[发明专利]一种用于井下导向能量获取装置的组合式单柱塞液压泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合式单柱塞液压泵，尤其是涉及一种用于井下导向能量获取装置的组合式单柱塞液压泵。

背景技术

在石油天然气钻井中，特别是深井钻井中，为了保证上部井段套管施工作业顺利和下部井段钻井作业安全，上部井段需要钻直井(如5000m以上的深井，垂直井段在3500m左右)。但是，在钻遇高陡构造地层时，井底钻具组合受到地层造斜力的影响，常常引起井斜，使井眼偏离设计轨迹。为了钻直井，常规井斜控制技术有钟摆组合、偏心钻具、偏轴钻具、柔性钻具等钻具组合，采用此类技术虽然有了一些改进，但对于高陡构造及造斜力强的地层，井斜控制效果依然难以保证。具有井下自动纠偏功能的垂直钻井工具能够有效突破上述技术瓶颈。

目前国外少数石油技术服务公司已研制出自动垂直钻井产品，如Schlumberger公司的PowerV、Baker Hughes公司的VertiTrak、Halliburton公司的V-Pilot等，总体来说这些工具的纠斜力提供方法分为两种，一是由井下发电机、微型电机、微型泵、液压系统等组成的装置提供，将电能转化为液压能，由液压系统提供纠斜力；二是利用井下高压泥浆的压力能，即钻柱内与环空高压泥浆压力差形成纠斜力。由于井下高温、高压和强振动、大冲击等恶劣工况环境，采用此两方法获取纠斜力的自动垂直钻井工具制造、使用和维护成本相当高。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种结构简单、紧凑，整体性强，可靠性高，可显著降低工具的制造、使用和维护成本，具有较大经济效益的一种用于井下导向能量获取装置的组合式单柱塞液压泵。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种既能满足井下狭小空间的安装要求，又适用于井下高温、高压、强腐蚀钻井循环介质、强振动和冲击的工况环境，也可用于井下其它工具或系统中的一种用于井下导向能量获取装置的组合式单柱塞液压泵。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种用于井下导向能量获取装置的组合式单柱塞液压泵，其特征在于，包括油泵底座、设置在油泵底座内且一端与外界相通的置物腔、以及设置在油泵底座内且分别位于置物腔两侧的吸油腔和排油腔，所述置物腔内固定有一全开放式碟簧导杆以及套装在全开放式碟簧导杆上的复位碟形弹簧；所述复位碟形弹簧一端与置物腔底部接触，另一端与一导向机构接触，所述导向机构能在一驱动机构和复位碟形弹簧的作用下做上下往复运动；所述吸油腔和排油腔内分别设有用于控制吸油的吸油控制机构以及用于控制排油的排油控制机构；该吸油腔和排油腔一端均与置物腔连通，另一端均与外界相通。

在上述的一种用于井下导向能量获取装置的组合式单柱塞液压泵，置物腔为柱形台阶槽，所述导向机构包括一个设置在置物腔内的柱塞导向套以及固定在柱塞导向套上端面的凸台，所述凸台固定在置物腔上端，所述柱塞导向套中部设有一导向孔，所述导向孔内设有能上下往复运动的柱塞机构。

在上述的一种用于井下导向能量获取装置的组合式单柱塞液压泵，所述柱塞机构包括一末端设有凸缘且凸缘直径大于上述导向孔直径的异型柱塞，所述异型柱塞内设有同轴且连通的第一柱形槽和第二柱形槽，所述第一柱形槽直径大于上述复位碟形弹簧外径小于上述导向孔直径；所述第二柱形槽直径大于上述全开放式碟簧导杆外径小于上述复₂位碟形弹簧外径。

在上述的一种用于井下导向能量获取装置的组合式单柱塞液压泵，所述复位碟形弹簧一端与置物腔底部接触，另一端与上述第一柱形槽底端接触；所述全开放式碟簧导杆一端插入上述置物腔底部槽内，另一端伸入第二柱形槽内。

在上述的一种用于井下导向能量获取装置的组合式单柱塞液压泵，所述吸油控制机构包括一设置在吸油腔内的吸油单向阀以及设置在吸油单向阀旁且靠近外界的吸油过滤器；所述排油控制机构包括一设置在排油腔内的排油单向阀以及设置在排油单向阀旁且远离外界的吸油过滤器。

在上述的一种用于井下导向能量获取装置的组合式单柱塞液压泵，所述驱动机构包括一固连在旋转钻柱上的偏心轴承，并由钻柱带动旋转，上述异型柱塞前端贴靠在偏心轴承上并能在偏心轴承的推动和复位碟形弹簧的共同作用下做上下往复运动，通过吸油单向阀和排油单向阀完成吸油与排油动作。

在上述的一种用于井下导向能量获取装置的组合式单柱塞液压泵，所述异型柱塞外壁与导向孔内壁由外至内依次设置有挡泥圈、Y型密封圈以及组合密封圈。