CN2431392Y - 机液一体化自动垂直钻井工具 - Google Patents
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Abstract
一种机液一体化的自动垂直钻井工具,能够在井斜时,使钻头上自动产生一个附加的降斜力。该钻井装置在钻柱的前部设有测量稳定器,该测量稳定器设有测量液压缸,每个测量液压缸的测量活塞一端伸于钻柱外壁,测量液压缸的缸体设有开口,连通于相应的液控换向阀的控制口,液控换向阀的入口与钻柱中间的泥浆连通,液控换向阀的出口与导向稳定器相应的导向液压缸连通,导向液压缸的导向活塞的一端与测量活塞的方向相反伸于钻柱外壁。
Description
本实用新型涉及一种钻井设备，特别是一种能够防止井斜的机液一体化自动垂直钻井工具。
在石油及地质钻井中，常常需要垂直钻井，但是在高陡构造，下部钻具组合受地层造斜力的影响，常常引起井斜，使井眼偏离预定的垂直轨道。一般在这种高陡构造中的钻井当中，为了使井眼轨道不发生偏斜，常常使用钟摆钻具组合，采取吊打的办法。但是它是一种以牺牲钻速换取质量的消极方法。
本实用新型的目的在于提供一种机液一体化的自动垂直钻井工具，该钻井工具能够在井斜时，使钻头上自动产生一个附加的降斜力，同时该工具还省去了测斜仪器和测量环节。
本实用新型的目的是这样实现的：一种自动垂直钻井装置，该钻井装置在钻柱的前部设有测量稳定器，在钻柱的后部设有导向稳定器，该测量稳定器设有至少四个测量液压缸，每个测量液压缸的测量活塞一端伸于钻柱外壁，测量液压缸的缸体设有开口，连通于相应的液控换向阀的控制口，液控换向阀的入口与钻柱中间的泥浆连通，液控换向阀的出口与导向稳定器相应的导向液压缸连通，导向液压缸的导向活塞的一端与测量活塞的方向相反伸于钻柱外壁。所述的测量稳定器的测量液压缸与液控换向阀可通过管线连通。所述的测量稳定器的测量液压缸嵌设于钻柱的前部，缸体上测量活塞的伸出端周围设有锁环，测量活塞的另一端与缸体之间设有弹簧。所述的测量活塞的伸出端与锁环之间设有密封装置。所述的液控换向阀嵌设于钻柱上，该液控换向阀的阀体内设有滑阀，液控换向阀的控制口设于与滑阀一端相对的阀体上，滑阀的另一端与阀体之间设有弹簧。所述的液控换向阀的滑阀中部与阀体内壁之间设有容流区，该容流区的长度不小于液控换向阀的入口和出口之间的距离。所述的液控换向阀的设有弹簧一端的阀腔的阀体上还设有平衡口，连通于环空。所述的导向稳定器的导向液压缸嵌设于钻柱的后部，缸体上导向活塞的伸出端周围设有锁紧环，锁紧环的限位止挡可顶靠在导向活塞侧部的台阶上，导向活塞的后端设有弹簧座，该弹簧座与锁紧环之间设有弹簧。所述的导向稳定器的测量液压缸还设有通路连通于环空，该通路的出口端设有节流喷嘴。所述的导向活塞的伸出端与锁紧环之间设有密封装置。
本实用新型的工作原理为：测量稳定器上的至少四个液压缸分别通过不同的管路与液控换向阀的控制口相连，以控制液控换向阀滑阀的位置，当可控稳定器上的某一个测量活塞受到压缩时，由于其内的液压油通过管路与液控换向阀的控制口相通，当压力到达一定程度时，液控换向阀内的滑阀克服弹簧的支撑力向下移动，移动到一定的距离后，液控换向阀的入口与出口导通，钻柱内的泥浆将可以通过液控换向阀进入导向液压缸，再通过导向液压缸的出口进入环空，由于导向液压缸的出口装有节流嘴，可以在导向液压缸与环空之间形成一个压力差，导向活塞在这一压力作用下伸出，顶向井壁，使井下钻具组合受到一个反作用力。当测量稳定器上这个测量活塞上受到的压缩力消除时，测量活塞在弹簧恢复力的作用下复位，同时液控换向阀在弹簧力的作用下也复位，切断泥浆换向阀入口与出口的联系，此时导向液压缸只与环空相通，导向活塞在弹簧作用力下缩回，使导向活塞与井壁之间不发生作用力。
应用本实用新型的机液一体化自动垂直钻井工具，由于该钻井装置采用机液一体化结构，在钻柱的前部设置测量稳定器，在钻柱的后部设置导向稳定器，使该钻井工具能够在井斜时，使钻头上自动产生一个附加的降斜力，来保持垂直钻井。而且，该工具在自动调整时，并不需要测斜仪器和测量环节。本实用新型设有至少四套测量稳定器、液控换向阀和导向稳定器，可以实现至少八个方位的井斜探测和调整。
下面结合附图进一步详细说明本实用新型：
图1为本实用新型的机液一体化自动垂直钻井工具的结构示意图。
