实施例的钻井系统用导向组件100。

如图1至图8所示，根据本实用新型实施例的钻井系统用导向组件100包括导向块110、耐磨层120、导向销130、密封件140和插销150。

具体而言，导向块110形成为由长条片状的导向板111和两侧与之相连的两个侧板112组成的U形件，耐磨层120设在导向板111背离U形件开口方向的外表面，耐磨层120形成为厚度为1mm-1.5mm的激光熔覆层，导向销130形成为柱状，导向销130的一端与导向板111的一端朝向开口方向的内表面相连，导向销130的另一端朝开口方向延伸，导向销130与其轴向垂直的方向设有贯通的销孔131，销孔131形成为椭圆形通道，导向销130的另一端可拆卸的插接在第一安装孔内，密封件140形成为截面为椭圆的弹性柱状件，密封件140设在椭圆通道内与椭圆通道内壁面紧密贴合，密封件140内设有延其轴向贯通的圆形通道，圆形通道与椭圆形通道同轴设置，插销150形成为圆杆，插销150穿过第二安装孔可拆卸的插接在圆形通道内以将导向块110的一端与钻具形成铰接连接。

换言之，导向块110可由长条片状的导向板111和两侧的侧板组成U形件，两个侧板分别与导向板111的两侧相连，耐磨层120可设在导向板111背离U形件的开口方向的外表面，耐磨层120可为激光熔覆层，耐磨层120的厚度可为1mm-1.5mm。导向销130可形成为柱状，导向销130可设在导向板111的一端，导向销130的一端可与导向板111背离耐磨层120的内表面相连，导向销130的另一端可朝开口方向延伸，导向销130上可设有销孔131，销孔131形成为椭圆形通道，销孔131的轴线可与导向销130的轴线垂直。

进一步的，如图3和图4所示，导向销130的另一端可拆卸的插接在第一安装孔内，密封件140可形成为截面为椭圆形的弹性柱状件，密封件140可设在椭圆通道内并与椭圆通道内壁面紧密贴合，密封件140内可设有延其轴向贯通的圆形通道，圆形通道可与椭圆形通道同轴设置，插销150可形成为圆杆，插销150可穿过第二安装孔且可拆卸的插接在圆形通道内以将导向块110的一端通过安装部与钻具相连。由于密封件140具有弹性，导向销130可沿着插销150转动，从而可带动导向板111与钻具之间形成铰接。

由此，根据本实用新型实施例的钻井系统用导向组件100采用导向块110、耐磨层120、导向销130、密封件140和插销150相结合的结构，通过在导向板111与井壁接触的外表面设置厚度为1mm～1.5mm的激光熔覆层，可提高导向板111的耐磨性能，延长其使用寿命。另外，通过在导向销130设置椭圆形通道和与之配合的弹性密封件140，可防止泥浆进入插销150与椭圆形通道之间造成泥浆堵塞在椭圆形通道内造成卡死的问题发生。且具有结构简单、使用方便等优点。

优选的，导向板111与侧板112可形成为一体成型件，便于导向块110的生产加工。

根据本实用新型的一个实施例，耐磨层120可形成为镍基合金熔覆层，该耐磨层120结构组织致密，具有较高的硬度，较高的耐泥浆腐蚀的性能，且与导向板111连接牢固，不易开裂和脱落，从而可延长耐磨层120的耐磨寿命和导向块110的使用寿命。

可选的，耐磨层120可形成为包含较高质量分数碳化钨颗粒的激光熔覆层，可提高耐磨层120的硬度和耐磨性能，延长导向块110的使用寿命。

根据本实用新型的一个实施例，钻井系统用导向组件100还可包括：树脂层，树脂层可设在耐磨层120背离导向块110的一端且覆盖耐磨层120，树脂层的厚度形成为0.02mm-0.06mm，树脂层不仅具有较好的耐腐蚀性能，看防止泥浆对导向板111的外表面的摩蚀，且树脂层表面具有润滑性，可减小其与井壁的摩擦，从而可延长导向块110的使用寿命。

优选的，树脂层形成为聚醚醚酮(PEEK)火焰喷涂层，该树脂层不仅结构组织致密，与耐磨层120结合牢固，具有表面润滑的性能，而且其表面具有较高的强度、硬度和耐腐蚀性能，可进一步提高导向块110的耐磨性，且火焰喷涂层在出现部分磨损时，其表面可以进行修复，不用直接更换导向块110，可节约成本。

