專利名稱：自動(dòng)防斜鉆井鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)防斜鉆井鉆具，尤其是一種通過在鉆鋌體上設(shè)置偏心機(jī)構(gòu)，能夠自動(dòng)利用液壓力量來防止井眼偏斜的鉆井鉆具。
背景技術(shù)：
鉆井是石油天然氣等地下資源勘探開發(fā)的基本手段，直井防斜打直是鉆井現(xiàn)場經(jīng)常碰到的技術(shù)難題之一。在打直井時(shí)，如果井斜過大，會(huì)使井眼偏離地下設(shè)計(jì)目標(biāo)，打亂油氣田開發(fā)的布局。在斜井內(nèi)，鉆柱易靠在井壁一側(cè)，旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生嚴(yán)重摩擦，易使鉆柱磨損和折斷，也可能造成井壁坍塌及鍵槽卡鉆等事故。井斜超標(biāo)也會(huì)影響固井質(zhì)量，井斜過大會(huì)直接影響井下的分層開采、注水工作的正常進(jìn)行，對抽油井也常引起油管和抽油桿的磨損和折斷。所以，井斜超標(biāo)對油氣田的勘探與開發(fā)都有很大危害。
而目前的鉆具，包括鐘擺鉆具、塔式鉆具、滿眼鉆具、偏軸鉆具等主要靠鉆柱本身的重量來產(chǎn)生降斜力，在井斜角很小時(shí)，降斜力一般很小，在有些區(qū)塊鉆井時(shí)不能滿足防斜的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠自動(dòng)利用液壓力量來產(chǎn)生降斜力，從而防止井眼偏斜的鉆井鉆具。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)防斜鉆井鉆具，包括鉆鋌體，其中還包括偏心套筒，該偏心套筒軸向固定套設(shè)在所述鉆鋌體上，該偏心套筒一端部的內(nèi)壁上設(shè)有一環(huán)槽，并且該端部上位于薄邊處還沿軸向延伸設(shè)有一貼合在所述鉆鋌體外側(cè)的凸臺(tái)，該凸臺(tái)內(nèi)設(shè)有一與所述環(huán)槽貫通的兩端封閉的弧形槽；所述鉆鋌體上與所述環(huán)槽對應(yīng)處設(shè)有與該鉆鋌體內(nèi)腔貫通的通孔；所述鉆鋌體上與所述弧形槽對應(yīng)處設(shè)有導(dǎo)流孔；所述鉆鋌體上還設(shè)有一活塞腔，該活塞腔的底部通過所述鉆鋌體的殼體內(nèi)設(shè)置的流道與所述導(dǎo)流孔連通；所述活塞腔內(nèi)匹配設(shè)有一活塞。
本發(fā)明利用不倒翁原理和千斤頂原理，當(dāng)井斜角超過一定數(shù)值時(shí)，活塞在液壓作用下在井眼高邊處伸出，頂在井壁上，將鉆頭推向井眼低邊處，從而將井斜降下來，使井眼達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的剖視圖；圖2為圖1液壓控制部位局部放大圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中鉆鋌體、活塞、螺栓的剖視圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中偏心套筒的剖視圖。