图2为本实用新型的机液一体化自动垂直钻井工具的原理图。
图3为图1的A-A向剖视图。
图4为图1的B-B向剖视图。
图5为图1的C-C向剖视图。
请参阅图1，本实用新型的自动垂直钻井装置是由测量稳定器Ⅰ、连接管路Ⅱ，液控换向阀Ⅲ及导向稳定器Ⅳ组成。该钻井装置在钻柱的前部设有测量稳定器，在钻柱的后部设有导向稳定器，该测量稳定器设有至少四个测量液压缸，每个测量液压缸的测量活塞2一端伸于钻柱外壁，测量液压缸的缸体1设有开口，连通于相应的液控换向阀的控制口12，液控换向阀的入口13与钻柱中间的泥浆连通，液控换向阀的出口14与导向稳定器相应的导向液压缸连通，导向液压缸的导向活塞17的一端与测量活塞2的方向相反伸于钻柱外壁。
所述的测量稳定器的测量液压缸与液控换向阀可通过管线连通。
所述的测量稳定器的测量液压缸嵌设于钻柱的前部，缸体上测量活塞2的伸出端周围设有锁环3，测量活塞2的另一端与缸体1之间设有弹簧4。
所述的测量活塞2的伸出端与锁环3之间设有密封装置。
所述的液控换向阀嵌设于钻柱上，该液控换向阀的阀体8内设有滑阀9，液控换向阀的控制口12设于与滑阀8一端相对的阀体8上，滑阀9的另一端与阀体8之间设有弹簧10。
所述的液控换向阀的滑阀9中部与阀体8内壁之间设有容流区，该容流区的长度不小于液控换向阀的入口13和出口14之间的距离。
所述的液控换向阀的设有弹簧10一端的阀腔的阀体8上还设有平衡口15，连通于环空。
所述的导向稳定器的导向液压缸嵌设于钻柱的后部，缸体上导向活塞17的伸出端周围设有锁紧环16，锁紧环16的限位止挡可顶靠在导向活塞17侧部的台阶上，导向活塞17的后端设有弹簧座，该弹簧座与锁紧环16之间设有弹簧18。
所述的导向稳定器的测量液压缸还设有通路21连通于环空，该通路21的出口端设有节流喷嘴22。
所述的导向活塞17的伸出端与锁紧环16之间设有密封装置。
该测量稳定器由四个测量液压缸组成，如图3所示，为图1中的A-A剖面图。每个测量液压缸由缸体1，测量活塞2，锁环3，弹簧4及密封圈5组成。整个缸体放在上稳定器的凹槽内，通过螺栓6与测量稳定器连接。锁环3把活塞压在液压缸内，液压缸内充满液压油，当测量活塞不受到外部压缩时，它在弹簧力的作用力下要高出测量稳定器少许，缸体上开有一小孔7，通过管路把这个小孔与液控换向阀的控制口连接起来。
测量稳定器由四个测量液压缸组成，如图1中的A-A剖面图所示。每个测量液压缸由缸体1，测量活塞2，锁环3，弹簧4及密封圈5组成。整个缸体放在上稳定器的凹槽内，通过螺栓6与测量稳定器连接。锁环3把活塞压在液压缸内，液压缸内充满液压油，当测量活塞不受到外部压缩时，它在弹簧力的作用力下要高出测量稳定器少许，缸体上开有一小孔7，通过管路把这个小孔与液控换向阀的控制口连接起来。
该钻井装置设有四个液压换向阀，均匀的布置在钻柱的四周，如图4所示，为图1中的B-B剖面图。液控换向阀由阀体8，滑阀9，弹簧10等组成，阀体通过螺栓11与钻柱连接。阀体上开有控制口12，测量液压缸内的控制液压油可以从控制口进入换向阀，以控制滑阀的位置，阀体上还开有泥浆入口13，钻柱中间泥浆可以通过此孔进入换向阀，同时开有泥浆出口14，它与导向液压缸的进口相通，当换向阀经过换位使入口与出口相通时，钻柱内的泥浆可以从此进入导向液压缸。另外还开有平衡口15，它使滑阀的弹簧腔与环空相通，在测量活塞不受压缩时，它使滑阀两端的压力保持平衡。
导向稳定器主要四个导向液压缸组成，如图5所示，为图1中的C-C剖面图。导向液压缸由锁紧环16，导向活塞17，弹簧18及密封圈19等组成。导向活塞的后端有弹簧座，弹簧被压在锁紧环与弹簧座之间，在内外压力平衡时，弹簧迫使导向活塞缩回。导向活塞的前端有一台阶，锁紧环前端也有一凸台，当液压缸通入压力时，导向活塞伸出，但在伸出一段距离后，导向活塞的台阶将顶到锁紧环的凸台上，这样锁紧环将对导向活塞起到限位的作用。每个导向液压缸上开有泥浆入口20及出口21，其入口20与液控换向阀的出口14相连，其出口处装有节流喷嘴22，与环空相通。
