[实用新型]一种摆锤液力式自动纠斜钻井工具

说明书

技术领域

本实用新型属于石油、天然气钻井的配套工具，尤其是一种自动纠斜的钻井工具。

背景技术

在石油钻井过程中，直井段的防斜打直、快打，对于快速钻进、提高各种复杂井的机械钻速，保证井下安全具有重要作用。垂直钻井是当今钻井难题之一，井斜在石油钻井过程中经常发生，它的危害很大。常用的塔式钻具、钟摆钻具、满眼钻具、偏轴钻具等均属于被动防斜技术。钟摆钻具因其纠斜机理和结构特性所限，在纠斜作业中必须小钻压吊打，因而机械钻速很慢，只能以牺牲经济效益的方式来换取井身质量。偏轴组合防斜快打技术是近几年中发展起来的防斜快打新技术，在其正常钻进过程中，当施加较大钻压时，钻具组合易弯曲变形，不能满足直井段垂直钻井的要求。近年来，导向技术逐步应用于直井，国外目前采用这种技术比较普遍，但由于螺杆钻具的购置成本过高，目前在国内较少应用。由于常规直井防斜纠斜技术均存在一定的局限性，研制具有自动控制功能的技术系统，是防斜打快的一个发展方向。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种摆锤液力式自动纠斜钻井工具。本实用新型是这样实现的，一种摆锤液力式自动纠斜钻井工具，它包括上支撑座、导流孔、上球体、弧形板、摆臂、摆锤、球腔、下球体、球阀、下支撑座、液流孔、环形凹槽、活塞、活塞挡板、活塞缸、弹簧、卸压孔、活塞入口、壳体。壳体为圆柱形空心接头，上支撑座固定于壳体内，在上支撑座上加工有导流孔，该导流孔由多个相同的孔组成；在上支撑座中心处下侧加工有半圆形球腔，上球体放入半圆形球腔中，弧形板从上支撑座的下方将上球体置于球腔中，上支撑座和弧形板形成一个球腔。摆锤为开槽的球体，摆锤与上球体由摆臂连接构成一个摆，摆与壳体间形成环形流体通道；以摆锤直径为轴心开槽形成滑道，下球体装入该滑道内，下球体与其上方的摆锤配合；下球体与球阀之间由摆臂连接；下支撑座固定于壳体内下端，下支撑座由弧形板组成，弧形板形成一球形内腔，球阀安装其中；在球阀底部加工有液流孔，球阀上按水平圆周方向加工有一条环形凹槽，在环形凹槽上垂直于球阀球心方向加工有多个孔，液流孔与环形凹槽上的孔相连通；在壳体下端外壳上加工有活塞缸，在活塞缸中安装有活塞，活塞挡板通过弹簧将活塞压紧在活塞缸中，活塞挡板固定于壳体上，活塞的数量为3至6个；活塞的归位由缸内弹簧控制。在活塞缸上加工有卸压孔，在下支撑座中沿水平方向加工有活塞入口，活塞入口与活塞缸连通。壳体上、下两端加工有丝扣并与钻具相联接。本实用新型利用摆锤结构，能适时感应井斜的重力信号，由重力驱动机构，建立壳体内外高低压流体间的通道，并利用二者之间的压差，驱动活塞适时推靠井壁高边，井壁的反作用力则将钻头推向井壁低边，产生纠斜力，而在井眼垂直时，活塞则不推靠井壁。该过程循环往复，井斜即被不断地感应和修正。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，图中1.上支撑座；2.导流孔；3.上球体；4.弧形板；5.摆臂；6.摆锤；7.滑道；8.下球体；9.摆臂；10.球阀；11.下支撑座；12.弧形板；13.液流孔；14.环形凹槽；15.活塞；16.活塞挡板；17.活塞缸；18.弹簧；19.卸压孔；20.活塞入口；21.壳体

具体实施方式

参照附图1，一种摆锤液力式自动纠斜钻井工具，它包括上支撑座1；导流孔2；上球体3；弧形板4；摆臂5；摆锤6；滑道7；下球体8；摆臂9；球阀10；下支撑座11；弧形板12；液流孔13；环形凹槽14；活塞15；活塞挡板16；活塞缸17；弹簧18；卸压孔19；活塞入口20；壳体21。壳体21为圆柱形空心接头，上支撑座1固定于壳体21内，在上支撑座1上加工有三个形状相同的导流孔2，在上支撑座1中心处下侧加工有半圆形球腔，上球体3放入半圆形球腔中，两块弧形板4从上支撑座1的下方将上球体3置于球腔中，上支撑座1和弧形板4形成一个球腔。摆锤6为开槽的球体，摆锤6与上球体3由摆臂5连接构成一个摆，摆与壳体21间形成环形流体通道；以摆锤6直径为轴心开槽形成滑道7，下球体8装入滑道7内，下球体8与其上方的摆锤6配合，并予留摆臂间隙。下球体8与球阀10之间由摆臂9连接；下支撑座11固定于壳体21内下端，下支撑座11由两块弧形板12组成，弧形板12形成一球形内腔，球阀10安装其中；在球阀10底部加工有液流孔13，球阀10上按水平圆周方向加工有一条环形凹槽14，在环形凹槽上垂直于球阀10球心方向加工有6个孔，液流孔13与环形凹槽14上的孔相连通；在壳体21下端外壳上加工有活塞缸17，在活塞缸17中安装有活塞15，活塞挡板16通过弹簧18将活塞15压紧在活塞缸17中，活塞挡板16固定于壳体21上，活塞与活塞缸的数量为3套；在活塞缸17上加工有卸压孔19；在下支撑座11上沿水平方向加工有活塞入口20，活塞入口20与活塞缸17联通。壳体21上、下两端加工有丝扣并与钻具相联接。当井壁发生倾斜时，摆锤6就会在其自身重力的作用下，稳定在倾斜井壁的高边，带动球阀10倾斜，此时，环形凹槽14与活塞入口20相通，钻井液从液流孔13进入环形凹槽14，再通过下支撑座11中的流道进入活塞入口20，钻井液便开始注入活塞缸17，使活塞15在达到井壁最高边时，产生足够大的推力。活塞缸17内留有卸压孔19，由于卸压孔19直径较小，钻井液经过时，会在活塞缸17内形成较大的压力，将活塞15推向倾斜井壁高边，井壁的反作用力使得钻头在低边的切销量增加。当球阀10上环形凹槽14与活塞入口20错开时，钻井液流向活塞缸17的通道被关闭，在活塞缸17内不能形成驱动活塞靠向井壁的压力，活塞在弹簧的推动下复位，活塞缸17内的钻井液经卸压孔19流出，因此钻头在井壁低边以外区域的切削量不会增加，如此循环往复，井斜被适时感应，并逐渐降低，导致井眼趋于垂直。