專利名稱：垂直鉆井工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油天然氣鉆井配套裝置技術(shù)領(lǐng)域，是一種垂直鉆井工具。
背景技術(shù)：
目前直井在油氣井中所占比重最大，直井防斜是直井鉆井中非常重要的一個(gè)問(wèn)題，由于井斜在石油天然氣鉆井過(guò)程經(jīng)常發(fā)生，其危害很大，輕者影響鉆井速度，增加成本， 重者使井報(bào)廢，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前國(guó)內(nèi)外采用的防斜技術(shù)主要是通過(guò)鐘擺、滿眼和偏心等鉆具組合，這種鉆具組合通常存在降斜能力弱、容易引起卡鉆事故等問(wèn)題?，F(xiàn)有的垂直鉆井工具主要由接頭、軸承、本體、發(fā)電機(jī)、護(hù)板、測(cè)控儀器、液壓泵、電動(dòng)機(jī)、柱塞、密封和中心管組成，其工作原理是發(fā)電機(jī)的定子裝在中心管上，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子裝在本體上，上方的鉆鋌帶動(dòng)中心管轉(zhuǎn)動(dòng)，中心管相對(duì)本體轉(zhuǎn)動(dòng)使發(fā)電機(jī)發(fā)電并給測(cè)控儀器和電動(dòng)機(jī)供電，當(dāng)測(cè)控儀器測(cè)量到井斜時(shí)，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)液壓泵向柱塞空腔內(nèi)注入流體，使井眼高邊的柱塞伸出并與井壁接觸，從而在井眼高邊產(chǎn)生一個(gè)指向低邊的鉆頭側(cè)向力，從而起到降斜的作用，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制井斜。但是，由于現(xiàn)有的垂直鉆井工具在實(shí)際使用過(guò)程中存在以下不足測(cè)控儀器未與液壓系統(tǒng)完全隔離，液壓系統(tǒng)存在動(dòng)密封致使密封性能較差，外部液體容易進(jìn)入測(cè)控儀器和液壓系統(tǒng)，導(dǎo)致其工作可靠性較差、使用壽命較短。此外，現(xiàn)有的垂直鉆井工具還存在發(fā)電機(jī)供電不穩(wěn)定的問(wèn)題，影響其可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種垂直鉆井工具，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有垂直鉆井工具存在的測(cè)控儀器未與液壓系統(tǒng)完全隔離、液壓系統(tǒng)存在動(dòng)密封、工作可靠性較差、使用壽命較短的問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種垂直鉆井工具，包括中心管、下接頭、上部軸承、下部軸承、本體、旋變裝置、測(cè)控儀器、推力板和液壓推力裝置；中心管下部固定安裝有下接頭，中心管外側(cè)上部安裝有上部軸承，下接頭外部安裝有下部軸承， 本體通過(guò)上部軸承和下部軸承安裝在中心管外部并能夠相對(duì)中心管轉(zhuǎn)動(dòng)，本體上部?jī)?nèi)腔內(nèi)安裝有旋變裝置和測(cè)控儀器，本體下部外側(cè)有不少于三個(gè)的推板安裝腔，推板安裝腔內(nèi)分別鉸接安裝有推力板，對(duì)應(yīng)推力板下部的各推板安裝腔底面上分別有液推凹腔，液推凹腔內(nèi)安裝有能夠使內(nèi)部液壓油密閉循環(huán)的液壓推力裝置，液壓推力裝置包括電動(dòng)機(jī)、液壓泵和能夠使推力板下部伸出推板安裝腔的推力柱塞，中心管上端有插頭沉孔并固定安裝有能夠與上方電源相連接的電纜插頭，電纜插頭通過(guò)旋變裝置與能夠分別控制各電動(dòng)機(jī)的測(cè)控儀器電連接在一起，測(cè)控儀器分別與各電動(dòng)機(jī)電連接在一起。下面是對(duì)上述實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)上述中心管的上部可固定有內(nèi)部裝有供電裝置的短鉆鋌；短鉆鋌的內(nèi)部有鉆鋌腔，鉆鋌腔的上部?jī)?nèi)壁上有鉆鋌上螺紋，鉆鋌腔的下部?jī)?nèi)壁上有鉆鋌下螺紋，中心管的內(nèi)部有心管腔，中心管的上部外側(cè)有心管上螺紋，短鉆鋌通過(guò)鉆鋌下螺紋和心管上螺紋固定安
5裝在中心管上部；供電裝置包括葉輪、泥漿發(fā)電機(jī)和電纜接頭，葉輪的外殼固定安裝在鉆鋌腔的上部?jī)?nèi)壁上，泥漿發(fā)電機(jī)固定安裝在葉輪下部，葉輪的葉片固定安裝在泥漿發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上并能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，電纜接頭固定在鉆鋌腔下部，電纜接頭的內(nèi)部有電纜頭腔，泥漿發(fā)電機(jī)的下部固定在電纜接頭上部，鉆鋌腔上端通過(guò)葉輪的葉片間隙、泥漿發(fā)電機(jī)外側(cè)和鉆鋌腔間的環(huán)空、電纜頭腔與心管腔相連通。