圖中1鉆鋌體11鉆鋌體內(nèi)腔12通孔 13導(dǎo)流孔14流道 15活塞腔16軌道槽2偏心套筒21環(huán)槽 22半環(huán)槽23凸臺(tái) 24軌道槽3鋼球 4活塞 41限位槽5螺栓具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例的剖視圖，圖2為圖1液壓控制部位局部放大圖，偏心套筒2上的軌道槽與鉆鋌體1上的軌道槽相配合組成的圓環(huán)中設(shè)有多個(gè)鋼球3，偏心套筒2借助多個(gè)鋼球3軸向固定套設(shè)在鉆鋌體1上。偏心套筒2一端部的內(nèi)壁上設(shè)有一環(huán)槽21，并且該端部上位于薄邊處還沿軸向延伸設(shè)有一凸臺(tái)23，凸臺(tái)23的截面為扇形，扇形的弧度為180度，程半管體形狀，其內(nèi)設(shè)有一與環(huán)槽21貫通的且兩端封閉的弧形槽，弧形槽的弧度可為160度，即半環(huán)槽22。鉆鋌體1上與環(huán)槽21對應(yīng)處設(shè)有與該鉆鋌體內(nèi)腔11貫通的通孔12，鉆鋌體1上與所述半環(huán)槽22對應(yīng)處設(shè)有導(dǎo)流孔13，鉆鋌體1上還設(shè)有一活塞腔15，活塞腔15的底部通過鉆鋌體1的殼體內(nèi)設(shè)置的流道14與導(dǎo)流孔13連通，活塞腔15內(nèi)匹配設(shè)有一活塞4。
如圖3、圖4所示，圖3為本發(fā)明實(shí)施例中鉆鋌體、活塞、螺栓的剖視圖，圖4為本發(fā)明實(shí)施例中偏心套筒的剖視圖，偏心套筒2的內(nèi)壁開設(shè)有截面形狀為圓弧形軌道槽24，鉆鋌體1的外表面上也對應(yīng)開設(shè)有截面形狀為圓弧形的軌道槽16，軌道槽24與軌道槽16相組合成的軌道槽內(nèi)設(shè)有多個(gè)鋼球?；钊?側(cè)表面設(shè)有限位槽41，鉆鋌體1內(nèi)設(shè)有螺栓5，螺栓5一端部陷入限位槽41中，用來限制活塞4在活塞腔15內(nèi)移動(dòng)的距離。
鉆井過程中，鉆鋌體1旋轉(zhuǎn)，由于偏心套筒2與鉆鋌體1之間是通過鋼球3連接，所以偏心套筒2不會(huì)隨鉆鋌體1同步旋轉(zhuǎn)。由于偏心套筒2壁厚不均勻，所以其重心不在鉆鋌體1的中心線上。當(dāng)井斜角很小，偏心套筒2受到的摩擦力大于偏心套筒2的重力分量時(shí)，偏心套筒2在摩擦力的作用下慢慢旋轉(zhuǎn)；當(dāng)井斜角達(dá)到一定的數(shù)值，偏心套筒2的重力分量大于摩擦力時(shí)，根據(jù)不到翁原理，偏心套筒2停止旋轉(zhuǎn)，厚的一邊停在井眼的低邊處，薄的一邊停在井眼的高邊處。
這時(shí)，由于導(dǎo)流孔13是設(shè)在鉆鋌體1上的，導(dǎo)流孔13必然隨著鉆鋌體1一起旋轉(zhuǎn)，而半環(huán)槽22設(shè)在偏心套筒2上，因此不旋轉(zhuǎn)，且半環(huán)槽22的弧度為160度，所以導(dǎo)流孔13有時(shí)與半環(huán)槽22連通，有時(shí)在半環(huán)槽22的外面與鉆鋌體1外部環(huán)空處直接連通。凸臺(tái)23設(shè)在偏心套筒2的薄邊下端，偏心套筒2的薄邊停在井眼高邊處，所以導(dǎo)流孔13只有在井眼高邊處才與半環(huán)槽22連通，而環(huán)槽21與鉆鋌體內(nèi)腔11是時(shí)時(shí)連通的，這時(shí)活塞腔15經(jīng)過流道14、導(dǎo)流孔13、半環(huán)槽22、環(huán)槽21、通孔12與鉆鋌體內(nèi)腔11連通。由于鉆鋌體內(nèi)腔11的泥漿壓力高于外部的壓力，根據(jù)千斤頂原理，泥漿的液壓力就會(huì)作用在活塞4上，將活塞4的前端推出活塞腔15，頂在井壁上，產(chǎn)生的反作用力將鉆頭推向低邊，實(shí)現(xiàn)降斜作用。
當(dāng)導(dǎo)流孔13在井眼的低邊處時(shí)，它是直接與外部環(huán)空處連通的，活塞腔15也就與外部直接連通，此時(shí)活塞4兩面的壓力相同，沒有液壓力作用在它上面，它就會(huì)被井壁碰回來。
