[发明专利]斜盘柱塞式旋转导向钻井工具

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探开发领域，更具体的说是一种斜盘柱塞式旋转导向钻井工具。

背景技术

旋转导向钻井工具能够控制井眼轨迹，实现导向钻井，即控制井眼按照预设的斜度和方位钻进。中国专利公开号CN201221315公开了一种“钻井器的旋转导向装置”。其主要包括上接头、定向键、锁定机构、导向块控制机构。其中的锁定机构设置在转动轴和异径套之间，导向块控制机构包括导向块控制连杆、轴承、压盖、六方套和下接头，导向块控制连杆一端连接导向块，导向块控制连杆一端连接压盖，压盖采用轴承、紧固件连接六方套和下接头。该装置的工作原理借鉴了国外工具，特别适用硬地层钻井的井眼轨迹控制和地下穿越通道的轨迹控制。但是该钻井工具使用了卡瓦作为锁定机构，结构复杂，容易出现无法解锁的情况，影响工具性能。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种结构更简单、工作更可靠的斜盘柱塞式旋转导向钻井工具。

本发明采取以下技术方案：

芯轴与上、下接头组合为整体结构后，芯轴外部形成环形槽；测控短节和外壳体组合后，整体套装在芯轴的环形槽外周边，其上、下端分别与上接头和下接头构成旋转密封配合，并与芯轴外构成密闭的环形空间；在芯轴外的环形空间内自上而下设有轴承组、发电机、扭矩发生器和测控仪器、斜盘、至少三个沿芯轴对称分布的柱塞总成、配流盘、液压管线、活塞总成，其中：发电机转子和定子分别与芯轴和测控短节固联；扭矩发生器与测控仪器分置在芯轴的两侧，扭矩发生器的驱动齿轮与斜盘连接配合；柱塞总成的柱塞与斜盘斜面旋转配合，柱塞总成的缸体与芯轴固联；配流盘周边与外壳体固联，并沿芯轴对称分布着与柱塞总成对应的配流孔；液压管分别与柱塞总成对应配合，其一端穿过配流盘的配流孔与柱塞总成对接配合，另一端与活塞总成连接；活塞总成分别与液压管对应配合，并沿芯轴外壁径向分布在外壳体下部。

所述外壳体是由外壳和本体组成，本体与下接头对合部设有轴承组，活塞设置在本体上。

所述活塞总成的活塞外装有活塞弹簧；所述柱塞总成还包括与柱塞底部配合的柱塞弹簧。

本体上沿轴向预制有导流通道和活塞腔，活塞腔内设有油压补偿活塞、弹簧和锁紧帽，导流通道与液压管外部的环形空腔贯通。

在斜盘与芯轴的结合部增设轴承，与上接头对接的轴承组设有密封垫。

所述发电机带有稳压器。

本发明的突出优点在于：导向机构结构简单、对井眼的控制精度高，工作可靠，适用范围更加广泛。

附图说明

图1是本发明一种典型实施例的结构示意图；

图2是图1在A-A处的剖视图；

图3是图1在B-B处的剖视图；

图4是图1在C-C处的剖视图；

图中：1.上接头，2.轴承组，3.发电机，4.测控短节，5.扭矩发生器，6.测控仪器，7.驱动齿轮，8.斜盘，9.柱塞，10.缸体，11.柱塞弹簧，12.配流盘，13.壳体，14.液压管线，15.活塞，16.活塞弹簧，17.泄压孔，18.本体，19.下接头，20.油压补偿活塞，21.补偿弹簧，22.锁紧帽，23.配流孔，24.轴承，25.芯轴。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

参照附图1、图2、图3和图4，一种斜盘柱塞式旋转导向钻井工具，芯轴25下端带有下接头，上端与上接头1连接。芯轴25贯穿并通过轴承组2连接测控短节4、壳体13和 本体18，本体18上装有活塞15。在芯轴25与壳体13之间还依次安装有斜盘8、缸体10、配流盘12，斜盘8与芯轴25通过轴承24连接，缸体10固定在芯轴25上，配流盘12固定在壳体13内。缸体10内装有柱塞9和柱塞弹簧11，柱塞9两端分别与柱塞弹簧11和斜盘8接触。配流盘12上设有配流孔23，配流孔23通过液压管线14与活塞15下部连接。测控短节4内部通过导线依次连接有发电机3、测控仪器6、扭矩发生器5，扭矩发生器5与斜盘8通过驱动齿轮7连接。活塞15外圆上装有活塞弹簧16。本体18上装有油压补偿活塞20、弹簧21和锁紧帽22。

在实际使用时，上接头1的上部连接钻具，下接头19连接钻头。芯轴25与上接头1下部连接后贯穿壳体13、测控短节4、本体18的内部，两端装有轴承组2，使芯轴25与壳体13、测控短节4、本体18能够相对转动，钻井液由中空的芯轴25内腔流过，使用时芯轴25下端与钻头连接。测控短节4与壳体13上端连接，测控短节4内部装有发电机3、测控仪器6、扭矩发生器5。发电机3为工具提供所需电力。测控仪器6能够测量旋转导向钻井过程中所需的井斜、方位等参数，并发出控制指令控制扭矩发生器5的转速和转角位置。斜盘8与芯轴25之间通过安装轴承24实现相对转动，扭矩发生器5与斜盘8通过驱动齿轮7连接，能够按照测控仪器6的指令控制斜盘8的高边旋转到指定的转角位置，相对于井眼静止不动。缸体10与芯轴25连接后能够一起转动。缸体10下部装有配流盘12，配流盘12与壳体13固定在一起。壳体13下端与本体18连接在一起，壳体13内充满液压油。配流盘12上的配流孔23通过液压管线14与本体18侧面的活塞15下部相连接，活塞15和配流孔23的数量同为3个。在工作时，斜盘8相对于井眼是保持静止的，缸体10相对斜盘8顺时针转动，只有柱塞9经过斜盘8高边时才能够压缩液压油，产生高压油，因此只有与斜盘8高边在同一侧的活塞15能够在高压油的作用下伸出，并推靠井壁给钻头产生一个指定方向的侧向的切削分力，从而实现导向钻井的功能。当停止工作，在活塞弹簧16的作用下，活塞15缩回，油压由泄压孔17泄掉。本体18下端有油压补偿活塞20，以保证内部油压与外部压力之间的平衡，油压补偿活塞20通过锁紧帽22压缩补偿弹簧21的方式来实现压力变化时的往复运动。