重力控制式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油天然氣鉆探、地質(zhì)勘探、礦山鉆探過程中的鉆井導(dǎo)向裝置領(lǐng)域，特別是一種重力控制式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油天然氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探的過程中，導(dǎo)向井、水平井、大斜度井、大位移井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)于鉆井工藝技術(shù)提出了更高的要求。
[0003]隨著地球上大部分油氣田開發(fā)進(jìn)入中后期，油氣藏開發(fā)難度越來越大，大位移井、分支井、長水平段水平井等特殊工藝井已經(jīng)成為適應(yīng)這一開發(fā)形勢需求的主要開發(fā)手段。這一類特殊工藝井的施工中最關(guān)鍵的一項(xiàng)工作就是對(duì)井眼軌跡的控制，即控制井眼軌跡按照設(shè)計(jì)好的井斜角、方位角鉆進(jìn)。
[0004]傳統(tǒng)導(dǎo)向方式是利用彎外殼井下馬達(dá)和PDC鉆頭進(jìn)行滑動(dòng)方式和復(fù)合方式鉆進(jìn)，它存在井眼軌跡控制差、鉆進(jìn)井深受限、井眼不圓滑、起下鉆次數(shù)多等缺點(diǎn)，導(dǎo)致磨阻、扭矩增加，井身質(zhì)量差，容易出現(xiàn)井下復(fù)雜情況，從而產(chǎn)生鉆井成本高和鉆井周期長等問題。
[0005]為了解決傳統(tǒng)導(dǎo)向方式的缺陷，20世紀(jì)80年代末，出現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，開始進(jìn)行選擇導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)理論研究。90年代發(fā)展起來的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是一項(xiàng)尖端自動(dòng)化鉆井新技術(shù)，代表了目前世界最先進(jìn)的鉆井技術(shù)。該技術(shù)以旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向方式鉆進(jìn)，自動(dòng)、靈活地調(diào)整井斜角和方位角，大大提高了鉆井速度和鉆井的安全性，軌跡控制精度高，能夠滿足目前開發(fā)特殊油藏的深井、超深井、大位移井、長水平段水平井等特殊工藝井導(dǎo)向鉆井的需要，但是其復(fù)雜的控制系統(tǒng)帶來了高昂的使用成本和維護(hù)成本，使該項(xiàng)技術(shù)不能形成規(guī)模應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要為了解決現(xiàn)有導(dǎo)向系統(tǒng)中穩(wěn)定平臺(tái)控制精度不高，高精度旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向使用和維護(hù)成本昂貴而不能規(guī)模推廣應(yīng)用問題，提供一種成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)和使用成本低、可規(guī)模推廣應(yīng)用的重力控制式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案包括
重力控制式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，主要由旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向外殼體1、重力偏心筒4、旋轉(zhuǎn)支撐3、驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)構(gòu)6、導(dǎo)流器11、分配器12、液流器13、支撐巴掌18和執(zhí)行機(jī)構(gòu)20組成，其中:重力偏心筒4的一內(nèi)側(cè)邊帶有偏心塊5，重力偏心筒4的周邊通過旋轉(zhuǎn)支撐3與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向外殼體I連接，重力偏心筒4的末端與分配器12密封連接，分配器12沿軸向外圍均布3-6個(gè)分配器高壓鉆井液分配流道23 ;驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)構(gòu)6通過聯(lián)軸器7與導(dǎo)流器11的導(dǎo)流器心孔22連接，并設(shè)置在重力偏心筒4的末端內(nèi)測，導(dǎo)流器11的心孔外圍設(shè)有I個(gè)鉆井液分配流道21 ;液流器13緊靠分配器12的外側(cè)，液流器13沿軸向外圍均布3-6個(gè)液流器高壓鉆井液分配流道24 ;執(zhí)行機(jī)構(gòu)20設(shè)在分配器12下方的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向外殼體I內(nèi)，支撐巴掌18設(shè)在與執(zhí)行機(jī)構(gòu)20對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向外殼體I外，支撐巴掌18通過旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向外殼體I上的支撐巴掌液壓腔17和設(shè)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)20內(nèi)的動(dòng)力液通道16與液流器13上的液流器高壓鉆井液分配流道24 —一對(duì)應(yīng)貫通；導(dǎo)流器11、分配器12和液流器13上設(shè)有的鉆井液分配流道21、分配器高壓鉆井液分配流道23和液流器高壓鉆井液分配流道24保持在同一軸向園周線上。
[0008]上述方案還包括:
重力偏心筒4前端設(shè)置端蓋2，末端靠近分配器12的內(nèi)測周邊設(shè)有鉆井液過濾通道10 ;驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)構(gòu)6固定在偏心塊5上。
[0009]驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)構(gòu)6固連的聯(lián)軸器7外通過密封圈8與密封檔環(huán)9連接，端蓋2與密封檔環(huán)9首末配合將驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)構(gòu)6密封在重力偏心筒4內(nèi)。
