[发明专利]一种自动垂直钻井装置

说明书

本发明公开了一种自动垂直钻井装置，其包括套设在钻井传动轴外的套管，套管与传动轴之间通过轴承连接；套管外套设有压力转化筒，压力转化筒的上、下端分别通过上密封端和纠斜端与套管固定连接，且压力转化筒与套管之间设置有压力腔；压力腔内设置有上、下活动的环形第一活塞，纠斜端外围四周设置有若干推板，传动轴上开设有排液孔，排液孔通过套管上设置对应的排液通道与压力腔的上端导通。本发明在实现平衡钻具内外压差的同时，利用钻井液自身的压力，实现钻头的纠斜功能，不需要借助其他能量的作用，具有纠斜效果好、节约能源的优势，同时在技术上更易于实现。

技术领域

本发明涉及垂直钻井技术领域，具体涉及一种自动垂直钻井装置。

背景技术

钻井是把地下油气资源开采到地面的必然途径。在钻井过程中，由于高陡斜地质构造、地层软硬不均、钻头类型及结构、钻具组合等多种原因，所钻直井(或直井段)不可能完全垂直或全井井斜为0。自动垂直钻井可以有效的解决大钻压与井斜控制的茅盾，在高陡构造硬地层钻进中，即可达到加大钻压提高机械钻速的目的，也可实现井身的良好控制。所以，设计一款纠斜效果好的垂直钻井装置尤为重要，在钻井工业当中能得到广泛的应用。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种利用钻井水压来进行钻井纠斜的自动垂直钻井装置。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种自动垂直钻井装置，其包括套设在钻井传动轴外的套管，套管与传动轴之间通过轴承连接；套管的上端螺纹连接有上连接头，套管外套设有压力转化筒，压力转化筒的上、下端分别通过上密封端和纠斜端与套管固定连接，且压力转化筒与套管之间设置有压力腔；压力腔内设置有上、下活动的环形第一活塞，压力转化筒上设置有伸入压力腔内的固定台，且固定台与套管之间设置有间隙，第一活塞与固定台之间通过第一弹簧连接；

纠斜端外围四周设置有若干推板，推板安装在液压机构上，液压机构的进液端通过导液管与压力腔的底部导通；传动轴上开设有排液孔，排液孔通过套管上设置对应的排液通道与压力腔的上端导通。

进一步地，液压机构包括开设在纠斜端内的液压腔，液压腔的右端通过导液管与压力腔的底部导通；液压腔内设置有第二活塞，第二活塞通过推杆连接推板，且推杆贯穿液压腔。

进一步地，纠斜端的外围上开设有放置推板的凹槽，推杆与液压腔的连接处设置有第一密封圈。

进一步地，第二活塞的外圆周上镶嵌有若干第二密封圈。

进一步地，推杆外套设有第二弹簧，且第二弹簧连接第二活塞与液压腔的内壁。

进一步地，排液通道为设置在传动轴与套管之间的两个密封轴承之间的间隙，排液孔设置在两个密封轴承之间。

进一步地，上密封端设置有连接部插入上连接头下端开设的连接凹槽内，连接凹槽内设置有缓冲垫。

进一步地，压力腔内设置有液压传感器。

进一步地，纠斜端外围四周设置有四个块成圆周均匀分布的推板，推板为与纠斜端外表面贴合的弧形板。

进一步地，纠斜端和上密封端均与压力转化筒的内壁螺纹连接。

本发明的有益效果为：本方案应用于垂直钻井中，在靠近钻头端设置钻井纠斜机构，并且利用钻井时的水眼排出的高压水的压强转换成液压的压强，用于对钻头进行纠斜。工作时，本装置安装在靠近钻头端，传动轴带动钻头高速旋转，井眼中排出的高压钻井液通过传动轴开设的的排液孔进入压力腔，高压的钻井液推动第一活塞向下运动，将压力传递给第一活塞下方的液压油，液压油对液压机构做功，推动推板顶住井壁，而井壁的反作用力同样推动推板，通过各个方向上的推板同时作用，避免钻头倾斜，达到钻井纠斜的目的。