CN2502002Y - 定向钻头及其配套使用的导向器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻井用的定向钻头及与之配套使用的导向器。目的是要克服现有钻头不具备定向控制能力,在钻进过程中无法作到防斜打直,无法控制井斜与方位的缺点。提供的技术解决方案包括钻头体、钻头体底端的水眼和钻头体内的水道,其特殊之处在于:所述钻头体内的水道是与水眼分别连通的分离水道。只要能控制定向钻头体内分离水道中钻井液的流量大小和调整导向器中偏心扇形孔的位置,即可达到控制钻进方向的目的,现有各种井下钻井工具均可与定向钻头配套使用。

Description

定向钻头及其配套使用的导向器

本实用新型涉及一种钻井用的定向钻头及可与之配套使用的导向器。

现有常规钻头包括钻头体和牙轮两部分，在钻头体底端设有水眼，这些水眼与钻头体内腔连通，工作中，钻井液通过钻头体内腔同时从水眼流出，钻井液仅起到润滑钻头和携带钻屑的作用，而无定向控制钻头行进方向的作用，因此现有钻头不具备定向控制能力，在钻井过程中无法做到防斜打直，无法控制井斜。

本实用新型的目的之一是提供一种能定向控制钻进方向，在钻进过程中能防斜打直，控制井斜，提高钻井速度的定向钻头；目的之二是提供一种与定向钻头配套使用的导向器。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案如下：

一种定向钻头，包括钻头体2、钻头体2底端的水眼4和钻头体2内的水道，其特殊之处在于：所述钻头体2内的水道是与水眼4分别连通的分离水道1。

上述分离水道1为独立的三条。

上述分离水道1为三条以上。

一种导向器，包括外壳5，其特殊之处在于：还包括外壳5内带有偏心扇形孔14的控制阀盘15和伺服机构，所述伺服机构包括金属筒10，与外壳固联的定位环6、扶正座12，轴9，固连于轴9外壁上的偏心重块8，设置于金属筒10内两端的轴承7、11，所述金属筒10一端穿过定位环6，另一端固定于扶正座12上，轴9轴向设置于金属筒10内，其一端穿过轴承7，另一端穿过轴承11、扶正座12、控制阀盘15并通过螺母13与控制阀盘15联结，控制阀盘15与扶正座12间有间隙。

附图图面说明如下：

图1是定向钻头的局剖结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是导向器的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-分离水道，2-钻头体，3-牙轮，4-水眼，5-外壳，6-定位环，7-轴承，8-偏心重块，9-轴，10-金属筒，11-轴承，12-扶正座，13-螺母，14-偏心扇形孔，15-控制阀盘。

下面将结合附图对本实用新型作进一步详述：

参见图1、2，一种钻头，包括钻头体2、钻头体2底端的水眼4、钻头体2内的水道和牙轮3，所述钻头体2内的水道是与水眼4分别连通的分离水道1，也就是说该钻头体2内有三条相互独立的分离水道1。

使用中，当钻头内的三个分离水道1分别在固定位置进水时，通过水眼4喷出的钻井液形成固定方向流场，在井底便会形成不对称的流场，通过控制三个分离水道中钻井液的流量大小，即可达到控制钻井方向的目的。

参见图3，一种与上述定向钻头配套使用的导向器，包括外壳5，还包括外壳5内带有偏心扇形孔14的控制阀盘15和伺服机构，所说的伺服机构包括金属筒10，与外壳固联的定位环6、扶正座12，轴9，固连于轴9外壁上的偏心重块8，设置于金属筒10内两端的轴承7、11，所说金属筒10一端穿过定位环6定位，另一端固定于扶正座12上，轴9沿着金属筒10轴向设置于其内，其一端穿过轴承7，另一端穿过轴承11、扶正座12、控制阀盘15并通过螺母13与控制阀盘15联结，控制阀盘15与扶正座12间有间隙。

安装时，钻头体2上的丝扣部分与导向器的控制阀盘15一端对接。

所说控制阀盘15的偏心扇形孔14与偏心重块8的位置是相对固定的，两者的位置可在下井前通过调整螺母13来改变，当钻头及导向器接上钻具下入井中后，在钻头旋转过程中，控制阀盘15的偏心扇形孔14始终处于井眼轴向剖面中井斜低边或定向的位置不变，钻进中水眼依次位于偏心扇形孔14的位置。当钻井液在相关水道中流过时，钻头水眼4中射出的向下液流总是形成一固定方向流场，此时携带有井底岩屑的上返液流位于与控制阀盘15的偏心扇形孔14的相反方向。在用本方案中的导向器配合定向钻头防斜打直或定向钻进过程中：由不对称定向流场形成的上返液流中的岩屑起到了保护一侧井壁、削弱钻头侧向切削的作用，而对另外一侧则起到强化切削的作用，此外岩屑如“楔子”为钻头提供了额外的、与流场方向相反的侧向力。在用本方案中的导向器配合定向钻头定向钻井过程中，通过调整螺母13来改变偏心扇形孔14与偏心重块8的相对位置，以达到防斜打直或定向控制的目的。

上述定向钻头还可与其它结构形式的导向器配合使用，只要能控制分离水道中钻井液的流量大小，从而使钻头具有导向作用即可。同时，本钻头仍可作为普通钻头使用。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

1、由于本方案中提供的钻头中相互分离的钻井液流道在井底形成不对称的流场，这样就可很方便地通过控制不对称流场的方向来实现控制井斜与定向的目的，赋予钻头以新的功能；

2、使用本钻头防斜打直时，可以加大钻压，加快机械钻速，从而提高钻井效率；

3、结构简单，制造成本低。

Claims (4)

1、一种定向钻头，包括钻头体(2)、钻头体(2)底端的水眼(4)和钻头体(2)内的水道，其特征在于：所述钻头体(2)内的水道是与水眼(4)分别连通的分离水道(1)。

2、如权利要求1所述的定向钻头，其特征在于：所述分离水道(1)是独立的三条。

3、如权利要求1所述的定向钻头，其特征在于：所述分离水道(1)是三条以上。

4、一种与权利要求1所述定向钻头配套使用的导向器，包括外壳(5)，其特征在于：还包括外壳(5)内带有偏心扇形孔(14)的控制阀盘(15)和伺服机构，所述伺服机构包括金属筒(10)，与外壳(5)固联的定位环(6)、扶正座(12)，轴(9)，固连于轴(9)外壁上的偏心重块(8)，设置于金属筒(10)内两端的轴承(7、11)，所述金属筒(10)一端穿过定位环(6)，另一端固定于扶正座(12)上，轴(9)轴向设置于金属筒(10)内，其一端穿过轴承(7)，另一端穿过轴承(11)、扶正座(12)、控制阀盘(15)并通过螺母(13)与控制阀盘(15)联结，控制阀盘(15)与扶正座(12)间有间隙。

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