專利名稱：一種井下糾偏能量提取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油天然氣勘探鉆井作業(yè)的井下導(dǎo)向裝置，特別涉及井下自動(dòng)垂直鉆 井工具中把鉆挺旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能提取或轉(zhuǎn)化為液壓動(dòng)力的井下糾偏能量提取裝置。
背景技術(shù)：
在石油天然氣鉆井中，常需要鉆直井，但在高陡構(gòu)造地區(qū)，下部鉆具組合受到地層 造斜力的影響，常常引起井斜，使井眼偏離預(yù)定軌道。通常所采用的鐘擺鉆具組合或吊打等 方法，都是一種以犧牲鉆井速度換取井眼質(zhì)量的消極方法，而且往往不能有效控制井斜。而 帶有井下糾偏工具的自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)則能夠有效突破上述技術(shù)瓶頸，使鉆井速度及井眼 質(zhì)量得以同時(shí)保證。由于井下空間狹小，工作環(huán)境為高溫、高壓、強(qiáng)載荷，機(jī)械系統(tǒng)常難以達(dá) 到要求，因此井下糾偏執(zhí)行系統(tǒng)的能量通常由液壓系統(tǒng)提供。目前國外商業(yè)化應(yīng)用的自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)基本都采用專門的液壓油泵系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞，以使導(dǎo)向塊產(chǎn)生推靠力，這種方式的典型代表為由德國采礦研究院和什威 恩電子液壓技術(shù)公司聯(lián)合研發(fā)的ZBE自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)。但是由于液壓油泵系統(tǒng)及其電控 系統(tǒng)的引入，增加了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和操作的風(fēng)險(xiǎn)性，導(dǎo)致系統(tǒng)工作的不可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作風(fēng)險(xiǎn)性大、系統(tǒng)工作不可靠的 不足，本發(fā)明提供一種井下糾偏能量提取裝置，該井下糾偏能量提取裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操 作安全的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)高溫、高壓、高沖擊、重載的工作環(huán)境、節(jié)省空間。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種井下糾偏能量提取裝置，包括鉆挺，鉆挺外部有由可調(diào) 心軸承支撐的活套，活套上部螺紋連接葉片輪，活套上周向均勻地鑲嵌若干個(gè)柱塞泵，鉆挺 上與柱塞泵所對(duì)應(yīng)的位置固定偏心軸承；所述的偏心軸承主要由內(nèi)套、滾動(dòng)體、同心的外套組成，所述的外套內(nèi)側(cè)圓周方向 有半圓形溝槽A，所述的內(nèi)套為偏心，其外圓周也有半圓形溝槽B并與外套上的溝槽A相對(duì) 應(yīng)，上述的溝槽A及溝槽B形成的圓環(huán)狀空腔內(nèi)填充滿滾動(dòng)體。所述的內(nèi)套上徑向有與溝槽B垂直的螺紋孔，螺紋孔內(nèi)配合有螺塞，且螺塞的端 部與滾動(dòng)體外徑相吻合。所述的螺紋孔內(nèi)螺塞底部還有定位塞。所述的溝槽A、溝槽B可以為2個(gè)，相對(duì)應(yīng)的螺塞及定位塞也為2個(gè)；所述的溝槽 A、溝槽B也可以為3個(gè)，相對(duì)應(yīng)的螺塞及定位塞也為3個(gè)。所述的螺紋孔的位置偏離內(nèi)套圓環(huán)厚度最大的位置。本發(fā)明具有如下有益效果由于采取上述方案，鉆挺外部的活套上鑲嵌有柱塞泵， 柱塞泵與鉆挺上的偏心軸承對(duì)應(yīng)，當(dāng)鉆挺轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，偏心軸承內(nèi)套隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，泥漿通過 鉆挺內(nèi)部的水眼進(jìn)入鉆頭底部后從活套周圍返流回地面，在泥漿的沖擊下葉片輪帶動(dòng)活套 相對(duì)于鉆挺進(jìn)行相反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，偏心軸承與活套相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，其外套壓縮和放松柱塞泵的柱塞，使柱塞泵完成排油和吸油的過程而產(chǎn)生高壓液壓油，從而驅(qū)動(dòng)井下執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 活塞缸，產(chǎn)生糾偏力。