[发明专利]一种小直径取心式垂直钻井工具推力执行机构

说明书

本发明公开一种小直径取心式垂直钻井工具推力执行机构，包括至少一个推力执行单元，推力执行单元包括执行机构主体、推靠翼肋和下端盖，执行机构主体中心同轴设有第一通孔，执行机构主体外圆周均匀设置有三个安装槽，各安装槽内安装有一个推靠翼肋，安装槽一端设有圆弧形槽面，推靠翼肋一端设有圆弧形柱面，圆弧形柱面配合安装在圆弧形槽面内，推靠翼肋一面设有凹槽，凹槽用作钻井液腔室，执行机构主体上部设有上流孔，上流孔与钻井液腔室连通，执行机构主体底面固定设有下端盖，下端盖中心设有第二通孔，下端盖内部设有泄流孔，多个推力执行单元同轴上下依次连接，推力执行单元上设有导流通道。能够在垂直钻进的同时进行取心作业。

技术领域

本发明涉及地质钻探设备技术领域，特别是涉及一种小直径取心式垂直钻井工具推力执行机构。

背景技术

目前，钻探工程作为资源和环境勘探的重要手段，其研究领域正从传统的地表延伸到极地、海洋以及地球深部、海洋底部。深部钻探将是地球深部探测的重要手段，也是获得地球深部实物的唯一方法，然而在深部钻探过程中，如何保持井眼垂直是一大难题，井斜的问题将直接制约钻进速度和钻孔质量，甚至是整个钻探工程的成败。

自动垂直钻井系统的出现，为防斜纠斜带来了重大技术突破，是一种集机电液于一体的井下智能闭环导向钻井系统，可实现井下主动防斜纠斜，不需要人为干预而自动跟踪预定的井眼轨迹，可以成功解决高陡构造、大倾角复杂地层的防斜纠斜难题，在保证井眼质量的同时，释放钻压，提高机械钻速。

目前，垂直钻井工具主要采用推靠式设计，推靠式自动垂直钻井工具执行机构动力源主要来源于钻井液压差或者液压油压力，执行机构内部设计有缸套与活塞，高压液体推动活塞从而将推靠翼肋顶开。缸套与活塞占用执行机构内部大量空间导致垂直钻井工具直径过大，因此当前垂直钻井工具仅适用于较大口径的石油与天然气钻井领域。由于地质钻井井眼尺寸较小(深部地质钻探井眼尺寸一般采用P级或H级，直径在150mm以内)，现有垂直钻井工具无法满足地质钻探小直径钻进。加之地质钻探通常采用取心钻进方法，较小的井眼尺寸限制了垂直钻井工具的外径大小，垂直钻井工具内部为安装取芯筒而预留出的空间限定了垂直钻井工具内径的大小，留给垂直钻井工具设计的环形空间变得异常狭小。基于上述原因，垂直钻井工具设计空间不足这一问题在地质钻探领域显得更为突出。综上所述，当前自动垂直钻井工具由于执行机构的占用空间过大，无法实现在小直径井眼中钻进，且中心没有足够空间安装取心装置，从而无法实现边垂直钻进边取心的目的，这极大的限制了深部地质钻探技术的发展。当前已有垂直钻井工具执行机构推靠翼肋与主体通过销轴连接，连接强度较低，容易导致井下事故的发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种小直径取心式垂直钻井工具推力执行机构，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单，占用空间小，能够在垂直钻进的同时进行取心作业，并且连接强度高，能够有效减少井下事故的发生概率，并能够满足不同工况下的垂直钻井作业需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：