[实用新型]一种可用于取芯的机械式准静态推靠垂直钻井工具

说明书

本实用新型公开一种可用于取芯的机械式准静态推靠垂直钻井工具，涉及钻井工具技术领域，该工具的稳定平台外壳通过中间转动外壳与钻头接头连接，钻头接头用于连接钻头。钻井过程中钻压与扭矩通过稳定平台外壳、中间传动外壳以及钻头接头传递给钻头，不需要设置内钻杆，该工具中心留有布置取芯筒的空间，可实现边垂直钻井边取芯，且工具小型化能力好，可用于小直径井眼垂直取芯钻进。另外，该工具的执行机构在纠斜过程中可保持不转或缓慢转动，有效降低了推靠翼肋磨损速率，提高了工具使用寿命，且纠斜过程中，位于井眼高边一侧的推靠翼肋始终处于打开状态，无滞后时间，推靠力响应迅速，可配合孕镶取心钻头在高转速工况下使用。

技术领域

本实用新型涉及钻井工具技术领域，特别是涉及一种可用于取芯的机械式准静态推靠垂直钻井工具。

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。

自动垂直钻井工具的出现，为防斜纠斜带来了重大技术突破，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。

自动垂直钻井工具主要由两大部分构成：其一是稳定平台，其二是执行机构。稳定平台是控制垂钻工具实现测斜与纠斜作用的动态稳定控制系统。执行机构的作用是对稳定平台的控制信号做出响应，为钻头提供降斜所需的作用力与转角。如果把稳定平台看作是自动垂钻工具的“大脑”，执行机构就是垂钻工具的“四肢”。

按照稳定平台的结构，可将垂钻工具分为机械式和电控式。前者采用钟摆总成或偏重机构所受重力产生的偏心矩监测井斜并带动机械阀门控制下部执行机构的动作。电控式则采用高精度的传感器(三轴加速度计、磁通门)监控井斜并通过电磁阀或电机带动盘阀对执行机构进行控制。机械式稳定平台结构设计简单，不含电子元件，降低了钻头对密封的要求，设计、制造及后期维护成本低，可靠性高，耐高温能力强，能够承受更大的震动与冲击，故主要应用在深部高温高压钻探环境中。

按照执行机构是否旋转，可将垂钻工具分为动态推靠式与静态推靠式。动态推靠式是指执行机构在钻进过程中与钻柱一起旋转，稳定平台控制其旋转到井眼高边方位时支出提供导向力。与之相反的是，静态推靠式的执行机构在钻进过程中不与钻柱一起旋转(或以极小的速率旋转)，而是相对稳定在某一固定的方位上提供大小与方向不变的导向力。

现有的动态推靠式自动垂直钻井工具，由于动态推靠固有特性，钻具工作时，推靠翼肋随钻头一起旋转，与井壁存在滑动摩擦，磨损严重。推靠翼肋在张开与收回时(钻井液的充液与泄液)需耗费一定的时间，从而使工具产生控制滞后，造成一定程度的纠斜误差，且工作转速不宜过高。

现有的静态推靠式自动垂直钻井工具，由于静态推靠固有特性，钻头所受的钻压与扭矩需通过贯穿工具中心的内钻杆传递，内钻杆占用工具内部大量空间，导致工具中心无法布置取芯筒，无法实现取芯功能，且小型化能力较差。

因此，目前亟需一种能够布置取芯筒，小型化能力好，推靠翼肋磨损速率低，推靠力响应迅速，且可在高转速工况下使用的垂直钻井工具。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种能够布置取芯筒，小型化能力好，推靠翼肋磨损速率低，推靠力响应迅速，且可在高转速工况下使用的可用于取芯的机械式准静态推靠垂直钻井工具。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：