内推指向式旋转导向钻井工具制造技术

本发明专利技术公开了一种内推指向式旋转导向钻井工具，包括：中空的外壳本体；设置在外壳本体中的钻头座调整结构，包括：调整杆、调整球座、支撑球座和调整楔块；调整杆的下端连接有钻头座，上端套设有调整球座，外侧设置有调整楔块；调整杆能周向转动，支撑球座用于为调整杆提供旋转支点；液压驱动机构，包括中心管，设置在中心管外围的伺服液缸，设置在中心管底端的耐压软管，耐压软管与调整杆轴向贯通构成钻井液通道；伺服液缸底端通过拉杆驱动调整楔块轴向往复移动，以改变钻头座与外壳本体之间的弯角和钻头座的方位；调节机构，用于控制液压驱动机构的轴向移动和位移。本发明专利技术能够提升钻头的造斜力，提高钻进过程中的稳定性，调节过程可靠平稳。

【技术实现步骤摘要】
内推指向式旋转导向钻井工具
本专利技术涉及石油钻井
，特别涉及一种内推指向式旋转导向钻井工具。
技术介绍
随着常规油气资源的逐渐减少，油气开采逐渐向非常规油气资源发展。为降低钻井成本，非常规资源开采多采用丛式平台加水平井、复杂结构井方式开采。在水平井、复杂结构井钻井过程中，井眼轨迹控制难度大、水平段摩阻扭矩大，钻井周期长，很大程度上制约了非常规油气资源开发进程。目前，旋转导向钻井技术是一种开发该类井的一种有效方式。该技术主要是通过在旋转导向钻井工具来实现。旋转导向钻井工具安装在近钻头处。该工具通过实时监测井下钻井参数，能够实时调节钻柱工具面和方位，保证钻头能够朝着目标层位钻进。该种钻进方式能显著提高钻进效率，为钻井节约大量周期，是实现非常规资源高效开发的有效手段。旋转导向钻井技术的核心是旋转导向钻井工具。然而目前所研制的该类工具的成熟度相对较差，不能完全满足现在对复杂地层开采的需求。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术实施例所要解决的技术问题是提供了一种内推指向式旋转导向钻井工具，其能够提升钻头的造斜力，提高钻进过程中的稳定性，调节过程可靠平稳。本专利技术实施例的具体技术方案是：一种内推指向式旋转导向钻井工具，包括：中空的外壳本体；设置在所述外壳本体中的钻头座调整结构，包括：调整杆、调整球座、支撑球座和调整楔块；所述调整杆的下端连接有钻头座，上端套设有调整球座，所述调整球座外侧设置有调整楔块；所述调整杆能周向转动，所述支撑球座用于为所述调整杆提供旋转支点；液压驱动机构，包括中心管，设置在所述中心管外围的伺服液缸，设置在所述中心管底端的耐压软管，所述耐压软管与所述调整杆轴向贯通构成钻井液通道；所述伺服液缸底端通过拉杆驱动所述调整楔块轴向往复移动；所述调整楔块轴向移动时能改变所述钻头座与所述外壳本体之间的弯角和改变所述钻头座的方位；调节机构，用于控制所述液压驱动机构的轴向移动和位移。在一个优选的实施方式中，所述外壳本体包括依次连接的上短节、传动短节和防掉接头，所述传动短节与所述调整杆之间设置有扭矩传递结构。在一个优选的实施方式中，所述调整杆的顶端设置第一调整球头，所述调整杆的中部设置第二调整球头；位于所述第一调整球头与第二调整球头之间的调整杆外侧设置有花键，所述第二调整球头下部沿所述调整杆外侧设置有凸起部；所述传动短节的中部设置花键槽，所述花键和所述花键槽配合形成所述扭矩传递结构；所述调整杆的花键滑动穿设于所述传动短节的花键槽内。在一个优选的实施方式中，所述调整球座内设置有第一球形凹槽，所述调整球座外侧设置多个调整斜面；所述第一调整球头能摆动连接于所述第一球形凹槽内。在一个优选的实施方式中，所述调整楔块内侧面设置为斜面，与所述调整球座的调整斜面相重合，所述调整楔块沿所述调整斜面滑动。在一个优选的实施方式中，所述调整楔块的内侧面倾斜角度为10°至15°。在一个优选的实施方式中，所述支撑球座内设置有第二球形凹槽；所述第二调整球头能摆动连接于所述第二球形凹槽，以改变所述钻头座与所述外壳体间的方位和弯角，所述支撑球座同轴套设于所述传动短节的中心孔内，浮动设置于所述传动短节的花键槽下端。