一种自动纠斜装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于油气井钻井装置技术领域，提出了一种自动纠斜装置及其方法，钻柱内的液柱压力作用在不随钻柱旋转壳体上的活塞上，将所有活塞推向井壁。当出现井斜时，则该井斜方向摆锤在重力作用下紧靠摆锤腔内壁，保持不动状态。此时该井斜方向的活塞在液柱压力作用下持续推向井壁。而井斜反方向的摆锤在重力作用下离开摆锤腔内壁，带动摆锤下方滑块移动，封闭摆锤腔与活塞腔的通道。此时活塞失去持续液柱压力作用，在钻柱重力及钻柱震动等作用下缩回活塞腔，活塞腔内液体通过单流阀流回钻柱内管中。井斜方向活塞作用在井壁上的纠斜力迫使钻柱朝着井斜方向的反方向偏移，带动钻头朝着井斜反方向钻进，从而降低井斜。钻头一直保持垂直方向钻进。直方向钻进。直方向钻进。

【技术实现步骤摘要】
一种自动纠斜装置及其方法


[0001]本专利技术属于油气井钻井装置
，具体涉及一种自动纠斜装置及其方法。

技术介绍

[0002]油气井钻井过程中，往往会钻遇不通地层倾角和岩性的地层。当钻遇各类地层时，受到地层岩性、地层倾角等因素的影响，导致井眼会朝着某一方向偏斜，出现井斜。
[0003]为了防止井斜，有多种手段和方法。常用的手段是充分利用钻柱扶正器的作用，和调整扶正器的位置和钻井参数，达到实现防斜和纠斜的目的。这种手段往往防斜效果往往有限，或者需要牺牲其它一些方面的参数来满足要求，如降低钻压可以减少钻柱弯曲，但是影响钻井速度。
[0004]现有垂直钻井系统安装在钻头后方钻柱上，通过电子元器件实时测量井斜，并通过电子元器件控制相应扶正块的伸出和缩回，可以实现钻进过程中井眼的垂直，获得优良的井身质量。该系统的最大优势是解放了钻压，可以大幅提高钻进速度。只是该系统掌握在国际少数几家供应商中，目前主要靠进口，每年需要消耗大量的外汇经费，成本高昂。国内也在研制和开发，有效果，还不够理想和成熟，少数关键技术还是需要进口，否则性能不稳定，达不到提速提效。同时，由于工具内电子元器件受适用温度的限制，对于一些高温井不能使用。
[0005]依托国内的机械加工技术，摆脱依托国外的技术瓶颈，研发自动纠斜技术，解放钻压具有实际和重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在解决
技术介绍
中记载的问题，提供一种自动纠斜装置。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种自动纠斜方法，包括步骤1，将自纠斜装置组装完毕，并将其芯轴系统连接钻柱；
[0008]步骤2，钻柱内液体，经芯轴系统的芯轴中孔和摆锤腔传递至活塞腔，且使得活塞腔内伸出支撑到井壁上；
[0009]步骤3，当井斜发生时，芯轴中心线偏离垂直状态，偏向井斜方向，井斜方向的摆锤在重力作用下紧靠摆锤腔内壁，保持静止状态；井斜反方向的摆锤在重力作用下离开摆锤腔内壁，发生位移，带动摆锤下端滑块移动，关闭活塞孔，摆锤腔和活塞腔不连通，对应摆锤腔内的压力不能传递到活塞腔；
[0010]井斜后钻柱重力在垂直方向有一个重力分力，该重力分力作用在井斜反方向的活塞上，从而使得活塞腔内压力上升，活塞腔内较高压力液体经过单向回流孔流回到芯轴中孔内；同时活塞回缩至活塞腔内；
[0011]活塞腔、芯轴中孔内形成新的压力平衡，井斜方向的活塞伸出撑向井壁，井斜反方向的活塞缩回活塞腔内，芯轴系统的中心点偏移至井斜反方向，迫使钻头朝井斜方向的反向钻进，实现纠斜
[0012]一种自动纠斜装置，包括上芯轴和下芯轴，上芯轴和下芯轴构成芯轴系统，芯轴系统设置有用于安装钻柱的芯轴中孔；
[0013]芯轴系统的外侧通过轴承连接有壳体，壳体与芯轴系统之间留有环空，且芯轴中孔与环空连通；
[0014]壳体上设置有若干摆锤腔，摆锤腔通过环空与芯轴中孔连通，摆锤腔内设置有摆锤机构；
[0015]壳体上设置有若干与摆锤腔一一对应的活塞腔，活塞腔通过单向阀和环空与芯轴中孔连通，活塞腔与摆锤腔连通，活塞腔内设置有活塞。
[0016]在本专利技术的一种优选实施方式，上芯轴设置有与环空连通的传压入孔，下芯轴设置有与环空连通的传压出孔。
[0017]在本专利技术的一种优选实施方式，摆锤腔的上部设置有与环空连通的摆锤腔入孔，摆锤腔的下部设置有与环空连通的摆锤腔出孔。
