[发明专利]一种水平钻井复合造斜导向钻具

摘要

本发明涉及一种水平钻井复合造斜导向钻具，属石油钻采井下工具技术领域。它由支撑装置和造斜导向装置构成，支撑装置和造斜导向装置相互螺纹连接，支撑装置由壳体、套筒、下芯轴、上芯轴、上支撑块和下支撑块构成，壳体内装有上芯轴，上芯轴一侧装有下芯轴，下芯轴与上芯轴之间螺纹连接。该钻具通过上支撑块和下支撑块可实现工具的整体定位，通过定位杆与深度不等的定位齿的配合，可控制上支撑块和下支撑块径向伸出的高度，通过造斜导向装置可准确地控制井眼的井斜角，解决了现有工具使用不方便，需要进行多次反复操作；且调整的精度存在误差的问题；具有导向准确可靠，操作简单方便的特点；有着积极的推广意义。

主权项

1.一种水平钻井复合造斜导向钻具，它由支撑装置和造斜导向装置构成，支撑装置和造斜导向装置相互螺纹连接，其特征在于：支撑装置包括壳体（1）、套筒（2）、下芯轴（3）、上芯轴（4）、上支撑块（5）和下支撑块（6），壳体（1）内通过推力轴承A（7）和推力轴承B（8）安装有上芯轴（4），上芯轴（4）一侧的壳体（1）内通过对称设置的推力轴承C（9）和推力轴承D（10）安装有下芯轴（3），下芯轴（3）与上芯轴（4）之间螺纹连接；上芯轴（4）对应的壳体（1）圆周上均布有多个上装配孔，上装配孔内装有上支撑块（5），上支撑块（5）一侧的壳体（1）圆周上均布有多个下装配孔，下装配孔内装有下支撑块（6），上支撑块（5）和下支撑块（6）对应的上芯轴（4）上设置有上凸台（12）和下凸台（13），上凸台（12）和下凸台（13）分别呈锥形，上支撑块（5）和下支撑块（6）的底部分别为与上凸台（12）和下凸台（13）对应的坡面；上支撑块（5）和下支撑块（6）通过与上凸台（12）和下凸台（13）的配合与上芯轴（4）滑动连接；推力轴承C（9）和推力轴承D（10）之间的下芯轴（3）上装有上限位套（17），推力轴承C（9）一侧的下芯轴（3）上固装有旋转套（16），旋转套（16）一侧的下芯轴（3）上装有下限位套（15）；所述的下限位套（15）一端的端面上设置有多个下坡面凸台（20）；所述的上限位套（17）一端的端面上设置有多个V型定位槽（22），各V型定位槽（22）一侧的槽壁上分别呈阶梯状设置有多个定位齿（21）；各V型定位槽（22）另一侧的槽壁为光滑面；上限位套（17）与旋转套（16）相互间歇活动卡接；所述的上限位套（17）、推力轴承C（9）和推力轴承D（10）分别与壳体（1）固定连接，上限位套（17）、推力轴承C（9）和推力轴承D（10）分别与下芯轴（3）滑动连接，所述的下芯轴（3）端头的壳体（1）内通过套筒（2）安装有梭型头（18），下芯轴（3）与套筒（2）滑动连接；所述的推力轴承A（7）和推力轴承B（8）之间的上芯轴（4）上套装有上弹簧（11）；所述的推力轴承A（7）与壳体（1）固定连接，推力轴承A（7）与上芯轴（4）滑动连接，所述的推力轴承B（8）与壳体（1）滑动连接；推力轴承B（8）与上芯轴（4）固定连接；所述的上芯轴（4）端头螺纹安装有节流套（14），节流套（14）与推力轴承B（8）接触连接；旋转套（16）一端的端面上设置有与下坡面凸台（20）对应的上坡面凸台（23），旋转套（16）另一端的端面上设置有与V型定位槽（22）对应的定位杆（24）；所述的造斜导向装置包括上壳体（25）、下壳体（26）、调整套（27）和中间轴管（28），中间轴管（28）的一端螺纹安装有上壳体（25），中间轴管（28）的另一端螺纹安装有下壳体（26），上壳体（25）和下壳体（26）之间的中间轴管（28）上活动安装有调整套（27），调整套（27）与上壳体（25）和下壳体（26）接触连接；所述的中间轴管（28）两端的外螺纹和与其对应的上壳体（25）和下壳体（26）的内螺纹分别与其中心轴线具有1.5°的夹角；所述的中间轴管（28）两端的外螺纹中间部位分别设置有密封槽（29），密封槽（29）内设置有密封圈；所述的调整套（27）的一端端面圆周上均布有多个调节齿（31），与调节齿（31）对应的上壳体（25）端面圆周上均布有多个调节槽（19），调整套（27）与上壳体（25）之间通过调节齿（31）和调节槽（19）的配合相互嵌合接触连接；所述的调节齿（31）的长度不等，所述的调节槽（19）的深度不等；该水平钻井复合造斜导向钻具工作步骤为：1）、首先在地面调整好造斜角度；即：首先旋松上壳体（25）与中间轴管（28）的连接螺纹，使得调整套（27）的调节齿（31）与调节槽（19）脱离即可；2）、再旋转上壳体（25）到需要的斜度，然后旋紧上壳体（25）与中间轴管（28）的连接螺纹，使调节齿（31）和调节槽（19）相互嵌合，3）、旋紧下壳体（26）使其抵触调整套（27），斜度的调整既告完成，调节齿（31）每旋转一个调节槽（19）位置，上壳体（25）相对中间轴管（28）斜度可变化1—3°；4）、上述调整完成与管柱连接后，即可整体入井，入井工作时，在泵压作用下洗井液通过节流套（14）推动上芯轴（4）和下芯轴（3）整体下行，5）、上芯轴（4）和下芯轴（3）整体下行过程中，下限位套（15）上的下坡面凸台（20）与旋转套（16）上的上坡面凸台（23）接触，在压力的作用下，下坡面凸台（20）与上坡面凸台（23）之间由最高点向下滑行，6）、滑行过程中，旋转套（16）带动下芯轴（3）转动，泵压停止后，在上弹簧（11）和下弹簧的作用下，上芯轴（4）和下芯轴（3）整体复位，由此使旋转套（16）上的定位杆（24）插入至V型定位槽（22）其中一个的定位齿(21)内；7）、由于泵压不同，下限位套（15）上的下坡面凸台（20）与旋转套（16）上的上坡面凸台（23）接触压力不同，从而两者之间由最高点向下滑行的行程不同，即上芯轴（4）和下芯轴（3）整体转动的角度不同，上芯轴（4）和下芯轴（3）整体复位时，致使旋转套（16）上的定位杆（24）可插入至不同的V型定位槽（22）中，由此可控制支撑块径向向外延伸的高度，实现相对井壁的固定；8）、当泵压继续加大，下坡面凸台（20）与上坡面凸台（23）之间由最高点向下滑行至最低点时，泵压停止后，在上弹簧（11）的作用下，上芯轴（4）和下芯轴（3）整体复位，这一过程中，定位杆（24）端头与V型定位槽（22）另一侧的光滑面槽壁接触，由此使旋转套（16）在复位过程中继续旋转，从而使下坡面凸台（20）与上坡面凸台（23）回复至原始起点位置，再次打压后，即可循环工作；通过定位杆（24）与深度不等的定位齿（21）的配合，可控制上支撑块（5）和下支撑块（6）径向伸出的高度，以适应不同直径的井眼，定位完成后，可防止管柱和钻头紧贴井壁，使其端头上扬，从而顺利造斜钻井。