螺栓5一端在活塞4表面所設(shè)的限位槽41內(nèi)，可限制活塞4活動(dòng)的距離，防止活塞4掉出活塞腔，也防止活塞4退回過大堵塞流道14的下端口。
這樣，當(dāng)鉆鋌體1每旋轉(zhuǎn)一周，在井眼高邊處就會(huì)有液壓力作用在活塞4上，活塞4就會(huì)伸出頂在井壁上，產(chǎn)生的反作用力即降斜力作用在鉆頭上一次，將鉆頭推向井眼低邊處，在這種周期性降斜力的作用下，井斜會(huì)很快被降下來。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)防斜鉆井鉆具，包括鉆鋌體，其特征在于還包括偏心套筒，該偏心套筒軸向固定套設(shè)在所述鉆鋌體上，該偏心套筒一端部的內(nèi)壁上設(shè)有一環(huán)槽，并且該端部上位于薄邊處沿軸向延伸設(shè)有一貼合在所述鉆鋌體外側(cè)的凸臺(tái)，該凸臺(tái)內(nèi)設(shè)有一與所述環(huán)槽貫通的兩端封閉的弧形槽；所述鉆鋌體上與所述環(huán)槽對應(yīng)處設(shè)有與該鉆鋌體內(nèi)腔貫通的通孔；所述鉆鋌體上與所述弧形槽對應(yīng)處設(shè)有導(dǎo)流孔；所述鉆鋌體上還設(shè)有一活塞腔，該活塞腔的底部通過所述鉆鋌體的殼體內(nèi)設(shè)置的流道與所述導(dǎo)流孔連通；所述活塞腔內(nèi)匹配設(shè)有一活塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)防斜鉆井鉆具，其特征在于所述偏心套筒的內(nèi)壁及所述鉆鋌體的外表面上分別對應(yīng)開設(shè)有截面形狀為圓弧形的圍繞所述鉆鋌體的環(huán)形的軌道槽，該軌道槽中設(shè)有多個(gè)鋼球。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)防斜鉆井鉆具，其特征在于所述凸臺(tái)截面為扇形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)防斜鉆井鉆具，其特征在于所述活塞表面設(shè)有限位槽，所述鉆鋌體內(nèi)設(shè)有一螺栓，該螺栓的端部陷入所述限位槽中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)防斜鉆井鉆具，包括鉆鋌體，其中還包括有心套筒，該偏心套筒軸向固定套設(shè)在所述鉆鋌體上，該偏心套筒一端部的內(nèi)壁上設(shè)有一環(huán)槽，并且該端部上位于薄邊處還沿軸向延伸設(shè)有一貼合在所述鉆鋌體外側(cè)的凸臺(tái)，該凸臺(tái)內(nèi)設(shè)有一與所述環(huán)槽貫通的兩端封閉的弧形槽；所述鉆鋌體上與所述環(huán)槽對應(yīng)處設(shè)有與該鉆鋌體內(nèi)腔貫通的通孔，所述鉆鋌體上與所述弧形槽對應(yīng)處設(shè)有導(dǎo)流孔，所述鉆鋌體上還設(shè)有一活塞腔，該活塞腔的底部通過所述鉆鋌體的殼體內(nèi)設(shè)置的流道與所述導(dǎo)流孔連通，所述活塞腔內(nèi)匹配設(shè)有一活塞。該鉆具能夠自動(dòng)利用液壓力量來產(chǎn)生降斜力，從而防止井眼的偏斜。
文檔編號(hào)E21B7/04GK1955437SQ20051011673
公開日2007年5月2日 申請日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者宋執(zhí)武 申請人:中國石油大學(xué)(北京)