上述中心管的上部外側(cè)可有心管外環(huán)臺(tái)，中心管的下部外側(cè)有心管下螺紋，下接頭通過(guò)心管下螺紋固定安裝在中心管下部，下接頭的外側(cè)下部可有下接外環(huán)臺(tái)；上部軸承包括上軸承內(nèi)圈和上軸承外圈，上軸承內(nèi)圈下部套裝在上軸承外圈內(nèi)部并能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)， 上軸承內(nèi)圈的內(nèi)腔壁上部有螺紋并通過(guò)螺紋固定安裝在心管外環(huán)臺(tái)下方的中心管外部，上軸承內(nèi)圈的上端面頂緊在心管外環(huán)臺(tái)的下端面上，上軸承外圈的上部外側(cè)有上外圈凸臺(tái)， 上軸承外圈的下部外側(cè)有上圈外螺紋，本體上部套裝在上軸承外圈下部外側(cè)并通過(guò)上圈外螺紋固定安裝在上軸承外圈上，本體的上端面頂緊在上外圈凸臺(tái)的下端面上；下部軸承包括下軸承內(nèi)圈和下軸承外圈，下軸承內(nèi)圈上部套裝在下軸承外圈內(nèi)部并能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)，下軸承內(nèi)圈的內(nèi)腔壁下部有螺紋并通過(guò)螺紋固定安裝在下接外環(huán)臺(tái)上方的下接頭外部，下軸承內(nèi)圈的下端面頂緊在下接外環(huán)臺(tái)的上端面上，下軸承外圈的上部外側(cè)有下圈外螺紋，下軸承外圈的下部外側(cè)有下外圈凸臺(tái)，本體下部套裝在下軸承外圈上部外側(cè)并通過(guò)下圈外螺紋固定安裝在下軸承外圈上，本體的下端面頂緊在下外圈凸臺(tái)的上端面上。上述本體的中部?jī)?nèi)腔壁上可有本體內(nèi)環(huán)臺(tái)，本體通過(guò)本體內(nèi)環(huán)臺(tái)套裝在中心管外部，對(duì)應(yīng)本體內(nèi)環(huán)臺(tái)位置的本體外部沿圓周均勻分布有本體外凸臺(tái)，各本體外凸臺(tái)內(nèi)部分別有推板安裝腔，推力板上部有銷軸孔，推力板通過(guò)圓柱銷和銷軸孔鉸接在推板安裝腔側(cè)壁上，推力柱塞的外端頂緊在推力板的內(nèi)側(cè)面下部；旋變裝置和測(cè)控儀器安裝在本體內(nèi)環(huán)臺(tái)上方的本體內(nèi)腔內(nèi)，旋變裝置包括旋變初級(jí)管、旋變次級(jí)管、旋變初級(jí)線圈和旋變次級(jí)線圈，旋變初級(jí)管套裝在上部軸承下方的中心管外部并能夠隨中心管轉(zhuǎn)動(dòng)，旋變初級(jí)管的外側(cè)有初級(jí)管外環(huán)槽并固定安裝有旋變初級(jí)線圈，旋變次級(jí)管通過(guò)壓環(huán)和電子短節(jié)固定安裝在本體的內(nèi)腔壁上，旋變次級(jí)管套裝在旋變初級(jí)管外部，對(duì)應(yīng)旋變初級(jí)線圈位置的旋變次級(jí)管內(nèi)腔壁上有次級(jí)管內(nèi)環(huán)槽并固定安裝有旋變次級(jí)線圈，電子短節(jié)下端坐在本體內(nèi)環(huán)臺(tái)的上端面上，電子短節(jié)的外側(cè)面上有電短節(jié)環(huán)槽并固定安裝有測(cè)控儀器，旋變次級(jí)管坐在電子短節(jié)的上端面上并通過(guò)定位銷釘與電子短節(jié)固定連接在一起，壓環(huán)的上端頂緊在上軸承外圈的下端面上，壓環(huán)的下端壓緊在旋變次級(jí)管的上端面上；中心管的上部體內(nèi)有與插頭沉孔相連通的心管線纜孔和連通心管線纜孔與壓環(huán)內(nèi)腔的插針斜孔，插針斜孔內(nèi)安裝有線纜插針，旋變初級(jí)線圈通過(guò)線纜插針和電纜與上方的電纜插頭電連接在一起；旋變次級(jí)管下部有次級(jí)管插座孔并固定安裝有線纜插座，電子短節(jié)上部有電短節(jié)插頭孔并固定安裝有線纜插頭，線纜插頭上端固定安裝在線纜插座內(nèi)部，測(cè)控儀器的電源端子通過(guò)線纜插頭、 線纜插座及電纜與旋變次級(jí)線圈電連接在一起；電子短節(jié)下部對(duì)應(yīng)液壓推力裝置的位置分別有電短節(jié)電纜孔并安裝有連接測(cè)控儀器輸出端子與下方電動(dòng)機(jī)接線端子的控制線纜。上述液壓推力裝置可包括液壓座體、密封蓋板和膠囊；液壓座體的上部有連接軸頸，連接軸頸的上端面上有上沉孔并固定安裝有連接器，連接軸頸的外側(cè)面上有不少于一個(gè)的軸頸密封槽并安裝有軸頸密封圈，對(duì)應(yīng)電短節(jié)電纜孔下端位置的電子短節(jié)下端面上分別有與連接軸頸相配合的電短節(jié)下沉孔，連接軸頸固定安裝在電短節(jié)下沉孔內(nèi)，控制線纜下端與連接器電連接在一起；液壓座體的中部右側(cè)有儲(chǔ)油坑環(huán)臺(tái)，儲(chǔ)油坑環(huán)臺(tái)的內(nèi)腔與液壓座體之間形成儲(chǔ)油凹坑，液壓座體的下部右側(cè)有塞孔環(huán)臺(tái)，塞孔環(huán)臺(tái)的內(nèi)腔與液壓座體之間形成柱塞腔孔，密封蓋板固定安裝在儲(chǔ)油坑環(huán)臺(tái)上，密封蓋板的左側(cè)有凹腔并與儲(chǔ)油凹坑一起形成密閉的儲(chǔ)油腔；儲(chǔ)油凹坑的底面上部通過(guò)螺釘固定安裝有電機(jī)座，電動(dòng)機(jī)上部固定安裝在電機(jī)座上，電動(dòng)機(jī)的下部有動(dòng)力輸出軸并