本发明专利技术公开了一种动态推靠式自动垂直钻井工具，包括位于外部由上到下依次的上接头28、外筒20、液压端壳体1，以及位于内部的定位芯管19、偏重块21；定位芯管19的下端连接于半圆管；半圆管中部柱面相反偏重块的一侧并列开设了多个通孔；半圆管外套有与外部液压端壳体固定一体的轨道缸，轨道缸的圆周面上等角距间隔开设了三个对应半圆管通孔的钻井液通道；液压端壳体圆周方向的三处槽口分别镶设有对应每一钻井液通道的柱塞推板机构。本发明专利技术将传统的径向分配液压动力改变为轴向分配，提高了推动的力度；并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。密封性能优越。密封性能优越。
【技术实现步骤摘要】
一种动态推靠式偏重纠偏垂直钻井工具
[0001]本专利技术涉及钻井施工用钻进设备设施
，更具体地说，涉及一种动态推靠式自动垂直钻井工具。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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：
[0004]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。
[0005]问题在于：
[0006]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。
[0007]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。
技术实现思路
[0008]针对上述问题，本专利技术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。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术提供一种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。
[0010]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。
[0011]优选方式下，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。此外，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。
[0012]优选方式下，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有所述上密封套和所述下密封套之间两端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之间通过螺栓固定了弧形端面的所述偏重块。
[0013]此外，所述偏重块与所述外筒之间呈间隙设置。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。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。
[0014]本专利技术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。
[0015]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。
[0016]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；
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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，所述液压本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种动态推靠式自动垂直钻井工具，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)外一侧实现纠偏的偏重块(21)；其特征在于，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；所述半圆管(11)中部柱面相反偏重块(21)的一侧并列开设了多个通孔；所述半圆管(11)外套有与外部所述液压端壳体(1)固定一体的轨道缸(14)，所述轨道缸(14)的圆周面上等角距间隔开设了三个对应所述半圆管(11)通孔的钻井液通道(14.1)；所述液压端壳体(1)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(14.1)的柱塞缸座(9)；每一所述柱塞缸座(9)通过多个柱塞孔配设柱塞(7)；对应每一所述柱塞缸座(9)的柱塞(7)位置设置条形翼板(10)，所述翼板(10)长度方向两端分别弯折出用于弹簧(6)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(1)槽口处的弧形压板(13)固定；所述压板(13)开设有条形孔，用于所述翼板(10)中部条形段的出入。2.根据权利要求1所述动态推靠式自动垂直钻井工具，其特征在于，每一所述柱塞缸座(9)中的至少一个柱塞(7)开设泄压孔，所述翼板(10)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。3.根据权利要求1所述动态推靠式自动垂直钻井工具，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述动态推靠式自动垂直钻井工具，其特征在于，所述定位芯管(19)的上端套接有上密封套(25)，所述上密...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴绪建，
申请(专利权)人：大连华科机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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