指向式旋转导向钻井工具专利检索-转动关节机器人关节机器人本体机器人人工智能专利检索查询-专利查询网

指向式旋转导向钻井工具

阅读：748发布：2023-02-22

专利汇可以提供指向式旋转导向钻井工具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种指向式旋转导向钻井工具，包括外筒上节和外筒，在所述外筒上节和所述外筒内设有从上至下依次连接的钻柱、芯轴，所述钻柱与所述芯轴通过中空万向节连接，所述钻柱通过圆柱滚子轴承与所述外筒上节转动连接，在所述钻柱下端部设有位于所述外筒内的泄压腔体，所述泄压腔体与设在所述钻柱上的引流孔相通，在所述芯轴的上端部和中部分别设有位于所述外筒内的偏置机构和关节轴承总成，所述泄压腔体和所述偏置机构通过导管连通，所述芯轴的下端固接有钻头。本发明通过采用集成液压缸实现芯轴的偏置，使该工具具有不受地质层影响的特点，因而能够获得稳定的造斜率和更大的造斜率，在不需要提钻就可以实现多种工作状态。，下面是指向式旋转导向钻井工具专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种指向式旋转导向钻井工具，包括外筒及固定在其内部的偏置机构，其特征在于，所述偏置机构包括从上至下依次套装在芯轴上的上盘阀端盖和集成液压缸；
所述上盘阀端盖的上面固接有电机，所述上盘阀端盖的下面固接有高压腔体，在所述高压腔体内设有与其转动密封连接的上盘阀，所述上盘阀通过轴承转动连接在所述上盘阀端盖上，所述上盘阀的下表面与所述集成液压缸的上表面转动密封连接；
所述高压腔体与钻井液导管连通，在所述上盘阀的同一圆周上设有一个进液通孔和多个溢流孔，所述溢流孔的出口设置在所述上盘阀的外圆面上，所述溢流孔的进口设置在所述上盘阀的下表面上，所述进液通孔为圆弧形长孔；在所述集成液压缸内部沿周向均布有预设数量的液压缸，所述液压缸的活塞杆的中心线沿所述集成液压缸的径向设置；
在所述集成液压缸的上面设有与所述液压缸一一对应连通的过液孔，所述过液孔与所述进液通孔和所述溢流孔相对，在所述高压腔体的侧壁上设有与所述溢流孔相通的过流孔，在所述外筒上设有与所述过流孔相通的泄流孔；
在所述上盘阀上固接有外齿圈，所述外齿圈转动连接在所述上盘阀端盖上，所述外齿圈与所述齿轮轴啮合，所述齿轮轴由所述电机驱动；
所述液压缸的活塞杆与定位块通过V型面连接，所述定位块通过关节轴承与所述芯轴转动连接，在所述液压缸的活塞杆两侧分别设有上防转板和下防转板，所述上防转板和所述下防转板固接在所述定位块上。
2.根据权利要求1所述的指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述偏置机构设置在所述芯轴的上端部，所述芯轴的中部采用关节轴承总成支承在所述外筒内，所述芯轴的下端固接有钻头；所述芯轴的上端通过中空万向节与钻柱的下端连接，所述钻柱与外筒上节转动连接，所述外筒上节的下端与所述外筒的上端固接，在所述外筒上节的上端固接有上端盖，在所述外筒的下端固接有下端盖；在所述钻柱的下端部设有引流孔，所述引流孔位于泄压腔体内，所述泄压腔体固定在所述外筒内，所述钻柱穿过所述泄压腔体，二者形成转动密封连接；所述钻井液导管与所述泄压腔体连接。
3.根据权利要求1所述的指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述偏置机构通过所述上盘阀端盖或所述高压腔体或所述集成液压缸固接于所述外筒内部。
4.根据权利要求1所述的指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述偏置机构通过所述集成液压缸固接于所述外筒内部。
5.根据权利要求2所述的指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述钻柱通过圆柱滚子轴承与外筒上节转动连接。
6.根据权利要求2所述的指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述中空万向节包括从上至下依次设置的万向节叉Ⅰ、中间轴及万向节叉Ⅱ，所述万向节叉Ⅰ和所述中间轴上端通过十字轴Ⅰ以及安装在所述十字轴Ⅰ上的轴承Ⅰ转动连接，所述中间轴下端与所述万向节叉Ⅱ通过十字轴Ⅱ以及安装在所述十字轴Ⅱ上的轴承Ⅱ转动连接。
7.根据权利要求2所述的指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述关节轴承总成包括安装在所述芯轴上的调心轴承，所述调心轴承的两端各设有一推力轴承。