通過(guò)聯(lián)軸器與液壓泵上部的動(dòng)力輸入軸連接在一起，液壓泵下部固定安裝有溢流閥，溢流閥的左部固定安裝在儲(chǔ)油凹坑的底面下部；柱塞腔孔內(nèi)安裝有能夠向右伸出的推力柱塞，能夠使推力柱塞左移復(fù)位的膠囊套裝在推力柱塞外側(cè)，膠囊的右端固定在推力柱塞右部外側(cè)，膠囊的左端固定安裝在塞孔環(huán)臺(tái)外側(cè)，膠囊的內(nèi)壁、柱塞外側(cè)及塞孔環(huán)臺(tái)上部之間形成緩沖腔；液壓座體的下部體內(nèi)有連通液壓泵的出液口與柱塞腔孔左端的工作油道，液壓座體的下部體內(nèi)有連通儲(chǔ)油腔與緩沖腔的輔助油道，溢流閥的上端有進(jìn)液閥口并與液壓泵下端的出液口相連通，溢流閥的下端有與儲(chǔ)油腔相連通的泄壓閥口，溢流閥的左端面上有與工作油道相連通的出液閥口 ；對(duì)應(yīng)連接器下部的液壓座體內(nèi)部有座體線纜孔，座體線纜孔的下端與儲(chǔ)油腔相連通并安裝有座體插頭，連接器通過(guò)座體插頭及電纜與電動(dòng)機(jī)的接線端子電連接在一起。上述上部軸承下方的中心管外部可有外花鍵，旋變初級(jí)管的內(nèi)腔壁上有與外花鍵相配合的內(nèi)花鍵，旋變初級(jí)管通過(guò)內(nèi)花鍵和外花鍵固定安裝在中心管外部，對(duì)應(yīng)旋變初級(jí)管下端位置的中心管外部固定安裝有限制旋變初級(jí)管下移的卡簧。上述上部軸承和下部軸承可為硬質(zhì)合金滑動(dòng)軸承。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，其通過(guò)鉆井泥漿帶動(dòng)葉輪使泥漿發(fā)電機(jī)發(fā)電，通過(guò)旋變裝置帶動(dòng)測(cè)控儀器工作，來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓推力裝置的推力柱塞使推力板伸出，產(chǎn)生指向井斜低邊的側(cè)向力來(lái)防斜，具有安全可靠、使用壽命長(zhǎng)、簡(jiǎn)便、高效的特點(diǎn)。

附圖1為本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為附圖1中液壓推力裝置的剖視放大結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的編碼分別為1為中心管，2為下接頭，3為本體，4為測(cè)控儀器，5為推力板，6為推板安裝腔，7為液推凹腔，8為電動(dòng)機(jī)，9為液壓泵，10為推力柱塞，11為插頭沉孔， 12為電纜插頭，13為短鉆鋌，14為鉆鋌腔，15為鉆鋌上螺紋，16為心管腔，17為葉輪，18為泥漿發(fā)電機(jī)，19為電纜接頭，20為電纜頭腔，21為心管外環(huán)臺(tái)，22為下接外環(huán)臺(tái)，23為上軸承內(nèi)圈，24為上軸承外圈，25為上外圈凸臺(tái)，26為上圈外螺紋，27為下軸承內(nèi)圈，28為下軸承外圈，29為下圈外螺紋，30為下外圈凸臺(tái)，31為本體內(nèi)環(huán)臺(tái)，32為本體外凸臺(tái)，33為旋變初級(jí)管，34為旋變次級(jí)管，35為旋變初級(jí)線圈，36為旋變次級(jí)線圈，37為壓環(huán)，38為電子短節(jié)，39為定位銷釘，40為心管線纜孔，41為線纜插針，42為線纜插座，43為線纜插頭，44為液壓座體，45為密封蓋板，46為膠囊，47為連接軸頸，48為連接器，49為電短節(jié)下沉孔，50 為儲(chǔ)油凹坑，51為儲(chǔ)油坑環(huán)臺(tái)，52為柱塞腔孔，53為塞孔環(huán)臺(tái)，54為儲(chǔ)油腔，55為電機(jī)座， 56為聯(lián)軸器，57為溢流閥，58為緩沖腔，59為工作油道，60為輔助油道，61為座體線纜孔， 62為座體插頭，63為外花鍵，64為卡簧。
具體實(shí)施方式
7[0016]本實(shí)用新型不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案與實(shí)際情況來(lái)確定具體的實(shí)施方式。在本實(shí)用新型中，為了便于描述，各部件的相對(duì)位置關(guān)系的描述均是根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖的布圖方式來(lái)進(jìn)行描述的，如前、后、上、下、左、右等的位置關(guān)系是依據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖的布圖方向來(lái)確定的。下面結(jié)合最佳實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述如附圖1、2所示，該垂直鉆井工具包括中心管1、下接頭2、上部軸承、下部軸承、本體3、旋變裝置、測(cè)控儀器4、推力板5和液壓推力裝置；中心管1下部固定安裝有下接頭2， 中心管1外側(cè)上部安裝有上部軸承，下接頭2外部安裝有下部軸承，本體3通過(guò)上部軸承和下部軸承安裝在中心管1外部并能夠相對(duì)中心管1轉(zhuǎn)動(dòng)，本體3上部?jī)?nèi)腔內(nèi)安裝有旋變裝置和測(cè)控儀器4，本體3下部外側(cè)有不少于三個(gè)的推板安裝腔6，推板安裝腔6內(nèi)分別鉸接安裝有推力板5，對(duì)應(yīng)推力板5下部的各推板安裝腔6底面上分別有液推凹腔7，液推凹腔 7內(nèi)安裝有能夠使內(nèi)部液壓油密閉循環(huán)的液壓推力裝置，液壓推力裝置包括電動(dòng)機(jī)8、液壓泵9和能夠使推力板5下部伸出推板安裝腔6的推力柱塞10，中心管1上端有插頭沉孔11 并固定安裝有能夠與上方電源相連接的電纜插頭12，電纜插頭12通過(guò)旋變裝置與能夠分別控制各電動(dòng)機(jī)8的測(cè)控儀器4電連接在一起，測(cè)控儀器4分別與各電動(dòng)機(jī)8電連接在一起。