[0010]液流器13與執(zhí)行機(jī)構(gòu)20為分體結(jié)構(gòu)，二者之間通過固定螺釘15和頂壓彈簧14將液流器13緊靠在導(dǎo)流器12外側(cè)面上，并通過導(dǎo)流管連通動(dòng)力液通道16與液流器13上的液流器高壓鉆井液分配流道24。
[0011]分配器高壓鉆井液分配流道23上、下、左、右各一個(gè)，液流器高壓鉆井液分配流道24為三個(gè)，對(duì)應(yīng)的支撐巴掌18也為三個(gè)。
[0012]發(fā)明的效果:
本發(fā)明利用偏重力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)平衡及導(dǎo)流器、分配器和液流器的相互作用控制的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向方法。主要利用鉆井過程中自然存在的鉆井液壓差作為整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力源，通過偏心機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和測控單元形成一穩(wěn)定控制平臺(tái)，通過導(dǎo)流器、分配器和液流器的相互作用控制鉆井液的流向，從而控制整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)作。本旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向控制方法簡單，容易實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明通過簡單的導(dǎo)流器、分配器和液流器控制機(jī)構(gòu)，只實(shí)現(xiàn)五個(gè)狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換基本能滿足現(xiàn)場軌跡調(diào)整需要，不需要傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的復(fù)雜控制系統(tǒng)，因而成本低廉，容易實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)和使用成本低，可規(guī)模推廣應(yīng)用。
[0013]與其他的旋轉(zhuǎn)閉環(huán)自動(dòng)鉆井系統(tǒng)相比，本發(fā)明省略了復(fù)雜的穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)，而是利用偏心筒的重力作用平衡穩(wěn)定控制平臺(tái)，以簡單的方式解決了穩(wěn)定平臺(tái)的穩(wěn)定控制問題，使本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，控制機(jī)構(gòu)操作方便，不需要復(fù)雜的電路控制系統(tǒng)，使用和維護(hù)成本低。同時(shí)，該系統(tǒng)的穩(wěn)定系統(tǒng)中的導(dǎo)流器和液流器分別與偏心筒上的分配器相互作用，而二者之間沒有直接相互摩擦運(yùn)動(dòng)，大大提高了導(dǎo)向控制精度并延長了工具的控制系統(tǒng)使用壽命。
【附圖說明】
[0014]圖1、本發(fā)明一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖圖2、圖1中的導(dǎo)流器示意圖
圖3、圖1中的分配器示意圖圖4、圖1中的液流器不意圖圖中:1旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向外殼體，2端蓋,3旋轉(zhuǎn)支撐，4偏心筒，5重力偏心塊(簡稱偏心塊),6驅(qū)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，7聯(lián)軸器，8密封圈，9密封檔環(huán)10鉆井液過濾通道，11導(dǎo)流器，12分配器，13液流器，14預(yù)壓彈簧，15固定螺釘，16動(dòng)力液通道，17支撐巴掌液壓腔，18支撐巴掌，19鉆井液主通道，20執(zhí)行機(jī)構(gòu)，21鉆井液分配流道，22導(dǎo)流器心孔，23分配器高壓鉆井液分配流道，24液流器高壓鉆井液分配流道，25液流器心孔。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和典型實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0016]實(shí)施例1
如圖1?圖4，重力控制式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，主要由旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向外殼體1、重力偏心筒4、旋轉(zhuǎn)支撐3、驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)構(gòu)6、導(dǎo)流器11、分配器12、液流器13、支撐巴掌18和執(zhí)行機(jī)構(gòu)20組成，其中:重力偏心筒4的一內(nèi)側(cè)邊帶有偏心塊5，重力偏心筒4的周邊通過旋轉(zhuǎn)支撐3與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向外殼體I連接，重力偏心筒4的末端與分配器12密封連接，分配器12沿軸向外圍均布3-6個(gè)分配器高壓鉆井液分配流道23 ;驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)構(gòu)6通過聯(lián)軸器7與導(dǎo)流器11的導(dǎo)流器心孔22連接，并設(shè)置在重力偏心筒4的末端內(nèi)測，導(dǎo)流器11的心孔外圍設(shè)有I個(gè)鉆井液分配流道21 ;液流器13緊靠分配器12的外側(cè)，液流器13沿軸向外圍均布3-6個(gè)液流器高壓鉆井液分配流道24 ;執(zhí)行機(jī)構(gòu)20設(shè)在分配器12下方的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向外殼體I內(nèi)，支撐巴掌18設(shè)在與執(zhí)行機(jī)構(gòu)20對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向外殼體I外，支撐巴掌18通過旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向外殼體I上的支撐巴掌液壓腔17和設(shè)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)20內(nèi)的動(dòng)力液通道16與液流器13上的液流器高壓鉆井液分配流道24 —一對(duì)應(yīng)貫通；導(dǎo)流器11、分配器12和液流器13上設(shè)有的鉆井液分配