該井下糾偏能量提取裝置不需要單獨(dú)的液壓泵系統(tǒng)，降低了液壓控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省空間、操作安全，并且能夠適應(yīng)高溫、高壓、高沖擊、重載 的工作環(huán)境。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是沿附圖1中A-A的剖視圖；圖3是本發(fā)明中偏心軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中F-F的剖視圖；圖5是圖4中I處的放大圖。圖中1-鉆挺，2-偏心軸承，3-柱塞泵，4-活套，5-葉片輪，6-可調(diào)心軸承，11-內(nèi) 套，12-滾動(dòng)體，13-外套，14-螺塞，15-定位塞，16-溝槽A，17-溝槽B, 18-螺紋孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明由圖1結(jié)合圖2所示，一種井下糾偏能量提取裝置，包括鉆挺1，鉆挺1外部有由 兩個(gè)可調(diào)心軸承6支撐的活套4，活套4外部有槽，活套4上部螺紋連接葉片輪5，葉片輪5 受由鉆挺1中心返流到地面的泥漿的沖擊，可以帶動(dòng)活套4共同旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，活套4外部的 槽可以增加使活套4旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力?；钐?同一圓周上周向均勻地鑲嵌若干個(gè)柱塞泵3，柱塞 泵3連接井下執(zhí)行機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向活塞，柱塞泵3通過拉伸與收縮將高壓油注入導(dǎo)向活塞的液 壓缸從而產(chǎn)生糾偏力。鉆挺1上與柱塞泵3所對(duì)應(yīng)的位置固定偏心軸承2。由圖3、圖4、圖5所示，所述的偏心軸承2包括同心的外套13、內(nèi)套11，所述的外套 13內(nèi)側(cè)圓周方向有半圓形溝槽A16，所述的內(nèi)套11為偏心，其外圓周也有半圓形溝槽B17 并與外套13上的溝槽A16相對(duì)應(yīng)，上述的溝槽A16及溝槽B17形成的圓環(huán)狀空腔內(nèi)填充滿 滾動(dòng)體12，滾動(dòng)體12的直徑略大于溝槽A16及溝槽B17形成的空腔的直徑，使得外套13和 內(nèi)套11 二者不直接接觸，而是通過滾動(dòng)體12接觸，該軸承放棄滾動(dòng)體保持架而采用滿裝的 形式，使其在井下工作更可靠；為了使?jié)L動(dòng)體12方便的填充到空腔內(nèi)，所述的內(nèi)套11上徑 向有與溝槽B17垂直的螺紋孔18，螺紋孔內(nèi)配合有螺塞14，且螺塞14的端部與滾動(dòng)體12 外徑相吻合，滾動(dòng)體12由螺紋孔18填充到環(huán)狀空腔內(nèi)并填充滿后，將螺塞14擰入螺紋孔 18，并且為了保證在井下高壓、強(qiáng)沖擊環(huán)境下螺塞14不松動(dòng)，在螺塞14底部可以再擰緊定 位塞15。為了能夠承受更高的載荷、更強(qiáng)的沖擊，上述的偏心軸承也可以為雙列或三列軸 承，當(dāng)該偏心軸承為雙列軸承時(shí)，所述的溝槽A16、溝槽B17均為2個(gè)，形成兩個(gè)并列的環(huán)形 空腔，空腔內(nèi)同樣填充滾動(dòng)體12，相對(duì)應(yīng)的螺塞14及定位塞15也為2個(gè)；當(dāng)偏心軸承為三 列軸承時(shí)，所述的溝槽A16、溝槽B17均為3個(gè)，相對(duì)應(yīng)的螺塞14及定位塞15也為3個(gè)。在 本發(fā)明中，選用的是雙列偏心軸承。鉆井時(shí)，泥漿通過鉆挺1中部水眼進(jìn)入鉆頭底部后從活套4周圍返流回地面帶走 鉆屑并冷卻鉆頭，固定在活套4上的葉片輪5的葉片傾斜于活套4的軸線，在返流泥漿的沖擊下活套4會(huì)產(chǎn)生相對(duì)于鉆挺1的轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，偏心軸承2的內(nèi)套11與鉆挺1固定在一起， 當(dāng)鉆挺1旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)套11隨鉆挺1旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，活套4上的槽及空腔受泥漿的作用力也會(huì)使 活套4產(chǎn)生相對(duì)于鉆挺1的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)力矩，這兩種相對(duì)力矩使偏心軸承2相對(duì)活套4 轉(zhuǎn)動(dòng)，壓縮和放松油泵3的柱塞，油泵完成高壓油的排油和吸油過程，從而驅(qū)動(dòng)井下執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的導(dǎo)向液壓缸活塞及伸縮塊，伸縮塊作用于井壁而產(chǎn)生糾偏力。