液壓推力裝置內(nèi)部的液壓油密閉循環(huán)，能夠防止外界砂石灰塵進(jìn)入液壓油，增加其工作可靠性并延長(zhǎng)其使用壽命；旋變裝置能夠使運(yùn)動(dòng)部件完全隔離，避免動(dòng)密封處液體出現(xiàn)泄露，進(jìn)一步增加其可靠性；當(dāng)測(cè)控儀器4測(cè)量到井斜時(shí)，控制電動(dòng)機(jī)8的轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的液壓泵9工作，使井眼高邊的推力柱塞10伸出并推動(dòng)推力板5使其與井壁接觸，從而在井眼高邊產(chǎn)生一個(gè)指向低邊的鉆頭側(cè)向力，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制井斜，實(shí)現(xiàn)垂直鉆井?？筛鶕?jù)實(shí)際需要，對(duì)上述垂直鉆井工具作進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)如附圖1所示，中心管1的上部固定有內(nèi)部裝有供電裝置的短鉆鋌13 ；短鉆鋌13 的內(nèi)部有鉆鋌腔14，鉆鋌腔14的上部?jī)?nèi)壁上有鉆鋌上螺紋15，鉆鋌腔14的下部?jī)?nèi)壁上有鉆鋌下螺紋，中心管1的內(nèi)部有心管腔16，中心管1的上部外側(cè)有心管上螺紋，短鉆鋌13通過(guò)鉆鋌下螺紋和心管上螺紋固定安裝在中心管1上部；供電裝置包括葉輪17、泥漿發(fā)電機(jī) 18和電纜接頭19，葉輪17的外殼固定安裝在鉆鋌腔14的上部?jī)?nèi)壁上，泥漿發(fā)電機(jī)18固定安裝在葉輪17下部，葉輪17的葉片固定安裝在泥漿發(fā)電機(jī)18的驅(qū)動(dòng)軸上并能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，電纜接頭19固定在鉆鋌腔14下部，電纜接頭19的內(nèi)部有電纜頭腔20，泥漿發(fā)電機(jī)18的下部固定在電纜接頭19上部，鉆鋌腔14上端通過(guò)葉輪17的葉片間隙、泥漿發(fā)電機(jī)18外側(cè)和鉆鋌腔14間的環(huán)空、電纜頭腔20與心管腔16相連通。由于鉆井泥漿的排量穩(wěn)定，通過(guò)鉆井泥漿帶動(dòng)葉輪17使泥漿發(fā)電機(jī)18發(fā)電，能夠獲得穩(wěn)定可靠的電能。如附圖1所示，中心管1的上部外側(cè)有心管外環(huán)臺(tái)21，中心管1的下部外側(cè)有心管下螺紋，下接頭2通過(guò)心管下螺紋固定安裝在中心管1下部，下接頭2的外側(cè)下部有下接外環(huán)臺(tái)22 ；上部軸承包括上軸承內(nèi)圈23和上軸承外圈24，上軸承內(nèi)圈23下部套裝在上軸承外圈M內(nèi)部并能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)，上軸承內(nèi)圈23的內(nèi)腔壁上部有螺紋并通過(guò)螺紋固定安裝在心管外環(huán)臺(tái)21下方的中心管1外部，上軸承內(nèi)圈23的上端面頂緊在心管外環(huán)臺(tái)21的下端面上，上軸承外圈M的上部外側(cè)有上外圈凸臺(tái)25，上軸承外圈M的下部外側(cè)有上圈外螺紋 26，本體3上部套裝在上軸承外圈M下部外側(cè)并通過(guò)上圈外螺紋沈固定安裝在上軸承外
8圈M上，本體3的上端面頂緊在上外圈凸臺(tái)25的下端面上；下部軸承包括下軸承內(nèi)圈27 和下軸承外圈觀，下軸承內(nèi)圈27上部套裝在下軸承外圈觀內(nèi)部并能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)，下軸承內(nèi)圈27的內(nèi)腔壁下部有螺紋并通過(guò)螺紋固定安裝在下接外環(huán)臺(tái)22上方的下接頭2外部，下軸承內(nèi)圈27的下端面頂緊在下接外環(huán)臺(tái)22的上端面上，下軸承外圈觀的上部外側(cè)有下圈外螺紋四，下軸承外圈28的下部外側(cè)有下外圈凸臺(tái)30，本體3下部套裝在下軸承外圈28 上部外側(cè)并通過(guò)下圈外螺紋四固定安裝在下軸承外圈觀上，本體3的下端面頂緊在下外圈凸臺(tái)30的上端面上。上部軸承和下部軸承分別通過(guò)上外圈凸臺(tái)25和下外圈凸臺(tái)30對(duì)本體3進(jìn)行軸向限位，本體3相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)更加平穩(wěn)，不但減小了振動(dòng)還能夠延長(zhǎng)上部軸承和下部軸承的使用壽命，進(jìn)一步提高本實(shí)用新型工作時(shí)的可靠性。