[0018]在本专利技术的一种优选实施方式，摆锤机构包括摆锤，摆锤转动连接在壳体上，摆锤的底部固定连接有滑块，滑块与摆锤腔底壁滑动配合。
[0019]在本专利技术的一种优选实施方式，活塞腔的上部设置有与摆锤腔连通的活塞孔，活塞腔靠近环空的一侧设置有单向回流孔，单向回流孔内固定连接有与环空连通的单向阀。
[0020]在本专利技术的一种优选实施方式，若干摆锤腔和若干活塞腔沿壳体的周向均布。
[0021]本专利技术的原理以及有益效果：芯轴系统上传压入孔将流体压力经摆锤腔入口传递到摆锤腔，进一步经活塞孔传递到活塞腔内，为整个系统的运行提供持续液压动力。利用摆锤自身重力作用感知井斜的方向，决定摆锤是否移动，带动摆锤结构下部滑块相应的移动，从而决定滑块是否封闭活塞孔，摆锤腔和活塞腔是否连通，在钻柱重力的综合作用下，共同决定活塞块的伸出或者缩回。在以上综合作用下，迫使钻头朝着井斜反方向钻进，从而降低井斜。
[0022]该系统的特殊结构设计巧妙，可靠性高，并实现了主动纠斜，可充分解放钻压，保持井眼的垂直钻进，意义重大。
[0023]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0024]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0025]图1为本专利技术一种自动纠斜装置的整体结构图；
[0026]图2为本专利技术一种自动纠斜装置的初始位置横截面俯视图；
[0027]图3为本专利技术一种自动纠斜装置的倾斜位置横截面俯视图。
[0028]图4为本专利技术一种自动纠斜装置的倾斜位置示意图。
[0029]说明书附图中的附图标记包括：上芯轴1、轴承2、壳体3、摆锤4、滑块5、单向阀6、活塞7、芯轴中孔8、摆锤腔入口孔9、传压入孔10、摆锤腔11、摆锤腔出口孔12、活塞孔13、单向回流孔14、传压出孔15、活塞腔16、下芯轴17、环空18、井壁19、扶正器20。
具体实施方式
[0030]下面详细描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0031]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0032]在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0033]本申请提供一种自动纠斜装置，基本如附图1所示，其包括上芯轴1和下芯轴17，上芯轴1与下芯轴17螺纹连接，且构成芯轴系统，芯轴系统设置有用于安装钻柱的芯轴中孔8，即钻柱位于芯轴中孔8内且将芯轴系统固定在钻柱上，并且芯轴系统随钻柱转动。
[0034]本实施例中，芯轴系统的外侧通过轴承2连接有壳体3，具体的，上芯轴1和下芯轴17上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动纠斜方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将自纠斜装置组装完毕，并将其芯轴系统连接钻柱；步骤2，钻柱内液体，经芯轴系统的芯轴中孔和摆锤腔传递至活塞腔，且使得活塞腔内伸出支撑到井壁上；步骤3，当井斜发生时，芯轴中心线偏离垂直状态，偏向井斜方向，井斜方向的摆锤在重力作用下紧靠摆锤腔内壁，保持静止状态；井斜反方向的摆锤在重力作用下离开摆锤腔内壁，发生位移，带动摆锤下端滑块移动，关闭活塞孔，摆锤腔和活塞腔不连通，对应摆锤腔内的压力不能传递到活塞腔；井斜后钻柱重力在垂直方向有一个重力分力，该重力分力作用在井斜反方向的活塞上，从而使得活塞腔内压力上升，活塞腔内较高压力液体经过单向回流孔流回到芯轴中孔内；同时活塞回缩至活塞腔内；活塞腔、芯轴中孔内形成新的压力平衡，井斜方向的活塞伸出撑向井壁，井斜反方向的活塞缩回活塞腔内，芯轴系统的中心点偏移至井斜反方向，迫使钻头朝井斜方向的反向钻进，实现纠斜。2.根据权利要求1所述的自动纠斜装置，其特征在于，包括上芯轴和下芯轴，上芯轴和下芯轴构成芯轴系统，芯轴系统设置有用于安装钻柱的芯轴中孔；...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺志刚，乔国发，汤卫华，韦青青，徐开放，董俊，
申请(专利权)人：新疆格瑞迪斯石油技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：