在一个优选的实施方式中，所述中心管固定设置在所述上短节内部，所述中心管外侧壁沿周向等间距设置多个隔板，沿轴向依次设置第一凸台、第二凸台和第三凸台，所述第一凸台、第二凸台之间形成第一容置槽，所述第二凸台、第三凸台之间形成第二容置槽；所述调节机构设置在所述第一容置槽内，所述液压驱动机构设置在所述第二容置槽内；所述中心管在所述第二容置槽中部处设置多个侧壁通孔，所述侧壁通孔外侧设置有侧壁凸缘；所述传动短节位于所述中心管的第二容置槽侧壁处沿轴向设置第一侧壁通孔和第二侧壁通孔，所述第一侧壁通孔位于所述上端盖上端，所述第二侧壁通孔位于所述下端盖下端。在一个优选的实施方式中，所述调节机构包括：调速电机、能相啮合的第一直齿轮和第二直齿轮、传动螺杆、传动块、控制阀；所述第一直齿轮固定设置在所述调速电机的输出轴上，所述第二直齿轮固定设置在所述传动螺杆的上端；所述调速电机通过所述第一直齿轮和所述第二直齿轮驱动所述传动螺杆转动；所述传动块的端面设置有第一螺纹通孔和第二螺纹通孔，所述传动螺杆能转动地设置在传动块的第一螺纹通孔内，所述传动螺杆与所述传动块构成丝杆螺母机构；所述控制阀上端穿设在所述传动块第二螺纹通孔内，且与所述传动块固定连接。在一个优选的实施方式中，所述伺服液缸包括：缸套、上端盖、下端盖、卡设在所述中心管外侧壁的固定活塞，所述固定活塞为扇形柱体，所述固定活塞设置有轴向贯通的端面通孔；所述固定活塞内侧壁中部设置有活塞凹槽，所述活塞凹槽能与所述中心管的侧壁凸缘配合；所述活塞凹槽的侧壁处设置有与所述端面通孔相贯通的凹槽通孔；所述缸套可滑动地套设在所述固定活塞外侧，所述上端盖和所述下端盖分别固定设置在所述缸套的两端，所述缸套内侧壁中部与所述活塞凹槽对应位置设置侧壁通孔，所述固定活塞上方和下方分别形成第一压力腔体和第二压力腔体。在一个优选的实施方式中，所述控制阀包括：控制阀芯、套设在所述控制阀芯的控制阀套，所述控制阀套为中空圆柱，所述控制阀套在位于所述第一压力腔体处设置有第一阀套通孔，所述控制阀套位于所述第二压力腔体处设置第二阀套通孔；控制阀套中部与所述凹槽通孔对应位置设置中间侧壁通孔，所述中间侧壁通孔高于所述凹槽通孔；所述控制阀芯同轴滑动设置在所述控制阀套内，所述控制阀芯中部设置第一阀芯凸台，底部设置第二阀芯凸台。在一个优选的实施方式中，所述调整杆凸台下端、所述防掉接头上端、所述传动短节内侧壁、所述调整杆外侧壁构成环形腔体，所述环形腔体内设置弹性件，所述弹性件上端抵靠在调整杆凸台下端，弹性件下端座靠在防掉接头上端。本专利技术的技术方案具有以下显著有益效果：本申请所提供的内推指向式旋转导向钻井工具，主要驱动动力来自于液压驱动结构，驱动力较大，能提供较大的造斜力，能提高工具造斜的稳定性；钻进过程中，伺服液缸驱动调整楔块在工具外壳本体内轴向往复运动，改变调整杆和钻头座的方位；调节伺服液缸的行程来调整楔块的轴向最大行程，从而改变工具的弯角，工具弯角调节范围大，调节过程可靠平稳；本专利技术提供的内推指向式旋转导向钻井工具中，伺服液缸带动调整楔块轴向往复运动从而呈周期性规律地改变钻头座的方位；通过控制调速电机的转速来实现伺服液缸运动方向和运动行程的调节，该控制方式只是进行微调节，调速电机所需的驱动扭矩较小，调节方式可靠；本专利技术提供的内推指向式旋转导向钻井工具能同时调节工具的弯角和方位，自动导向钻井，实现钻进过程中井眼轨迹的控制。参照后文的说明和附图，详细公开了本专利技术的特定实施方式，指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内推指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，包括：/n中空的外壳本体；/n设置在所述外壳本体中的钻头座调整结构，包括：调整杆、调整球座、支撑球座和调整楔块；所述调整杆的下端连接有钻头座，上端套设有调整球座，所述调整球座外侧设置有调整楔块；所述调整杆能周向转动，所述支撑球座用于为所述调整杆提供旋转支点；/n液压驱动机构，包括中心管，设置在所述中心管外围的伺服液缸，设置在所述中心管底端的耐压软管，所述耐压软管与所述调整杆轴向贯通构成钻井液通道；所述伺服液缸底端通过拉杆驱动所述调整楔块轴向往复移动；所述调整楔块轴向移动时能改变所述钻头座与所述外壳本体之间的弯角和改变所述钻头座的方位；/n调节机构，用于控制所述液压驱动机构的轴向移动和位移。/n