说明书全文

指向式旋转导向钻井工具

技术领域

[0001] 本发明涉及石油、天然气等钻探领域的钻井工具，特别是一种指向式旋转导向钻井工具。

背景技术

[0002] 目前，钻井技术已经向超深井、大位移井和定向井等方向发展，传统的滑动式钻井工具已经不能满足当前的钻井需求，旋转导向钻井技术作为一种高科技钻井技术逐渐得到应用和发展。

[0003] 目前市场上的旋转导向工具主要有斯伦贝谢的Power Drive、贝克休斯的Auto Track及哈利伯顿的Geo-Pilot等。前两者属于推靠式旋转导向钻井工具，这两种钻井工具的特点是能够在钻头处获得较大的偏置力。但由于地质状况的不同及钻井液压力的变化会影响工具造斜率，造成井眼轨迹不圆滑，井身质量和井眼状况较差，容易产生井下事故。

[0004] 哈利伯顿的Geo-Pilot系统属于指向式旋转导向钻井工具，它采用控制钻柱弯曲特征来实现钻头轴线的有效导控，其优点是造斜率由工具本身确定，不受钻进地层岩性的影响，在软地层及不均质地层中效果明显，但芯轴承受高强度的交变应力，芯轴容易发生疲劳破坏，影响工具寿命。

发明内容

[0005] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种指向式旋转导向钻井工具,该工具既不受地质层影响，又能实现井眼轨迹的精确控制。

[0006] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种指向式旋转导向钻井工具，包括外筒及固定在其内部的偏置机构，所述偏置机构包括从上至下依次套装在芯轴上的上盘阀端盖和集成液压缸；所述上盘阀端盖的上面固接有电机，所述上盘阀端盖的下面固接有高压腔体，在所述高压腔体内设有与其转动密封连接的上盘阀，所述上盘阀通过轴承转动连接在所述上盘阀端盖上，所述上盘阀的下表面与所述集成液压缸的上表面转动密封连接；所述高压腔体与钻井液导管连通，在所述上盘阀的同一圆周上设有一个进液通孔和多个溢流孔，所述溢流孔的出口设置在所述上盘阀的外圆面上，所述溢流孔的进口设置在所述上盘阀的下表面上，所述进液通孔为圆弧形长孔；在所述集成液压缸内部沿周向均布有预设数量的液压缸，所述液压缸的活塞杆的中心线沿所述集成液压缸的径向设置；在所述集成液压缸的上面设有与所述液压缸一一对应连通的过液孔，所述过液孔与所述进液通孔和所述溢流孔相对，在所述高压腔体的侧壁上设有与所述溢流孔相通的过流孔，在所述外筒上设有与所述过流孔相通的泄流孔；在所述上盘阀上固接有外齿圈，所述外齿圈转动连接在所述上盘阀端盖上，所述外齿圈与所述齿轮轴啮合，所述齿轮轴由所述电机驱动；所述液压缸的活塞杆与定位块通过V型面连接，所述定位块通过关节轴承与所述芯轴转动连接，在所述液压缸的活塞杆两侧分别设有上防转板和下防转板，所述上防转板和所述下防转板固接在所述定位块上。

[0007] 所述偏置机构设置在所述芯轴的上端部，所述芯轴的中部采用关节轴承总成支承在所述外筒内，所述芯轴的下端固接有钻头；所述芯轴的上端通过中空万向节与钻柱的下端连接，所述钻柱与外筒上节转动连接，所述外筒上节的下端与所述外筒的上端固接，在所述外筒上节的上端固接有上端盖，在所述外筒的下端固接有下端盖；在所述钻柱的下端部设有引流孔，所述引流孔位于泄压腔体内，所述泄压腔体固定在所述外筒内，所述钻柱穿过所述泄压腔体，二者形成转动密封连接；所述钻井液导管与所述泄压腔体连接。

