自動防斜鑽井鑽具的製作方法
2023-05-26 16:25:26 2
專利名稱：自動防斜鑽井鑽具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自動防斜鑽井鑽具，尤其是一種通過在鑽鋌體上設置偏心機構，能夠自動利用液壓力量來防止井眼偏斜的鑽井鑽具。
背景技術：
鑽井是石油天然氣等地下資源勘探開發的基本手段，直井防斜打直是鑽井現場經常碰到的技術難題之一。在打直井時，如果井斜過大，會使井眼偏離地下設計目標，打亂油氣田開發的布局。在斜井內，鑽柱易靠在井壁一側，旋轉時發生嚴重摩擦，易使鑽柱磨損和折斷，也可能造成井壁坍塌及鍵槽卡鑽等事故。井斜超標也會影響固井質量，井斜過大會直接影響井下的分層開採、注水工作的正常進行，對抽油井也常引起油管和抽油杆的磨損和折斷。所以，井斜超標對油氣田的勘探與開發都有很大危害。
而目前的鑽具，包括鐘擺鑽具、塔式鑽具、滿眼鑽具、偏軸鑽具等主要靠鑽柱本身的重量來產生降斜力，在井斜角很小時，降斜力一般很小，在有些區塊鑽井時不能滿足防斜的要求。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能夠自動利用液壓力量來產生降斜力，從而防止井眼偏斜的鑽井鑽具。
為了實現上述目的，本實用新型提供了一種自動防斜鑽井鑽具，包括鑽鋌體，其中還包括偏心套筒，該偏心套筒軸向固定套設在所述鑽鋌體上，該偏心套筒一端部的內壁上設有一環槽，並且該端部上位於薄邊處還沿軸向延伸設有一貼合在所述鑽鋌體外側的凸臺，該凸臺內設有一與所述環槽貫通的兩端封閉的弧形槽；所述鑽鋌體上與所述環槽對應處設有與該鑽鋌體內腔貫通的通孔；所述鑽鋌體上與所述弧形槽對應處設有導流孔；所述鑽鋌體上還設有一活塞腔，該活塞腔的底部通過所述鑽鋌體的殼體內設置的流道與所述導流孔連通；所述活塞腔內匹配設有一活塞。
本實用新型利用不倒翁原理和千斤頂原理，當井斜角超過一定數值時，活塞在液壓作用下在井眼高邊處伸出，頂在井壁上，將鑽頭推向井眼低邊處，從而將井斜降下來，使井眼不會偏離地下設計目標，達到油氣田開發的布局設計要求，鑽柱在旋轉時，不會因發生嚴重摩擦而磨損和折斷，也不會造成井壁坍塌及鍵槽卡鑽等事故，同時，也不會影響井下的分層開採、注水工作的正常進行，對抽油井來說，也不會引起油管和抽油杆的磨損和折斷。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本實用新型實施例的剖視圖；圖2為圖1液壓控制部位局部放大圖；圖3為本實用新型實施例中鑽鋌體、活塞、螺栓的剖視圖；圖4為本實用新型實施例中偏心套筒的剖視圖。
圖中1鑽鋌體11鑽鋌體內腔 12通孔 13導流孔14流道 15活塞腔 16軌道槽2偏心套筒21環槽 22半環槽 23凸臺 24軌道槽3鋼球 4活塞 41限位槽5螺栓具體實施方式
如圖1、圖2所示，圖1為本實用新型實施例的剖視圖，圖2為圖1液壓控制部位局部放大圖，偏心套筒2上的軌道槽與鑽鋌體1上的軌道槽相配合組成的圓環中設有多個鋼球3，偏心套筒2藉助多個鋼球3軸向固定套設在鑽鋌體1上。偏心套筒2一端部的內壁上設有一環槽21，並且該端部上位於薄邊處還沿軸向延伸設有一凸臺23，凸臺23的截面為扇形，扇形的弧度為180度，程半管體形狀，其內設有一與環槽21貫通的且兩端封閉的弧形槽，弧形槽的弧度可為160度，即半環槽22。鑽鋌體1上與環槽21對應處設有與該鑽鋌體內腔11貫通的通孔12，鑽鋌體1上與所述半環槽22對應處設有導流孔13，鑽鋌體1上還設有一活塞腔15，活塞腔15的底部通過鑽鋌體1的殼體內設置的流道14與導流孔13連通，活塞腔15內匹配設有一活塞4。
