[发明专利]一种机械钻井导向装置

摘要

本发明提供了一种机械钻井导向装置，主要由圆柱面、开关和扇形柱面组成。在液压端旋转过程中，液压端中孔液体开关随液压端同步旋转，扇形圆管外壁扇形柱面随扇形圆管相对井眼不旋转，当液压端中孔液体开关旋转到扇形圆管外壁扇形柱面区域外时，液压端中孔液体开关打开，钻井液腔室内高压钻井液经钻井液通道进入柱塞缸，推动柱塞和推板压迫井壁，井壁反作用力推动矿藏机械导向钻井工具导向钻进，当液压端中孔液体开关旋转到扇形圆管外壁扇形柱面区域内时，液压端中孔液体开关关闭，钻井液腔室内高压钻井液无法进入柱塞缸，井壁挤压推板和柱塞收回，因此，利用机械钻井导向装置，可研制出多个扶正棱矿藏机械导向钻井工具，包括矿藏机械垂直钻井工具和矿藏机械增斜、扭方位或特定装置角导向钻井工具。

主权项

1.一种机械钻井导向装置主要由圆柱面(1)、开关(2)和扇形柱面(3)组成；液压端中孔设计加工成圆孔，圆孔内侧面为液压端中孔内壁圆柱面(1)，高压钻井液通过液压端中孔时形成液压端中孔钻井液腔室；钻井液通道自柱塞缸沿径向向内延伸到液压端中孔钻井液腔室且在液压端中孔内壁圆柱面(1)形成液压端中孔液体开关(2)，形象地说，液压端中孔液体开关(2)是液压端钻井液通道在液压端中孔内壁圆柱面(1)上的液体通道口，周向均布且与扶正棱方向一致；液压端中孔安装扇形圆管，扇形圆管外侧面为扇形圆管外壁扇形柱面(3)，扇形圆管外壁扇形柱面(3)直径等于液压端中孔内壁圆柱面(1)直径，扇形圆管外壁扇形柱面(3)开口圆心角为任意值；在液压端旋转过程中，液压端中孔液体开关(2)随液压端同步旋转，扇形圆管外壁扇形柱面(3)随扇形圆管不旋转，当液压端中孔液体开关(2)旋转到扇形圆管外壁扇形柱面(3)区域外时，液压端中孔液体开关(2)打开，当液压端中孔液体开关(2)旋转到扇形圆管外壁扇形柱面(3)区域内时，液压端中孔液体开关(2)关闭，因此，液压端中孔内壁圆柱面(1)、液压端中孔液体开关(2)和扇形圆管外壁扇形柱面(3)共同构成矿藏机械导向钻井工具中机械钻井导向装置；具体应用中，为防止液压端中孔液体开关(2)刺坏，可在液压端中孔安装硬质轨道缸，硬质轨道缸中孔再安装扇形圆管；硬质轨道缸为中孔、薄壁、硬质合金圆管，硬质轨道缸外径与液压端中孔内径相同，硬质轨道缸内径与扇形圆管外径相同，硬质轨道缸钻井液通道数量与液压端钻井液通道数量相同，周向均布且与液压端钻井液通道相连通；扇形圆管由管体段和导向段组成，二者可为整体结构，可为分体结构组合而成，扇形圆管管体段两端为圆管、中间为扇形管，扇形管长度与硬质轨道缸钻井液通道长度相匹配，扇形圆管导向段与矿藏机械导向钻井工具中机械导向驱动装置相关联，可为导向键，可为导向槽，如果扇形圆管导向段为导向槽，那么，扇形圆管导向段要设计加工泄流孔，泄流孔数量和位置在设计加工时统筹考虑；为确保液压端和硬质轨道缸间密封承压，硬质轨道缸外壁可设计加工成花键状柱面、或多棱等边柱面，或其他形状柱面且与液压端中孔形状相匹配，安装时，液压端中孔内壁或硬质轨道缸外壁须涂抹耐油硅酮金属密封脂，为确保硬质轨道缸和扇形圆管间密封承压，硬质轨道缸中孔内壁和扇形圆管管体段外壁须按照偶件配套研磨，为确保扇形圆管旋转灵活，根据矿藏机械导向钻井工具结构不同，可在扇形圆管管体段底部或顶部安装滚动轴承；因此，液压端中孔内壁圆柱面(1)演变成硬质轨道缸中孔内壁圆柱面(1)，液压端中孔钻井液腔室演变成硬质轨道缸中孔钻井液腔室，液压端中孔液体开关(2)演变成硬质轨道缸中孔液体开关(2)，或者说，硬质轨道缸中孔内壁圆柱面(1)、硬质轨道缸中孔液体开关(2)和扇形圆管外壁扇形柱面(3)共同构成矿藏机械导向钻井工具中机械钻井导向装置；对于矿藏机械导向钻井工具来说，附图中液压端设计加工四个扶正棱，具体应用中可设计加工三个扶正棱，或五个扶正棱，或六个扶正棱，或多个扶正棱，具体在设计加工时统筹考虑；液压端扶正棱数量不同，对应液体开关(2)数量不同，机械钻井导向装置结构不同，而且，相同数量液体开关(2)，扇形圆管外壁扇形柱面(3)开口圆心角不同，机械钻井导向装置结构也不同；当扇形圆管外壁扇形柱面(3)开口圆心角或圆心角大于任意相邻两个液体开关(2)夹角，且开口圆心角等于任意相邻两个液体开关(2)夹角半角奇数倍时，工具面变化范围恒为任意相邻两个液体开关(2)夹角一半，同时，井壁反作用力是连续的，不间断的。