可选的，如图5所示，导向销130的椭圆形通道的两端内壁面可分别设有延其周向延伸并背离其轴向凹陷的环形凹槽132。

根据本实用新型的一个实施例，导向销130的椭圆形通道的两端内壁面可形成为螺纹状，可增大密封件140与椭圆形通道的内壁面之间的摩擦，从而可防止导向块110在使用过程中，密封件140在椭圆形通道内发生滑动或脱出椭圆形通道。

根据本实用新型的一个实施例，如图6至图8所示，密封件140的两端的外表面分别设有延其周向延伸并背离其轴向凸出的环形突起141，环形突起141可卡接在对应的环形凹槽内，可提高密封件140与导向销130的连接牢固性，防止导向块110在使用过程中，密封件140在椭圆形通道内发生滑动或脱出椭圆形通道。

根据本实用新型的一个实施例，每个侧板112背向导向块110的外侧表面分别设有耐磨层120，可提高侧板112外侧表面在使用过程中受泥浆的磨损和腐蚀，从而可延长导向块110的使用寿命。

根据本实用新型的一个实施例，插销150与密封件140可过盈配合，插销150可拆卸的固定在圆形通道内，可提高插销150与导向销130的装配牢固性，防止插销150从密封件140内脱落。

总而言之，由于根据本实用新型实施例的钻井系统用导向组件100采用导向块110、耐磨层120、导向销130、密封件140和插销150相结合的结构，通过在导向板111与井壁接触的外表面设置厚度为1mm～1.5mm的激光熔覆层，可提高导向板111的耐磨性能，延长其使用寿命。另外，通过在导向销130设置椭圆形通道和与之配合的弹性密封件140，可防止泥浆进入插销150与椭圆形通道之间造成泥浆堵塞在椭圆形通道内造成卡死的问题发生。且具有结构简单、使用方便等优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种钻井系统用导向组件，能够安装在钻具的外表面的安装部，安装部上设有第一安装孔和第二安装孔，其特征在于，包括：

导向块，所述导向块形成为由长条片状的导向板和两侧与之相连的两个侧板组成的U形件；

耐磨层，所述耐磨层设在所述导向板背离所述U形件开口方向的外表面，所述耐磨层形成为厚度为1mm-1.5mm的激光熔覆层；

导向销，所述导向销形成为柱状，所述导向销的一端与所述导向板的一端朝向所述开口方向的内表面相连，导向销的另一端朝所述开口方向延伸，所述导向销与其轴向垂直的方向设有贯通的销孔，所述销孔形成为椭圆形通道，导向销的另一端可拆卸的插接在所述第一安装孔内；

密封件，所述密封件形成为截面为椭圆的弹性柱状件，所述密封件设在所述椭圆形通道内与所述椭圆形通道内壁面紧密贴合，所述密封件内设有延其轴向贯通的圆形通道，所述圆形通道与所述椭圆形通道同轴设置；

插销，所述插销形成为圆杆，所述插销穿过所述第二安装孔可拆卸的插接在所述圆形通道内以将所述导向块的一端与所述钻具形成铰接连接。

2.根据权利要求1所述的钻井系统用导向组件，其特征在于，所述耐磨层形成为镍基合金熔覆层。

3.根据权利要求2所述的钻井系统用导向组件，其特征在于，所述钻井系统用导向组件还包括：

树脂层，所述树脂层设在所述耐磨层背离所述导向块的一端且覆盖所述耐磨层，所述树脂层的厚度形成为0.02mm-0.06mm。

4.根据权利要求3所述的钻井系统用导向组件，其特征在于，所述树脂层形成为聚醚醚酮火焰喷涂层。

5.根据权利要求1所述的钻井系统用导向组件，其特征在于，所述导向销的椭圆形通道的两端内壁面分别设有延其周向延伸并背离其轴向凹陷的环形凹槽。

6.根据权利要求1所述的钻井系统用导向组件，其特征在于，所述导向销的椭圆形通道的两端内壁面形成为螺纹状。

7.根据权利要求5所述的钻井系统用导向组件，其特征在于，所述密封件的两端的外表面分别设有延其周向延伸并背离其轴向凸出的环形突起，所述环形突起卡接在对应的所述环形凹槽内。

8.根据权利要求1所述的钻井系统用导向组件，其特征在于，每个所述侧板背向所述导向块的外侧表面分别设有所述耐磨层。

9.根据权利要求1所述的钻井系统用导向组件，其特征在于，所述插销与所述密封件过盈配合。

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