如附圖1所示，本體3的中部?jī)?nèi)腔壁上有本體內(nèi)環(huán)臺(tái)31，本體3通過(guò)本體內(nèi)環(huán)臺(tái) 31套裝在中心管1外部，對(duì)應(yīng)本體內(nèi)環(huán)臺(tái)31位置的本體3外部沿圓周均勻分布有本體外凸臺(tái)32，各本體外凸臺(tái)32內(nèi)部分別有推板安裝腔6，推力板5上部有銷軸孔，推力板5通過(guò)圓柱銷和銷軸孔鉸接在推板安裝腔6側(cè)壁上，推力柱塞10的外端頂緊在推力板5的內(nèi)側(cè)面下部；旋變裝置和測(cè)控儀器4安裝在本體內(nèi)環(huán)臺(tái)31上方的本體3內(nèi)腔內(nèi)，旋變裝置包括旋變初級(jí)管33、旋變次級(jí)管34、旋變初級(jí)線圈35和旋變次級(jí)線圈36，旋變初級(jí)管33套裝在上部軸承下方的中心管1外部并能夠隨中心管1轉(zhuǎn)動(dòng)，旋變初級(jí)管33的外側(cè)有初級(jí)管外環(huán)槽并固定安裝有旋變初級(jí)線圈35，旋變次級(jí)管34通過(guò)壓環(huán)37和電子短節(jié)38固定安裝在本體3 的內(nèi)腔壁上，旋變次級(jí)管；34套裝在旋變初級(jí)管33外部，對(duì)應(yīng)旋變初級(jí)線圈35位置的旋變次級(jí)管34內(nèi)腔壁上有次級(jí)管內(nèi)環(huán)槽并固定安裝有旋變次級(jí)線圈36，電子短節(jié)38下端坐在本體內(nèi)環(huán)臺(tái)31的上端面上，電子短節(jié)38的外側(cè)面上有電短節(jié)環(huán)槽并固定安裝有測(cè)控儀器 4，旋變次級(jí)管34坐在電子短節(jié)38的上端面上并通過(guò)定位銷釘39與電子短節(jié)38固定連接在一起，壓環(huán)37的上端頂緊在上軸承外圈M的下端面上，壓環(huán)37的下端壓緊在旋變次級(jí)管34的上端面上；中心管1的上部體內(nèi)有與插頭沉孔11相連通的心管線纜孔40和連通心管線纜孔40與壓環(huán)37內(nèi)腔的插針斜孔，插針斜孔內(nèi)安裝有線纜插針41，旋變初級(jí)線圈35 通過(guò)線纜插針41和電纜與上方的電纜插頭12電連接在一起；旋變次級(jí)管34下部有次級(jí)管插座孔并固定安裝有線纜插座42，電子短節(jié)38上部有電短節(jié)插頭孔并固定安裝有線纜插頭43，線纜插頭43上端固定安裝在線纜插座42內(nèi)部，測(cè)控儀器4的電源端子通過(guò)線纜插頭 43、線纜插座42及電纜與旋變次級(jí)線圈36電連接在一起；電子短節(jié)38下部對(duì)應(yīng)液壓推力裝置的位置分別有電短節(jié)電纜孔并安裝有連接測(cè)控儀器4輸出端子與下方電動(dòng)機(jī)8接線端子的控制線纜。電能通過(guò)旋變初級(jí)線圈35和旋變次級(jí)線圈36之間的電磁耦合傳給電子短節(jié)38上固定的測(cè)控儀器4，由于旋變初級(jí)線圈35和旋變次級(jí)線圈36為無(wú)接觸傳輸，因此工作可靠性高、壽命長(zhǎng)，測(cè)控儀器4根據(jù)井斜情況控制某一個(gè)或某兩個(gè)液壓推力裝置工作并驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的推力柱塞10伸出，推力柱塞10推動(dòng)推力板5與井壁接觸，從而產(chǎn)生一個(gè)指向井斜低邊的側(cè)向力，達(dá)到防斜的效果。如附圖1、2所示，液壓推力裝置包括液壓座體44、密封蓋板45和膠囊46 ；液壓座體44的上部有連接軸頸47，連接軸頸47的上端面上有上沉孔并固定安裝有連接器48，連接軸頸47的外側(cè)面上有不少于一個(gè)的軸頸密封槽并安裝有軸頸密封圈，對(duì)應(yīng)電短節(jié)電纜孔下端位置的電子短節(jié)38下端面上分別有與連接軸頸47相配合的電短節(jié)下沉孔49，連接軸頸47固定安裝在電短節(jié)下沉孔49內(nèi)，控制線纜下端與連接器48電連接在一起；液壓座
9體44的中部右側(cè)有儲(chǔ)油坑環(huán)臺(tái)51，儲(chǔ)油坑環(huán)臺(tái)51的內(nèi)腔與液壓座體44之間形成儲(chǔ)油凹坑50，液壓座體44的下部右側(cè)有塞孔環(huán)臺(tái)53，塞孔環(huán)臺(tái)53的內(nèi)腔與液壓座體44之間形成柱塞腔孔52，密封蓋板45固定安裝在儲(chǔ)油坑環(huán)臺(tái)51上，密封蓋板45的左側(cè)有凹腔并與儲(chǔ)油凹坑50 —起形成密閉的儲(chǔ)油腔M ；儲(chǔ)油凹坑50的底面上部通過(guò)螺釘固定安裝有電機(jī)座 55，電動(dòng)機(jī)8上部固定安裝在電機(jī)座55上，電動(dòng)機(jī)8的下部有動(dòng)力輸出軸并通過(guò)聯(lián)軸器56 與液壓泵9上部的動(dòng)力輸入軸連接在一起，液壓泵9下部固定安裝有溢流閥57，溢流閥57 的左部固定安裝在儲(chǔ)油凹坑50的底面下部；柱塞腔孔52內(nèi)安裝有能夠向右伸出的推力柱塞10，能夠使推力柱塞10左移復(fù)位的膠囊46套裝在推力柱塞10外側(cè)，膠囊46的右端固定在推力柱塞10右部外側(cè)，膠囊46的左端固定安裝在塞孔環(huán)臺(tái)53外側(cè)，膠囊46的內(nèi)壁、 