[发明专利]一种自动垂直钻进系统可控上盘阀机构

说明书

本发明属于钻井技术自动垂直钻进系统领域，涉及一种自动垂直钻进系统可控上盘阀机构，包括固定连接的壳体与重力配重盘，设置在壳体内的配流活塞以及安装在配流活塞与壳体之间的回弹结构；配流活塞与重力配重盘通过导向结构啮合，该配流活塞内开设有进水道，壳体上开设有出水道，进水道与出水道在配流活塞的作用下连通或关闭。本发明通过向配流活塞施加压力，配流活塞在压力与导向结构的作用下发生下压旋转，从而改变进水道与出水道的连通与关闭，实现可控配流；整体结构简单，可靠性高，对于自动垂直钻进系统工作与否的控制反应迅速，降低了操作人员的技术要求，提高了工作效率。

技术领域

本发明属于钻井技术自动垂直钻进系统领域，涉及一种自动垂直钻进系统可控上盘阀机构。

背景技术

地面钻井技术广泛地应用于石油、煤矿、地质勘测等领域，对于国家经济建设起着重要支撑作用。近年来，对于钻井井直要求的不断提高，各研究机构和相关公司研发了各种不同原理的保直装置，目前使用比较广泛的是机械式自动垂直钻进系统。该原理系统通过配重结构始终朝重力方向转动的原理，从而带动上盘阀转动，此时上盘阀内流道口与下盘阀内流道口连通，实现推靠机构的伸出，达到钻井垂直度纠偏的目的，稳定可靠。

实际使用中，机械式自动垂直钻进系统只要上下盘阀内流道接通，都会导致推靠机构的伸出纠偏。但是井内工况复杂，如果钻进遇见破碎地层，推靠机构伸出后可能会卡入破碎井壁内，不仅不能达到纠偏的效果，还可能造成卡钻和推靠机构损坏；如果在提钻工况下，推靠机构伸出会增加提钻阻力，造成效率的降低和推靠机构过度磨损。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自动垂直钻进系统可控上盘阀机构，可控制配流功能的开启关闭，在上盘阀内部流道关闭时，即使上下盘阀流道接通，也无法实现配流功能，避免了推靠机构伸出的情况。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动垂直钻进系统可控上盘阀机构，包括固定连接的壳体与重力配重盘，设置在壳体内的配流活塞以及安装在配流活塞与壳体之间的回弹结构；

配流活塞与重力配重盘通过导向结构啮合，该配流活塞内开设有进水道，壳体上开设有出水道，进水道与出水道在配流活塞的作用下连通或关闭。

可选的，壳体内部设置有导向孔，该导向孔与壳体内壁之间形成有阶梯台；

配流活塞远离重力配重盘的一端配合设置在该导向孔内。

可选的，该回弹结构为回位弹簧，回位弹簧的一端设置在该阶梯台上，另一端固定在配流活塞上。

可选的，重力配重盘的盘面上设计有两个与进水道连通圆弧腰型状的通水槽；

盘面在朝向配流活塞的一端有凸台，该凸台沿圆周方向设计四个相同的第一导向齿。

可选的，配流活塞在朝向重力配重盘的一端上设置有与该第一导向齿匹配啮合的第二导向齿。

可选的，重力配重盘在背离配流活塞的端面上还固定连接有杆端，该杆端上设计有偏心配重块。

可选的，配流活塞顶部设计若干个进水道，一个位于顶部圆心位置，其余沿圆周方向均布于顶部；其下部介于导向孔内的部分上还设置有与该进水道连通的出水口。

可选的，配流活塞的圆柱体上对应于顶部进水道的位置，沿圆周方向均布设计数量匹配的进水道，并与顶部的进水道相连贯通。

可选的，壳体与重力配重盘通过紧固件固定连接，该紧固件为固定螺栓。

可选的，导向孔的内壁上还开设有贯通壳体的用于连通出水口与出水道的连接通道，该连接通道的自由端配合设置有堵头。