[0008] 所述偏置机构通过所述上盘阀端盖或所述高压腔体或所述集成液压缸固接于所述外筒内部。

[0009] 所述偏置机构通过所述集成液压缸固接于所述外筒内部。

[0010] 所述钻柱通过圆柱滚子轴承与外筒上节转动连接。

[0011] 所述中空万向包括从上至下依次设置的万向节叉Ⅰ、中间轴及万向节叉Ⅱ，所述万向节叉Ⅰ和所述中间轴上端通过十字轴Ⅰ以及安装在所述十字轴Ⅰ上的轴承Ⅰ转动连接，所述中间轴下端与所述万向节叉Ⅱ通过十字轴Ⅱ以及安装在所述十字轴Ⅱ上的轴承Ⅱ转动连接。

[0012] 所述关节轴承总成包括安装在所述芯轴上的调心轴承，所述调心轴承的两端各设有一推力轴承。

[0013] 本发明具有的优点和积极效果是：

[0014] 1)通过采用集成液压缸实现芯轴的偏置，使该工具具有不受地质层影响的特点，因而能够获得稳定的造斜率，实现井眼轨迹的精确控制。

[0015] 2)通过采用集成液压缸实现芯轴的偏置，通过电机驱动上盘阀实现对集成液压缸的控制，从而可以得到不同的造斜率和方位，这样在应用过程中不需要提钻就可以实现多种工作状态，达到增斜、降斜和稳斜的目的。

[0016] 3)通过采用集成液压缸实现芯轴的偏置，充分利用钻井液压力，从而使该工具能够获得较大的造斜力。

[0017] 4)中空万向节的应用能有效降低芯轴交变应力，提高导向工具使用寿命。附图说明

[0018] 图1为本发明的原理示意图；

[0019] 图2是本发明结构示意图；

[0020] 图3是本发明图2的A-A剖视图；

[0021] 图4是图3的侧视图；

[0022] 图5是本发明图2的B-B剖视图；

[0023] 图6是本发明图2的C-C剖视图。

[0024] 图中：1、钻柱；2、圆柱滚子轴承；3、外筒；4、泄压腔体；5、中空万向节；6、钻井液导管；7、上盘阀；8、电机；9、高压腔体；10、集成液压缸；11、活塞杆；12、芯轴；13、关节轴承总成；14、钻头；15、引流孔；16、上盘阀端盖；17、齿轮轴；18、外齿圈；19、轴承；20、进液通孔；21、溢流孔；22、定位块；23、关节轴承；24、上端盖；25、下端盖；26、过液孔；27、过流孔；28、泄流孔；29、上防转板；30、下防转板，31、外筒上节。

具体实施方式

[0025] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

[0026] 请参见图1～图6，一种指向式旋转导向钻井工具，包括外筒3及固定在其内部的偏置机构，所述偏置机构包括从上至下依次套装在芯轴12上的上盘阀端盖16和集成液压缸10；所述上盘阀端盖16的上面固接有电机8，所述上盘阀端盖16的下面固接有高压腔体9，在所述高压腔体9内设有与其转动密封连接的上盘阀7，所述上盘阀7套装在所述上盘阀端盖16上，所述上盘阀7通过轴承19转动连接在所述上盘阀端盖16上，所述上盘阀7的下表面与所述集成液压缸10的上表面转动密封连接；所述高压腔体9与钻井液导管6连通，在所述上盘阀7的同一圆周上设有一个进液通孔20和多个溢流孔21，所述溢流孔21的出口设置在所述上盘阀7的外圆面上，所述溢流孔21的进口设置在所述上盘阀7的下表面上，所述进液通孔20为圆弧形长孔；在所述集成液压缸10内部沿周向均布有预设数量的液压缸，所述液压缸的活塞杆11的中心线沿所述集成液压缸10的径向设置。在所述集成液压缸10的上面设有与所述液压缸一一对应连通的过液孔26，所述过液孔26与所述进液通孔20和所述溢流孔21相对，在本实施例中，一个所述进液通孔20能够覆盖三个所述过液孔26，同时为三个液压缸供应有压液体。在所述高压腔体9的侧壁上设有与所述溢流孔
21相通的过流孔27，在所述外筒3的侧壁上设有与所述过流孔27相通的泄流孔28。在所述上盘阀7上固接有外齿圈18，所述外齿圈18位于高压腔体9的腔室内，套装在上盘阀端盖16上，所述外齿圈18转动连接在所述上盘阀端盖16上，所述外齿圈18与所述齿轮轴17啮合，所述齿轮轴17由所述电机8驱动。所述液压缸的活塞杆11与定位块22通过V型面连接，所述定位块22通过关节轴承23与所述芯轴12转动连接，在所述液压缸的活塞杆11两侧分别设有上防转板29和下防转板30，所述上防转板29和所述下防转板30分别固接在所述定位块22上。