柱塞10外側(cè)及塞孔環(huán)臺(tái)53上部之間形成緩沖腔58 ；液壓座體44的下部體內(nèi)有連通液壓泵9的出液口與柱塞腔孔52左端的工作油道59，液壓座體44的下部體內(nèi)有連通儲(chǔ)油腔M 與緩沖腔58的輔助油道60，溢流閥57的上端有進(jìn)液閥口并與液壓泵9下端的出液口相連通，溢流閥57的下端有與儲(chǔ)油腔M相連通的泄壓閥口，溢流閥57的左端面上有與工作油道59相連通的出液閥口 ；對(duì)應(yīng)連接器48下部的液壓座體44內(nèi)部有座體線纜孔61，座體線纜孔61的下端與儲(chǔ)油腔M相連通并安裝有座體插頭62，連接器48通過(guò)座體插頭62及電纜與電動(dòng)機(jī)8的接線端子電連接在一起。座體插頭62和膠囊46使液壓油在密閉的儲(chǔ)油腔 54、液壓泵9內(nèi)腔、工作油道59、輔助油道60和緩沖腔58內(nèi)循環(huán)，避免外界砂石、塵土的污
^fe ο如附圖1所示，上部軸承下方的中心管1外部有外花鍵63，旋變初級(jí)管33的內(nèi)腔壁上有與外花鍵63相配合的內(nèi)花鍵，旋變初級(jí)管33通過(guò)內(nèi)花鍵和外花鍵63固定安裝在中心管1外部，對(duì)應(yīng)旋變初級(jí)管33下端位置的中心管1外部固定安裝有限制旋變初級(jí)管33 下移的卡簧64。內(nèi)花鍵和外花鍵63連接便于拆卸，方便維修。如附圖1所示，上部軸承和下部軸承為硬質(zhì)合金滑動(dòng)軸承。硬質(zhì)合金滑動(dòng)軸承的使用壽命長(zhǎng)、工作更加可靠。以上技術(shù)特征構(gòu)成了本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和最佳實(shí)施效果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要的技術(shù)特征，來(lái)滿足不同情況的需求。本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的工作過(guò)程是首先，鉆井泥漿由鉆鋌腔14的上端排入心管腔16時(shí)，鉆井泥漿帶動(dòng)葉輪17轉(zhuǎn)動(dòng)使泥漿發(fā)電機(jī)18發(fā)電；接著，電能通過(guò)電纜接頭19、 電纜插頭12、心管線纜孔40內(nèi)的電纜、線纜插針41使旋變初級(jí)線圈35勵(lì)磁，旋變次級(jí)線圈 36因電磁耦合產(chǎn)生電能，產(chǎn)生的電能通過(guò)線纜插座42、線纜插頭43帶動(dòng)測(cè)控儀器4工作， 測(cè)控儀器4通過(guò)電短節(jié)下沉孔49內(nèi)的連接器48使電動(dòng)機(jī)8帶動(dòng)液壓泵9工作，產(chǎn)生的高壓液壓油通過(guò)工作油道59和柱塞腔孔52使推力柱塞10右移伸出，推力柱塞10推動(dòng)推力板5的下部，推力板5繞其上端的圓柱銷轉(zhuǎn)動(dòng)，推力板5伸出至推板安裝腔6外部并與井壁接觸，從而產(chǎn)生一個(gè)指向井斜低邊側(cè)向力，達(dá)到防斜的效果；最后，當(dāng)液壓泵9停止工作時(shí)， 工作油道59和柱塞腔孔52內(nèi)的液壓油回到儲(chǔ)油腔M內(nèi)，膠囊46的彈力使推力柱塞10左移復(fù)位，推力板5的下部回到推板安裝腔6內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種垂直鉆井工具，其特征在于包括中心管、下接頭、上部軸承、下部軸承、本體、旋變裝置、測(cè)控儀器、推力板和液壓推力裝置；中心管下部固定安裝有下接頭，中心管外側(cè)上部安裝有上部軸承，下接頭外部安裝有下部軸承，本體通過(guò)上部軸承和下部軸承安裝在中心管外部并能夠相對(duì)中心管轉(zhuǎn)動(dòng)，本體上部?jī)?nèi)腔內(nèi)安裝有旋變裝置和測(cè)控儀器，本體下部外側(cè)有不少于三個(gè)的推板安裝腔，推板安裝腔內(nèi)分別鉸接安裝有推力板，對(duì)應(yīng)推力板下部的各推板安裝腔底面上分別有液推凹腔，液推凹腔內(nèi)安裝有能夠使內(nèi)部液壓油密閉循環(huán)的液壓推力裝置，液壓推力裝置包括電動(dòng)機(jī)、液壓泵和能夠使推力板下部伸出推板安裝腔的推力柱塞，中心管上端有插頭沉孔并固定安裝有能夠與上方電源相連接的電纜插頭，電纜插頭通過(guò)旋變裝置與能夠分別控制各電動(dòng)機(jī)的測(cè)控儀器電連接在一起，測(cè)控儀器分別與各電動(dòng)機(jī)電連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直鉆井工具，其特征在于中心管的上部固定有內(nèi)部裝有供電裝置的短鉆鋌；短鉆鋌的內(nèi)部有鉆鋌腔，鉆鋌腔的上部?jī)?nèi)壁上有鉆鋌上螺紋，鉆鋌腔的下部?jī)?nèi)壁上有鉆鋌下螺紋，中心管的內(nèi)部有心管腔，中心管的上部外側(cè)有心管上螺紋，短鉆鋌通過(guò)鉆鋌下螺紋和心管上螺紋固定安裝在中心管上部；供電裝置包括葉輪、泥漿發(fā)電機(jī)和電纜接頭，葉輪的外殼固定安裝在鉆鋌腔的上部?jī)?nèi)壁上，泥漿發(fā)電機(jī)固定安裝在葉輪下部， 