【技术特征摘要】
1.一种内推指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，包括：
中空的外壳本体；
设置在所述外壳本体中的钻头座调整结构，包括：调整杆、调整球座、支撑球座和调整楔块；所述调整杆的下端连接有钻头座，上端套设有调整球座，所述调整球座外侧设置有调整楔块；所述调整杆能周向转动，所述支撑球座用于为所述调整杆提供旋转支点；
液压驱动机构，包括中心管，设置在所述中心管外围的伺服液缸，设置在所述中心管底端的耐压软管，所述耐压软管与所述调整杆轴向贯通构成钻井液通道；所述伺服液缸底端通过拉杆驱动所述调整楔块轴向往复移动；所述调整楔块轴向移动时能改变所述钻头座与所述外壳本体之间的弯角和改变所述钻头座的方位；
调节机构，用于控制所述液压驱动机构的轴向移动和位移。


2.如权利要求1所述的内推指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述外壳本体包括依次连接的上短节、传动短节和防掉接头，所述传动短节与所述调整杆之间设置有扭矩传递结构。


3.如权利要求2所述的内推指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述调整杆的顶端设置第一调整球头，所述调整杆的中部设置第二调整球头；位于所述第一调整球头与第二调整球头之间的调整杆外侧设置有花键，所述第二调整球头下部沿所述调整杆外侧设置有凸起部；所述传动短节的中部设置花键槽，所述花键和所述花键槽配合形成所述扭矩传递结构；所述调整杆的花键滑动穿设于所述传动短节的花键槽内。


4.如权利要求3所述的内推指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述调整球座内设置有第一球形凹槽，所述调整球座外侧设置多个调整斜面；所述第一调整球头能摆动连接于所述第一球形凹槽内。


5.如权利要求4所述的内推指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述调整楔块内侧面设置为斜面，与所述调整球座的调整斜面相重合，所述调整楔块沿所述调整斜面滑动。


6.如权利要求5所述的内推指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述调整楔块的内侧面倾斜角度为10°至15°。


7.如权利要求4所述的内推指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述支撑球座内设置有第二球形凹槽；所述第二调整球头能摆动连接于所述第二球形凹槽，以改变所述钻头座与所述外壳体间的方位和弯角，所述支撑球座同轴套设于所述传动短节的中心孔内，浮动设置于所述传动短节的花键槽下端。


8.如权利要求7所述的内推指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述中心管固定设置在所述上短节内部，所述中心管外侧壁沿周向等间距设置多个隔板，沿轴向依次设置第一凸台、第二凸台和第三凸台，所述第一凸台、第二凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳贡慧，汪伟，李军，查春青，陈添，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11