[0027] 所述偏置机构可以通过所述上盘阀端盖16或所述高压腔体9或所述集成液压缸10固接于所述外筒3内部。最佳效果为将所述集成液压缸10固接于所述外筒3内部。

[0028] 在本实施例中，所述偏置机构设置在所述芯轴12的上端部，所述芯轴12的中部采用关节轴承总成13支承在所述外筒3内，所述芯轴12的下端固接有钻头14；所述芯轴12的上端通过中空万向节5与钻柱1的下端连接，所述钻柱1与外筒上节31转动连接，所述外筒上节31的下端与所述外筒3的上端固接，在所述外筒上节31的上端固接有上端盖24，在所述外筒3的下端固接有下端盖25；在所述钻柱1的下端部设有引流孔15，所述引流孔15位于泄压腔体4内，所述泄压腔体4固定在所述外筒3内，所述钻柱1穿过所述泄压腔体
4，二者形成转动密封连接；所述钻井液导管6与所述泄压腔体4连接。

[0029] 在上述方案中，所述钻柱1通过圆柱滚子轴承2转动连接在所述外筒上节31内，所述圆柱滚子轴承2也可以用几个轴承的组合来代替。所述中空万向节5的结构请详见专利文献CN103132926A，包括从上至下依次设置的万向节叉Ⅰ、中间轴及万向节叉Ⅱ，所述万向节叉Ⅰ和所述中间轴上端通过十字轴Ⅰ以及安装在所述十字轴Ⅰ上的轴承Ⅰ转动连接，所述中间轴下端与所述万向节叉Ⅱ通过十字轴Ⅱ以及安装在所述十字轴Ⅱ上的轴承Ⅱ转动连接。所述关节轴承总成13的结构请详见专利文献CN102900364A，包括安装在所述芯轴上的调心轴承，所述调心轴承的两端各设有一推力轴承。

[0030] 本发明的工作原理：

[0031] 钻柱1旋转产生的扭矩通过中空万向节5和芯轴12作用于钻头14实现对岩层的切削，钻井液通过中空的钻柱1、中空万向节5、中空的芯轴12和钻头14输送至井底，关节轴承总成13为芯轴12在偏置机构驱动时的转动支点。

[0032] 钻柱1中的钻井液依次通过引流孔15、泄压腔体4、钻井液导管6和上盘阀端盖16进入高压腔体9，电机8通过驱动与齿轮轴17相啮合的外齿圈18带动上盘阀7转动，通过改变上盘阀7上进液通孔20的位置，控制钻井液输入集成液压缸10中的目标液压缸，使目标液压缸的活塞杆11伸出，非目标液压缸的活塞杆11缩回，从而控制集成液压缸10的输出方向，在活塞杆11的作用下使芯轴12绕关节轴承总成13转动实现钻头14偏置，非目标液压缸在活塞杆11缩回时，其中的钻井液依次通过过液孔26、溢流孔21、过流孔27和泄流孔28输送至井眼环空。

[0033] 活塞杆11两侧的上防转板29和下防转板30用于限制活塞杆的转动，同时定位块22的V型面与集成液压缸10内的活塞杆11上的V型面相配合可以防止偏置时活塞杆干涉现象的发生。

[0034] 尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种转动阻尼力可调的关节机构	2020-05-13	715
一种开放式空间二维偏心转动关节	2020-05-13	632
转动关节以及具有该转动关节的游戏围床	2020-05-11	333
转动关节以及童车	2020-05-11	241
一种锁紧力度可调的转动关节	2020-05-12	928
一种可变刚度柔性转动关节	2020-05-12	400
机器人转动关节驱动装置	2020-05-12	399
一种开放式空间二维偏心转动关节	2020-05-13	529
一种机器人转动关节驱动装置	2020-05-13	809
弹性驱动转动关节	2020-05-11	802

指向式旋转导向钻井工具

指向式旋转导向钻井工具

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：