葉輪的葉片固定安裝在泥漿發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上并能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，電纜接頭固定在鉆鋌腔下部， 電纜接頭的內(nèi)部有電纜頭腔，泥漿發(fā)電機(jī)的下部固定在電纜接頭上部，鉆鋌腔上端通過(guò)葉輪的葉片間隙、泥漿發(fā)電機(jī)外側(cè)和鉆鋌腔間的環(huán)空、電纜頭腔與心管腔相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的垂直鉆井工具，其特征在于中心管的上部外側(cè)有心管外環(huán)臺(tái)，中心管的下部外側(cè)有心管下螺紋，下接頭通過(guò)心管下螺紋固定安裝在中心管下部， 下接頭的外側(cè)下部有下接外環(huán)臺(tái)；上部軸承包括上軸承內(nèi)圈和上軸承外圈，上軸承內(nèi)圈下部套裝在上軸承外圈內(nèi)部并能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)，上軸承內(nèi)圈的內(nèi)腔壁上部有螺紋并通過(guò)螺紋固定安裝在心管外環(huán)臺(tái)下方的中心管外部，上軸承內(nèi)圈的上端面頂緊在心管外環(huán)臺(tái)的下端面上，上軸承外圈的上部外側(cè)有上外圈凸臺(tái)，上軸承外圈的下部外側(cè)有上圈外螺紋，本體上部套裝在上軸承外圈下部外側(cè)并通過(guò)上圈外螺紋固定安裝在上軸承外圈上，本體的上端面頂緊在上外圈凸臺(tái)的下端面上；下部軸承包括下軸承內(nèi)圈和下軸承外圈，下軸承內(nèi)圈上部套裝在下軸承外圈內(nèi)部并能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)，下軸承內(nèi)圈的內(nèi)腔壁下部有螺紋并通過(guò)螺紋固定安裝在下接外環(huán)臺(tái)上方的下接頭外部，下軸承內(nèi)圈的下端面頂緊在下接外環(huán)臺(tái)的上端面上， 下軸承外圈的上部外側(cè)有下圈外螺紋，下軸承外圈的下部外側(cè)有下外圈凸臺(tái)，本體下部套裝在下軸承外圈上部外側(cè)并通過(guò)下圈外螺紋固定安裝在下軸承外圈上，本體的下端面頂緊在下外圈凸臺(tái)的上端面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直鉆井工具，其特征在于本體的中部?jī)?nèi)腔壁上有本體內(nèi)環(huán)臺(tái)，本體通過(guò)本體內(nèi)環(huán)臺(tái)套裝在中心管外部，對(duì)應(yīng)本體內(nèi)環(huán)臺(tái)位置的本體外部沿圓周均勻分布有本體外凸臺(tái)，各本體外凸臺(tái)內(nèi)部分別有推板安裝腔，推力板上部有銷軸孔，推力板通過(guò)圓柱銷和銷軸孔鉸接在推板安裝腔側(cè)壁上，推力柱塞的外端頂緊在推力板的內(nèi)側(cè)面下部；旋變裝置和測(cè)控儀器安裝在本體內(nèi)環(huán)臺(tái)上方的本體內(nèi)腔內(nèi)，旋變裝置包括旋變初級(jí)管、 旋變次級(jí)管、旋變初級(jí)線圈和旋變次級(jí)線圈，旋變初級(jí)管套裝在上部軸承下方的中心管外部并能夠隨中心管轉(zhuǎn)動(dòng)，旋變初級(jí)管的外側(cè)有初級(jí)管外環(huán)槽并固定安裝有旋變初級(jí)線圈， 旋變次級(jí)管通過(guò)壓環(huán)和電子短節(jié)固定安裝在本體的內(nèi)腔壁上，旋變次級(jí)管套裝在旋變初級(jí)管外部，對(duì)應(yīng)旋變初級(jí)線圈位置的旋變次級(jí)管內(nèi)腔壁上有次級(jí)管內(nèi)環(huán)槽并固定安裝有旋變次級(jí)線圈，電子短節(jié)下端坐在本體內(nèi)環(huán)臺(tái)的上端面上，電子短節(jié)的外側(cè)面上有電短節(jié)環(huán)槽并固定安裝有測(cè)控儀器，旋變次級(jí)管坐在電子短節(jié)的上端面上并通過(guò)定位銷釘與電子短節(jié)固定連接在一起，壓環(huán)的上端頂緊在上軸承外圈的下端面上，壓環(huán)的下端壓緊在旋變次級(jí)管的上端面上；中心管的上部體內(nèi)有與插頭沉孔相連通的心管線纜孔和連通心管線纜孔與壓環(huán)內(nèi)腔的插針斜孔，插針斜孔內(nèi)安裝有線纜插針，旋變初級(jí)線圈通過(guò)線纜插針和電纜與上方的電纜插頭電連接在一起；旋變次級(jí)管下部有次級(jí)管插座孔并固定安裝有線纜插座， 電子短節(jié)上部有電短節(jié)插頭孔并固定安裝有線纜插頭，線纜插頭上端固定安裝在線纜插座內(nèi)部，測(cè)控儀器的電源端子通過(guò)線纜插頭、線纜插座及電纜與旋變次級(jí)線圈電連接在一起； 