在工作时，测量稳定器上的四个液压缸分别通过四条不同的管路与四个液控换向阀的控制口相连，以控制液控换向阀滑阀的位置，当可控稳定器上的某一个测量活塞受到压缩时，由于其内的液压油通过管路与液控换向阀的控制口相通，当压力到达一定程度时，液控换向阀内的滑阀克服弹簧的支撑力向下移动，移动到一定的距离后，液控换向阀的入口与出口导通，钻柱内的泥浆将可以通过液控换向阀进入导向液压缸，再通过导向液压缸的出口进入环空，由于导向液压缸的出口装有节流嘴，可以在导向液压缸与环空之间形成一个压力差，导向活塞在这一压力作用下伸出，顶向井壁，使井下钻具组合受到一个反作用力。当测量稳定器上这个测量活塞上受到的压缩力消除时，测量活塞在弹簧恢复力的作用下复位，同时液控换向阀在弹簧力的作用下也复位，切断泥浆换向阀入口与出口的联系，此时导向液压缸只与环空相通，导向活塞在弹簧作用力下缩回，使导向活塞与井壁之间不发生作用力。
从上所述可以看出，每个导向活塞的伸缩都受到测量活塞伸缩的控制，合理配置测量活塞与导向活塞的控制关系，就可以在发生井斜时，利用导向活塞使下部钻具组合产生降斜力。因此对其控制关系进行了设计，其控制关系如图2所示，其中，Ⅰ为测量稳定器，Ⅲ为液控换向阀，Ⅳ为导向稳定器，Ⅴ为钻头喷嘴，Ⅵ为钻井液，Ⅶ为节流喷嘴。每个测量活塞都控制与之正好相对的导向活塞，因此当发生井斜时，测量稳定器将躺在下井壁，当某个测量活塞正好随测量稳定器旋转到下井壁时，这个测量活塞将受到压缩，控制与之相连导向液压缸，使泥浆进入与这个测量液压缸相对的导向液压缸内，使此导向液压缸内的导向活塞伸出顶向井眼的上井壁，上井壁将给下部钻具组合施加一个降斜力，使井眼回到垂直轨道。液控换向阀
当然，本实用新型的测量稳定器、液控换向阀和导向稳定器的个数可以在4套的基础上进行增减，如可减为3套，但其调整的方位受到相应的限制，也可增加为5套、6套或更多，其调整的方位增加，但其设置的空间受到限制。虽然如此，本实用新型并不限制测量稳定器、液控换向阀和导向稳定器的个数。
Claims (10)
1、一种机液一体化自动垂直钻井工具，其特征在于：该钻井装置在钻柱的前部设有测量稳定器，在钻柱的后部设有导向稳定器，该测量稳定器设有至少四个测量液压缸，每个测量液压缸的测量活塞一端伸于钻柱外壁，测量液压缸的缸体设有开口，连通于相应的液控换向阀的控制口，液控换向阀的入口与钻柱中间的泥浆连通，液控换向阀的出口与导向稳定器相应的导向液压缸连通，导向液压缸的导向活塞的一端与测量活塞的方向相反伸于钻柱外壁。
2、如权利要求1所述的一种机液一体化自动垂直钻井工具，其特征在于：所述的测量稳定器的测量液压缸与液控换向阀可通过管线连通。
3、如权利要求1所述的一种机液一体化自动垂直钻井工具，其特征在于：所述的测量稳定器的测量液压缸嵌设于钻柱的前部，缸体上测量活塞的伸出端周围设有锁环，测量活塞的另一端与缸体之间设有弹簧。
4、如权利要求3所述的一种机液一体化自动垂直钻井工具，其特征在于：所述的测量活塞的伸出端与锁环之间设有密封装置。
5、如权利要求1所述的一种机液一体化自动垂直钻井工具，其特征在于：所述的液控换向阀嵌设于钻柱上，该液控换向阀的阀体内设有滑阀，液控换向阀的控制口设于与滑阀一端相对的阀体上，滑阀的另一端与阀体之间设有弹簧。
6、如权利要求5所述的一种机液一体化自动垂直钻井工具，其特征在于：所述的液控换向阀的滑阀中部与阀体内壁之间设有容流区，该容流区的长度不小于液控换向阀的入口和出口之间的距离。
7、如权利要求5所述的一种机液一体化自动垂直钻井工具，其特征在于：所述的液控换向阀的设有弹簧一端的阀腔的阀体上还设有平衡口，连通于环空。
8、如权利要求1所述的一种机液一体化自动垂直钻井工具，其特征在于：所述的导向稳定器的导向液压缸嵌设于钻柱的后部，缸体上导向活塞的伸出端周围设有锁紧环，锁紧环的限位止挡可顶靠在导向活塞侧部的台阶上，导向活塞的后端设有弹簧座，该弹簧座与锁紧环之间设有弹簧。
9、如权利要求1或8所述的一种机液一体化自动垂直钻井工具，其特征在于：所述的导向稳定器的测量液压缸还设有通路连通于环空，该通路的出口端设有节流喷嘴。
10、如权利要求8所述的一种机液一体化自动垂直钻井工具，其特征在于：所述的导向活塞的伸出端与锁紧环之间设有密封装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 00243589 CN2431392Y (zh) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 机液一体化自动垂直钻井工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 00243589 CN2431392Y (zh) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 机液一体化自动垂直钻井工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2431392Y true CN2431392Y (zh) | 2001-05-23 |
