專利名稱：一種近鉆頭全旋轉垂鉆工具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油鉆井用的井下工具，特別是一種垂直鉆井工具。
背景技術：
在石油鉆井過程中經(jīng)常發(fā)生井眼偏抖，其危害性很大，輕者影響鉆井速度，增加成本；重者使井眼報廢，造成巨大的經(jīng)濟損失。自動垂直鉆井系統(tǒng)則能夠有效突破井斜控制的技術瓶頸，直井鉆進中實現(xiàn)主動、適時防斜，同時又不影響鉆井過程，可獲得高的鉆速，能夠實現(xiàn)優(yōu)質和聞效的統(tǒng)一。目前，國內的垂直鉆井工具均屬于近鉆頭巴掌靜止推靠式，其上的巴掌伸出來進行糾斜，這種控制方法形成的井眼非連續(xù)，不光滑，非控制井段和控制井段連接處形成小臺階，軌跡平滑程度差，井身質量有待進一步提高；另外，糾斜過程是靠鉆頭的側面切削為主， 鉆頭外徑磨損快，造成安全隱患，且控制機構離鉆頭較近，各種振動對工具影響大。
發(fā)明內容本實用新型目的是提供一種近鉆頭全旋轉垂鉆工具，能顯著提高提高軌跡平滑程度和井身質量井眼質量，提高井斜控制精度，減少鉆頭外徑磨損，降低安全隱患。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種近鉆頭全旋轉垂鉆工具，主要包括中心軸、非旋轉套、測控儀器、偏心執(zhí)行機構、鉆柱、穩(wěn)定器和鉆頭，非旋轉套位于中心軸的上端外部，測控儀器和偏心執(zhí)行機構位于非旋轉套內，其特征是中心軸上端與鉆柱連接，其另一端與穩(wěn)定器連接；穩(wěn)定器的另一端與鉆頭直接連接。所述的偏心執(zhí)行機構包含能夠伸出和收回的推臂。中心軸上端與鉆柱通過螺紋連接，其另一端與穩(wěn)定器通過螺紋連接；穩(wěn)定器的另一端與鉆頭直接通過螺紋連接。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果I、提供近鉆頭全旋轉垂直鉆井工具，能顯著提高提高軌跡平滑程度和井身質量井眼質量。該工具利用執(zhí)行機構實現(xiàn)定向偏心后，鉆具組合在鉆壓作用下，加強偏心作用效果，同時結合杠桿原理，執(zhí)行機構在鉆壓作用下的偏心力通過鉆桿和穩(wěn)定器傳遞給鉆頭。在井下工作時，中心軸、鉆柱、穩(wěn)定器和鉆頭均處于旋轉狀態(tài)，屬于旋轉推靠式。而目前的垂直鉆具工具屬于靜止推靠式。2、改變糾斜方式，以鉆頭的正面切削為主，減少鉆頭外徑磨損，降低安全隱患。該垂直鉆具工具屬于指向式糾斜工具，其糾斜力來自與鉆柱重力，當鉆柱在垂直鉆井工具的執(zhí)行機構下偏心后，其下部鉆桿、穩(wěn)定器和鉆頭的組合相當于一個簡易杠桿，使鉆頭指向井壁某個方向，且指向力足以保證。而傳統(tǒng)的糾斜力來自于執(zhí)行機構。3、降低粘滑振動等鉆井工況對測控系統(tǒng)影響，提高井斜控制精度。
圖I為本實用新型一個實施例的近鉆頭全旋轉垂鉆工具結構示意圖。圖中1、中心軸；2、非旋轉套；3、測控儀器；4、偏心執(zhí)行機構；5、穩(wěn)定器；6、鉆頭。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。一種近鉆頭全旋轉垂鉆工具，是主要由中心軸I、非旋轉套2、測控儀器3、偏心執(zhí)行機構4、穩(wěn)定器5和鉆頭6等組成，其特征是中心軸I上端與鉆柱通過螺紋連接，其另一端與穩(wěn)定器5通過螺紋連接；穩(wěn)定器5的另一端與鉆頭6直接通過螺紋連接等組成。本實用新型工作原理如下將鉆柱穩(wěn)定器5和鉆頭6組成整體視為一杠桿。當 測控儀器3測量到井斜達到一定值時，控制偏心執(zhí)行機構4伸出推臂，使中心軸偏離井眼軸心，靠近高邊。當鉆柱偏心后上部鉆柱跟隨連續(xù)偏心，其鉆壓作用于偏心執(zhí)行機構4，形成強大偏心力，此偏心力通過由穩(wěn)定器5和鉆頭6組成的杠桿傳遞給鉆頭6，使鉆頭6具有一個指向低邊的指向力，從而起到降抖的作用。在鉆進過程中，鉆頭6附近的穩(wěn)定器5均處于旋轉狀態(tài)，且鉆頭6與穩(wěn)定器5直接相連，可以顯著提高井眼質量和減少鉆具振動。顯然，本實用新型的糾斜原理屬于全旋轉指向式自動糾斜。以上僅是實現(xiàn)本實用新型的一種實施例，基于本實用新型權利要求本原理的其它形式在本實用新型范圍之內。
權利要求1.一種近鉆頭全旋轉垂鉆工具，主要包括中心軸、非旋轉套、測控儀器、偏心執(zhí)行機構、鉆柱、穩(wěn)定器和鉆頭，非旋轉套位于中心軸的上端外部，測控儀器和偏心執(zhí)行機構位于非旋轉套內，其特征是中心軸上端與鉆柱連接，其另一端與穩(wěn)定器連接；穩(wěn)定器的另一端與鉆頭直接連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的垂鉆工具，其特征是所述的偏心執(zhí)行機構包含能夠伸出和收回的推臂。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的垂鉆工具，其特征是中心軸上端與鉆柱通過螺紋連接，其另一端與穩(wěn)定器通過螺紋連接；穩(wěn)定器的另一端與鉆頭直接通過螺紋連接。
專利摘要本實用新型涉及一種近鉆頭全旋轉垂鉆工具，主要包括中心軸、非旋轉套、測控儀器、偏心執(zhí)行機構、鉆柱、穩(wěn)定器和鉆頭，非旋轉套位于中心軸的上端外部，測控儀器和偏心執(zhí)行機構位于非旋轉套內，其特征是中心軸上端與鉆柱連接，其另一端與穩(wěn)定器連接；穩(wěn)定器的另一端與鉆頭直接連接。本實用新型的鉆頭附近鉆具在鉆進過程處于旋轉狀態(tài)，糾斜方式為指向式，且鉆頭與穩(wěn)定器直接相鄰，從而提高井身質量、降低安全隱患和提高井斜控制精度。
文檔編號E21B7/04GK202689930SQ20122025137
公開日2013年1月23日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權日2012年5月31日
發(fā)明者劉運榮, 黃芳飛, 胡鵬, 張策 申請人:中國石油化工集團公司, 中國石化集團江漢石油管理局石油機械研究院