[发明专利]一种用于井下导向钻井工具中的液压控制系统

说明书

技术领域

 本发明涉及石油工程技术领域，特别涉及导向钻井中的一种用于井下导向钻井工具中的液压控制系统。

背景技术

在石油和地质钻井中，常需要进行导向钻井。一般是在井下钻具上，安装一个可以绕钻具旋转的导向套筒，导向套筒上安放3到4个均匀分布的液压推力控制系统。在钻井过程中，根据测量和计算出的井斜角和方位角，分别调节各液压推力控制系统的输出推力大小，使钻具在某一方向产生一定的侧向推力，以此来控制钻具在井下的方向，实现导向钻井。

目前的液压推力控制系统一般有以下几种：一、采用泥浆作为流体压力传递介质的系统。由于液压推力控制系统中有些元件与泥浆直接接触，易造成液压控制元件的磨损或腐蚀，输出推力的大小还受泥浆流量的影响和钻具内外环空压差的限制。

二、采用液压油作为流体压力传递介质的独立封闭控制回路中，可以使用压力控制阀作为控制系统压力大小的元件。目前，受井下高温、高压和强烈冲击与振动的影响以及井下空间尺寸的限制，一般无法采用电磁比例压力控制阀，通常是采用溢流阀作为控制系统压力大小的元件，而这种结构受元件数量的限制，只能进行较少的压力值设定。

三、采用公知的旁路节流回路，通过调节电机的转速，控制油泵输出流量的方法，能够进行推力系统的任意压力调节。由于受井下空间尺寸的限制，油泵的输出流量很小，这就要求旁路节流阀的节流口很小。当推力油缸需要收回时，在复位弹簧的作用下，推力油缸中的液压油都需要从节流阀微小的开口流回油箱，这需要较长的等待时间。

发明内容

为了克服现有技术中上述的不足，本发明提供一种用于井下导向钻井工具中的液压控制系统，该用于井下导向钻井工具中的液压控制系统该系统具有输出推力可以方便任意的调节、钻进方向易控制、等待时间短的特点。

本发明的技术方案是：一种用于井下导向钻井工具中的液压控制系统，包括调整电机、油泵、推力油缸，该液压控制系统还包括控制阀块，所述的控制阀块的输出端与推力油缸相连，输入端与油泵出口相连，所述的油泵入口连接胶囊油箱。

所述的控制阀块内部包括单向阀、液压控制阀、节流阀，所述的油泵出口一路通过节流阀与胶囊油箱连通，另一路通过单向阀连接推力油缸，所述单向阀的进口一端还与液压控制阀的A口连通，单向阀的出口一端还与液压控制阀的B口连通，所述液压控制阀的O口与胶囊油箱连通。

所述的油泵与节流阀之间并连有安全阀。

所述的液压控制阀包括阀体、阀芯、阀座、弹簧、阀盖，B口与O口间的密封采用阀芯与阀座之间的圆锥面密封，A口中与O口间的密封采用阀芯与阀体之间的圆柱滑动间隙密封。 

本发明具有如下有益效果：该液压控制系统将各控制阀集中在控制阀块内，内部设有流道将它们相互连通，通过油泵输出的高压油，控制推力油缸伸出，从而改变钻具的钻进方向。并且该液压控制系统在现有的旁路节流回路的基础上，通过增加单向阀和液控阀，构成了新的压力控制回路。该系统不仅保留了旁路节流回路能够连续和方便的进行系统压力调节的特点，而且还能够在油泵开启和停止时，根据单向阀前后的压力差控制液控阀的动作，自动接通或关断推力油缸与油箱的通路。在电机开启时，保证了液压系统能够方便地通过调节电机的转速来控制油缸的推力大小；当电机停止转动时，推力油缸能够在复位弹簧的作用下快速收回。减少了工作中的等待时间，提高了钻井过程中的工作效率，避免了因油缸没有收回可能引发的事故。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是沿附图1中A-A的剖视图；

图3是液压控制系统原理图；

图4是液压控制阀的结构示意图。

图中1-旋转钻具，2-轴承，3-外套管，4-推力板，5-推力油缸， 6-控制阀块，7-油泵，8-动力块，9-磁力联轴器，10-调速电机，11-控制电路，12-胶囊油箱，13-节流阀，14-安全阀，15-单向阀，16-液控阀，17-阀体，18-阀芯，19-阀座，20-弹簧，21-阀盖。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：