Family
ID=33603435
Family Applications (1)
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| CN 00243589 Expired - Lifetime CN2431392Y (zh) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 机液一体化自动垂直钻井工具 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN2431392Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100432367C (zh) * | 2002-09-10 | 2008-11-12 | 中国地质大学（武汉） | 自动垂直钻具 |
| CN101484661B (zh) * | 2006-06-30 | 2013-07-24 | 贝克休斯公司 | 用于运行钻井工具的液压定量供应阀 |
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2000
- 2000-07-14 CN CN 00243589 patent/CN2431392Y/zh not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| CN100432367C (zh) * | 2002-09-10 | 2008-11-12 | 中国地质大学（武汉） | 自动垂直钻具 |
| CN101484661B (zh) * | 2006-06-30 | 2013-07-24 | 贝克休斯公司 | 用于运行钻井工具的液压定量供应阀 |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CHINA PETROLEUM GROUP DRILLING ENGINEERING TECHNO Free format text: FORMER OWNER: INST. OF WELL DRILLING TECHNOLOGY, ACADEMY OF PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPM Effective date: 20070720 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
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Effective date of registration: 20070720 Address after: 100083 No. 20, Beijing, Xueyuan Road Patentee after: Drilling Engineering Technology Research Institute, China National Petroleum Corp. Address before: 100083 No. 20, Beijing, Xueyuan Road Patentee before: Drilling Technology Int., Research Inst. of Petroleum Exploration Development |
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| CX01 | Expiry of patent term |
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