[发明专利]一种液压自动垂直钻井工具

摘要

本发明专利提供一种液压自动垂直钻井工具，主要由上接头、密封端、外筒、扇形圆环、金属球、液压端、传动轴、下接头、活塞环、大弹簧、小弹簧、柱塞、推板和调节喷嘴组成。停泵时，金属球利用自身重力作用直接(或间接)带动扇形圆环始终处在液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面底侧扇形环面，工具面恒为180°。开泵时，活塞环把钻具内、外压差转换成液压油压力，液压油经扇形圆环开口圆心角所在液压端顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面顶侧扇形环面区域内液压油通道进入对应柱塞缸，柱塞伸出，推动推板挤压井壁，井壁反作用力推动钻头自动降斜钻进。

主权项

1.液压自动垂直钻井工具主要由上接头(1)、密封端(2)、外筒(3)、扇形圆环(4)、金属球(5)、液压端(6)、传动轴(7)、下接头(8)、活塞环(9)、大弹簧(10)、小弹簧(11)、柱塞(12)、推板(13)和调节喷嘴(14)组成；上接头(1)、传动轴(7)和下接头(8)通过特殊螺纹连接成一体，其中，上接头(1)上端是石油钻具螺纹，下接头(8)下端是石油钻具螺纹，下接头(8)下端轴孔安装有调节喷嘴(14)；密封端(2)、外筒(3)和液压端(6)通过特殊螺纹连接成一体，且通过密封端(2)、液压端(6)轴孔安装在传动轴(7)上，轴孔内安装有多道密封圈；外筒(3)是加工有内隔板的金属管，内隔板把外筒(3)与传动轴(7)环形空间分割成上部钻井液腔室和下部液压油腔室；液压端(6)周向均布加工有N(N≥3且为正整数)个扶正棱，每个扶正棱均加工安装有柱塞(12)和推板(13)；柱塞(12)安装在柱塞缸内，液压油通道自柱塞缸底部沿轴向向上延伸到液压端(6)顶部圆环形平面，周向均布且与推板(13)方向一致；传动轴(7)、密封端(2)、活塞环(9)、外筒(3)共同组成钻井液腔室；活塞环(9)与传动轴(7)、外筒(3)、外筒(3)内隔板之间均安装有多道密封圈，使其相互液动密封；传动轴(7)周向均布加工三个钻井液通道，连通钻具水眼与钻井液腔室；活塞环(9)横剖面呈倒“L”状，活塞环(9)和外筒(3)内隔板之间安装有大弹簧(10)；传动轴(7)、液压端(6)、活塞环(9)、外筒(3)共同组成液压油腔室；外筒(3)内隔板下部管壁加工有注油孔；活塞环(9)下端安装有可调小弹簧(11)；在液压端(6)顶部圆环形平面上，放置有金属球(5)和扇形圆环(4)；扇形圆环(4)开口圆心角设计为任意值，扇形圆环(4)中部加工有凹槽且左右对称，金属球(5)放置在扇形圆环(4)凹槽内，带动扇形圆环(4)在液压端(6)顶部圆环形平面上移动；进一步说，为确保金属球(5)和扇形圆环(4)自由游动，可在液压端(6)顶部圆环形平面上安装U型轨道槽和圆形驱动环，U型轨道槽底部与液压端(6)顶部液压油通道相连通，扇形圆环(4)敷着在圆形驱动环底面，因此，金属球(5)带动圆形驱动环移动，间接带动扇形圆环(4)移动；或者，在液压端(6)顶部圆环形平面上安装U型轨道槽和轨道盖，U型轨道槽底部与液压端(6)顶部液压油通道相连通，扇形圆环(4)和金属球(5)被保护在U型轨道槽和轨道盖环形空间内，金属球(5)直接带动扇形圆环(4)移动；或者，在液压端(6)顶部圆环形平面上安装U型轨道槽、圆形驱动环和轨道盖，U型轨道槽底部与液压端(6)顶部液压油通道相连通，圆形驱动环、扇形圆环(4)和金属球(5)被保护在U型轨道槽和轨道盖环形空间内，金属球(5)带动圆形驱动环移动，间接带动扇形圆环(4)移动；因此，金属球(5)或金属球(5)和圆形驱动环构成了液压自动垂直钻井工具中的井眼重力高边工具面驱动机构；在液压自动垂直钻井工具中，液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面、液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)液压油通道和扇形圆环(4)共同组成液压自动垂直钻井工具的导向装置，其中，液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)圆环形平面相当于圆环轨道面，液压端(6)顶部(或U型轨道槽底部)液压油通道相当于控制开关，扇形圆环(4)相当于扇形控制环。