[发明专利]一种基于机械调压的井下工具面测量工具

说明书

本发明提出了一种基于机械调压的井下工具面测量工具，包括外筒；设置在所述外筒内的编码机构，所述编码机构包括固定在所述外筒上带有若干节流孔的编码盘，以及能够与所述编码盘相对旋转并阻挡部分节流孔的阀块；以及设置在所述外筒内的机械式动力响应装置，其下端连接所述阀块，并在重力的作用下保持稳定；其中，所述外筒旋转时带动所述编码盘旋转，所述机械式动力响应装置在重力的作用下带所述阀块保持稳定，从而使所述阀块不断开关所述编码盘上不同的节流孔，在地面形成压力波信号从而判断当前工具面的位置。

技术领域

本发明涉及一种基于机械调压的井下工具面测量工具，属于油气勘探领域。

背景技术

我国油气勘探已经走向深部高温储层、地层温度多高于200℃；此外，随着能源结构的转型，高温地热资源作为一种绿色清洁能源已经列入我国能源发展规划。无论是深部油气资源还是高温地热资源的开发均面临着在高温地层开展定向钻井作业的技术难题，定向钻井的核心是定向钻进过程中定向工具的工具面工具面角度的测量，国内外耐高温随钻测量工具面的仪器多基于电子元器件测量的方式进行测量，电子元器件受高温限制，目前国内外在200℃以上地层的工具面测量仍然无法突破，因此需要开发一种不依赖于电子元器件的井下工具面测量工具，为高温地层的定向钻井施工提供保障。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于机械调压的井下工具面测量工具，不需要电子元器件，用于在高温深部地层定向钻井中测量定向接头的工具面位置。

本发明提出了一种基于机械调压的井下工具面测量工具，包括：

外筒；

设置在所述外筒内的编码机构，所述编码机构包括固定在所述外筒上带有若干节流孔的编码盘，以及能够与所述编码盘相对旋转并阻挡部分节流孔的阀块；以及

设置在所述外筒内的机械式动力响应装置，其下端连接所述阀块，并在重力的作用下保持稳定；

其中，所述外筒旋转时带动所述编码盘旋转，所述机械式动力响应装置在重力的作用下带所述阀块保持稳定，从而使所述阀块不断开关所述编码盘上不同的节流孔，在地面形成压力波信号从而判断当前工具面的位置。

本发明的进一步改进在于，所述机械式动力响应装置包括中心加强杆，套设在在所述中心加强杆外部的偏重动力机构；

其中，所述中心加强杆的下端连接所述阀块；所述偏重动力机构的一侧面重力较大，另一侧重力较小。

本发明的进一步改进在于，所述偏重动力机构包括设置在所述中心加强杆两端的端部护罩，以及设置在所述端部护罩之间的若干段中部护罩；

其中，所述中部护罩之间设置有卡座，并且所述中部护罩的内部填充有偏重材料。

本发明的进一步改进在于，所述偏重材料包括高密度材料的第一半圆柱体和低密度材料的第二半圆柱体；所述第一半圆柱体和所述第二半圆柱体组合形成圆柱体型的偏重材料，使其存在偏重动力，所述偏重动力机构一直保持垂向低边不动。

本发明的进一步改进在于，所述中心加强杆的下端设置有止推轴承密封装置，上端设置有扶正机构；所述中心加强杆的两端分别通过所述止推轴承密封装置和所述扶正机构与所述外筒可转动相连。

本发明的进一步改进在于，所述止推轴承密封装置包括与所述外筒固定相连的下轴承座，所述下轴承座的中部设置有供所述中心加强杆穿过的中心孔；所述下轴承座的上侧设置有轴承槽，所述轴承槽内设置有圆柱滚子轴承和止推球轴承。

本发明的进一步改进在于，所述轴承槽的内壁上设置有台阶结构，所述台阶结构将所述轴承槽分成内槽和外槽，所述内槽内设置所述圆柱滚子轴承，所述外槽内设置所述止推球轴承。

本发明的进一步改进在于，所述下轴承座的上端设置有密封座，所述密封座与所述下轴承座的接触面采用凹凸结构配合的方式密封相连。