該井下糾偏能量提取裝 置不需要單獨(dú)的液壓泵系統(tǒng)，大大降低了液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的安全 可靠性，并且結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省空間，可以工作于高溫、高壓、強(qiáng)沖擊、重載荷的惡劣工作環(huán)境 中，同時(shí)也能夠應(yīng)用于其他鉆井井下液壓系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
一種井下糾偏能量提取裝置，包括鉆挺(1)，其特征在于鉆挺(1)外部有由可調(diào)心軸承(6)支撐的活套(4)，活套(4)上部螺紋連接葉片輪(5)，活套(4)上周向均勻地鑲嵌若干個(gè)柱塞泵(3)，鉆挺(1)上與柱塞泵(3)所對(duì)應(yīng)的位置固定偏心軸承(2)；所述的偏心軸承(2)主要由內(nèi)套(11)、滾動(dòng)體(12)、同心的外套(13)組成，所述的外套(13)內(nèi)側(cè)圓周方向有半圓形溝槽A(16)，所述的內(nèi)套(11)為偏心，其外圓周也有半圓形溝槽B(17)并與外套(13)上的溝槽A(16)相對(duì)應(yīng)，上述的溝槽A(16)及溝槽B(17)形成的圓環(huán)狀空腔內(nèi)填充滿滾動(dòng)體(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下糾偏能量提取裝置，其特征在于所述的內(nèi)套(11)上徑 向有與溝槽B(17)垂直的螺紋孔(18)，螺紋孔內(nèi)配合有螺塞(14)，且螺塞(14)的端部與滾 動(dòng)體(12)外徑相吻合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下糾偏能量提取裝置，其特征在于所述的螺紋孔(18)內(nèi) 螺塞(14)底部還有定位塞(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的井下糾偏能量提取裝置，其特征在于所述的溝槽 A (16)、溝槽B (17)均為2個(gè)，相對(duì)應(yīng)的螺塞(14)及定位塞(15)也為2個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的井下糾偏能量提取裝置，其特征在于所述的溝槽 A (16)、溝槽B (17)均為3個(gè)，相對(duì)應(yīng)的螺塞(14)及定位塞(15)也為3個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的井下糾偏能量提取裝置，其特征在于所述的螺紋孔 (18)的位置偏離內(nèi)套(11)圓環(huán)厚度最大的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種井下糾偏能量提取裝置。主要解決現(xiàn)有的自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作風(fēng)險(xiǎn)性大、系統(tǒng)工作不可靠的問題。其特征在于鉆挺(1)外部有由可調(diào)心軸承(6)支撐的活套(4)，活套(4)上部螺紋連接葉片輪(5)，活套(4)上周向均勻地鑲嵌若干個(gè)柱塞泵(3)，鉆挺(1)上與柱塞泵(3)所對(duì)應(yīng)的位置固定偏心軸承(2)。該井下糾偏能量提取裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操作安全的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)高溫、高壓、高沖擊、重載的工作環(huán)境、節(jié)省空間。
文檔編號(hào)E21B17/16GK101839113SQ20101016428
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者張磊, 盛利民, 蘇義腦, 謝劍剛, 陳新元, 高文凱 申請(qǐng)人:中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院