[实用新型]一种钻头导向式新型钻井工具

说明书

本实用新型涉及石油钻井设备技术领域，具体涉及一种钻头导向式新型钻井工具,其主要包括：上接头、非旋转外壳、斜盘式单柱塞泵、液压控制系统集成模块、万向联轴器、液压缸动力执行机构、可弯外壳和下接头；所述上接头与旋转钻杆相连，通过下接头连接钻头；所述液压缸动力执行机构包括上支撑座、液压缸和下支撑座；本实用新型通过将三个液压缸分别与上支撑座铰接和下支撑座球铰，构成三自由度RPS并联机构，通过三个液压缸活塞杆伸出量的组合变化带动下支撑座在360°任意方向上偏转，且通过万向联轴器将钻杆的旋转运动传递给钻头；具有轨迹平缓、造斜能力大的特点。

技术领域

本实用新型涉及石油钻井设备技术领域，具体涉及一种钻头导向式新型钻井工具。

背景技术

对于定向井、水平井、大位移钻井工艺，要完成复杂井眼轨迹，尤其是实现井下闭环控制，传统钻井工具已不能满足要求，必须研制新型的旋转导向井下工具，其核心是能在旋转状态下，根据控制指令改变作用在钻头的合力或改变钻具偏心程度的偏置导向机构。将井下可控工具和随钻测量工具相结合，可实现井眼轨迹控制的几何导向或地质导向。目前常用的旋转导向钻井工具有贝克休斯公司的Auto Trak系统、斯伦贝谢公司的Powerdriver系统、Sperry-Sun公司的Geo-Pilot系统。前面两种均是采用推靠式，通过液压系统控制均布在钻杆周围的三个支撑翼肋，三个支撑翼肋伸出和缩回来实现钻杆角度的偏斜，从而实现导向钻井。这种推靠式系统造斜率高，但是钻头受到的侧向载荷大，使钻头和钻头轴承磨损更加严重，钻头的使用寿命降低，并且轨迹波动较大。Geo-Pilot系统是一种指向式导向钻井系统，靠两个偏心环组成的偏心装置使钻头驱动轴弯曲，从而使钻头偏离井眼轴线，达到定向钻井效果。这种系统钻头侧向载荷小，轨迹平缓，但是造斜率低。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的问题，本实用新型提出一种钻头导向式新型钻井工具。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种钻头导向式新型钻井工具，包括：上接头、非旋转外壳、斜盘式单柱塞泵、液压控制系统集成模块、万向联轴器、液压缸动力执行机构、可弯外壳和下接头；所述上接头与旋转钻杆相连，通过下接头连接钻头；所述液压缸动力执行机构包括上支撑座、液压缸和下支撑座，所述上支撑座固定在非旋转外壳上，通过轴承组二与所述上接头的钻杆连接；所述液压缸包括液压缸缸体、活塞杆和液压缸端盖，所述液压缸缸体利用螺栓与上支撑座铰接，所述活塞杆通过球铰与下支撑座相连，三个所述液压缸均布在所述万向联轴器的虚拟中心轴线的周向上；所述上接头与非旋转外壳之间通过轴承组一连接，并利用密封组一与外界进行隔离；所述万向联轴器通过固定在所述上接头钻杆末端的法兰头与钻杆相连接，并通过螺钉与所述下接头相连；所述可弯外壳一端与上支撑座固定，另一端通过固定在下支撑座上的锁紧环锁紧；所述下接头与下支撑座通过轴承组三连接，并利用密封组二与外界进行隔离。

详细地，还包括斜盘式单柱塞泵和液压控制系统集成模块，所述斜盘式单柱塞泵包括斜盘、柱塞和缸体；所述斜盘通过轴套一与所述上接头的钻杆固定在一起，所述上接头的钻杆带动斜盘旋转，所述斜盘的底面设置为斜坡面；所述缸体在圆周方向上均布三个与柱塞对应的柱塞腔，缸体固定在非旋转外壳上；所述柱塞与缸体上对应的柱塞腔底部之间放置有弹簧，弹簧使所述柱塞的伸出端与所述斜盘的底面相抵配合；所述缸体与柱塞对应的柱塞腔上开设有导通口，通过油管可以将所述导通口与所述液压控制系统集成模块相连；三个所述单柱塞泵均布在以缸体中心轴线为中轴线的圆周上，所述上接头的钻杆与缸体同轴设置。