電子短節(jié)下部對(duì)應(yīng)液壓推力裝置的位置分別有電短節(jié)電纜孔并安裝有連接測(cè)控儀器輸出端子與下方電動(dòng)機(jī)接線端子的控制線纜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直鉆井工具，其特征在于液壓推力裝置包括液壓座體、密封蓋板和膠囊；液壓座體的上部有連接軸頸，連接軸頸的上端面上有上沉孔并固定安裝有連接器，連接軸頸的外側(cè)面上有不少于一個(gè)的軸頸密封槽并安裝有軸頸密封圈，對(duì)應(yīng)電短節(jié)電纜孔下端位置的電子短節(jié)下端面上分別有與連接軸頸相配合的電短節(jié)下沉孔，連接軸頸固定安裝在電短節(jié)下沉孔內(nèi)，控制線纜下端與連接器電連接在一起；液壓座體的中部右側(cè)有儲(chǔ)油坑環(huán)臺(tái)，儲(chǔ)油坑環(huán)臺(tái)的內(nèi)腔與液壓座體之間形成儲(chǔ)油凹坑，液壓座體的下部右側(cè)有塞孔環(huán)臺(tái)，塞孔環(huán)臺(tái)的內(nèi)腔與液壓座體之間形成柱塞腔孔，密封蓋板固定安裝在儲(chǔ)油坑環(huán)臺(tái)上，密封蓋板的左側(cè)有凹腔并與儲(chǔ)油凹坑一起形成密閉的儲(chǔ)油腔；儲(chǔ)油凹坑的底面上部通過(guò)螺釘固定安裝有電機(jī)座，電動(dòng)機(jī)上部固定安裝在電機(jī)座上，電動(dòng)機(jī)的下部有動(dòng)力輸出軸并通過(guò)聯(lián)軸器與液壓泵上部的動(dòng)力輸入軸連接在一起，液壓泵下部固定安裝有溢流閥，溢流閥的左部固定安裝在儲(chǔ)油凹坑的底面下部；柱塞腔孔內(nèi)安裝有能夠向右伸出的推力柱塞，能夠使推力柱塞左移復(fù)位的膠囊套裝在推力柱塞外側(cè)，膠囊的右端固定在推力柱塞右部外側(cè)，膠囊的左端固定安裝在塞孔環(huán)臺(tái)外側(cè)，膠囊的內(nèi)壁、柱塞外側(cè)及塞孔環(huán)臺(tái)上部之間形成緩沖腔；液壓座體的下部體內(nèi)有連通液壓泵的出液口與柱塞腔孔左端的工作油道，液壓座體的下部體內(nèi)有連通儲(chǔ)油腔與緩沖腔的輔助油道，溢流閥的上端有進(jìn)液閥口并與液壓泵下端的出液口相連通，溢流閥的下端有與儲(chǔ)油腔相連通的泄壓閥口，溢流閥的左端面上有與工作油道相連通的出液閥口 ；對(duì)應(yīng)連接器下部的液壓座體內(nèi)部有座體線纜孔， 座體線纜孔的下端與儲(chǔ)油腔相連通并安裝有座體插頭，連接器通過(guò)座體插頭及電纜與電動(dòng)機(jī)的接線端子電連接在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直鉆井工具，其特征在于上部軸承下方的中心管外部有外花鍵，旋變初級(jí)管的內(nèi)腔壁上有與外花鍵相配合的內(nèi)花鍵，旋變初級(jí)管通過(guò)內(nèi)花鍵和外花鍵固定安裝在中心管外部，對(duì)應(yīng)旋變初級(jí)管下端位置的中心管外部固定安裝有限制旋變初級(jí)管下移的卡簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的垂直鉆井工具，其特征在于上部軸承下方的中心管外部有外花鍵，旋變初級(jí)管的內(nèi)腔壁上有與外花鍵相配合的內(nèi)花鍵，旋變初級(jí)管通過(guò)內(nèi)花鍵和外花鍵固定安裝在中心管外部，對(duì)應(yīng)旋變初級(jí)管下端位置的中心管外部固定安裝有限制旋變初級(jí)管下移的卡簧。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的垂直鉆井工具，其特征在于上部軸承和下部軸承為硬質(zhì)合金滑動(dòng)軸承。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直鉆井工具，其特征在于上部軸承和下部軸承為硬質(zhì)合金滑動(dòng)軸承。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的垂直鉆井工具，其特征在于上部軸承和下部軸承為硬質(zhì)合金滑動(dòng)軸承。
專利摘要本實(shí)用新型涉及石油天然氣鉆井配套裝置技術(shù)領(lǐng)域，是一種垂直鉆井工具，其包括中心管、下接頭、上部軸承、下部軸承、本體、旋變裝置、測(cè)控儀器、推力板和液壓推力裝置；中心管下部固定安裝有下接頭，中心管外側(cè)上部安裝有上部軸承，下接頭外部安裝有下部軸承，本體通過(guò)上部軸承和下部軸承安裝在中心管外部并能夠相對(duì)中心管轉(zhuǎn)動(dòng)，本體上部?jī)?nèi)腔內(nèi)安裝有旋變裝置和測(cè)控儀器。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，其通過(guò)鉆井泥漿帶動(dòng)葉輪使泥漿發(fā)電機(jī)發(fā)電，通過(guò)旋變裝置帶動(dòng)測(cè)控儀器工作，來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓推力裝置的推力柱塞使推力板伸出，產(chǎn)生指向井斜低邊的側(cè)向力來(lái)防斜，具有安全可靠、使用壽命長(zhǎng)、簡(jiǎn)便、高效的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16J15/16GK202227985SQ20112035895
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者艾才云 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司