如圖3、圖4所示，圖3為本實用新型實施例中鑽鋌體、活塞、螺栓的剖視圖，圖4為本實用新型實施例中偏心套筒的剖視圖，偏心套筒2的內壁開設有截面形狀為圓弧形軌道槽24，鑽鋌體1的外表面上也對應開設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設有多個鋼球。活塞4側表面設有限位槽41，鑽鋌體1內設有螺栓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內移動的距離。
鑽井過程中，鑽鋌體1旋轉，由於偏心套筒2與鑽鋌體1之間是通過鋼球3連接，所以偏心套筒2不會隨鑽鋌體1同步旋轉。由於偏心套筒2壁厚不均勻，所以其重心不在鑽鋌體1的中心線上。當井斜角很小，偏心套筒2受到的摩擦力大於偏心套筒2的重力分量時，偏心套筒2在摩擦力的作用下慢慢旋轉；當井斜角達到一定的數值，偏心套筒2的重力分量大於摩擦力時，根據不到翁原理，偏心套筒2停止旋轉，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，由於導流孔13是設在鑽鋌體1上的，導流孔13必然隨著鑽鋌體1一起旋轉，而半環槽22設在偏心套筒2上，因此不旋轉，且半環槽22的弧度為160度，所以導流孔13有時與半環槽22連通，有時在半環槽22的外面與鑽鋌體1外部環空處直接連通。凸臺23設在偏心套筒2的薄邊下端，偏心套筒2的薄邊停在井眼高邊處，所以導流孔13隻有在井眼高邊處才與半環槽22連通，而環槽21與鑽鋌體內腔11是時時連通的，這時活塞腔15經過流道14、導流孔13、半環槽22、環槽21、通孔12與鑽鋌體內腔11連通。由於鑽鋌體內腔11的泥漿壓力高於外部的壓力，根據千斤頂原理，泥漿的液壓力就會作用在活塞4上，將活塞4的前端推出活塞腔15，頂在井壁上，產生的反作用力將鑽頭推向低邊，實現降斜作用。
當導流孔13在井眼的低邊處時，它是直接與外部環空處連通的，活塞腔15也就與外部直接連通，此時活塞4兩面的壓力相同，沒有液壓力作用在它上面，它就會被井壁碰回來。
螺栓5一端在活塞4表面所設的限位槽41內，可限制活塞4活動的距離，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的下埠。
這樣，當鑽鋌體1每旋轉一周，在井眼高邊處就會有液壓力作用在活塞4上，活塞4就會伸出頂在井壁上，產生的反作用力即降斜力作用在鑽頭上一次，將鑽頭推向井眼低邊處，在這種周期性降斜力的作用下，井斜會很快被降下來。
最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍。
權利要求1.一種自動防斜鑽井鑽具，包括鑽鋌體，其特徵在於還包括偏心套筒，該偏心套筒軸向固定套設在所述鑽鋌體上，該偏心套筒一端部的內壁上設有一環槽，並且該端部上位於薄邊處沿軸向延伸設有一貼合在所述鑽鋌體外側的凸臺，該凸臺內設有一與所述環槽貫通的兩端封閉的弧形槽；所述鑽鋌體上與所述環槽對應處設有與該鑽鋌體內腔貫通的通孔；所述鑽鋌體上與所述弧形槽對應處設有導流孔；所述鑽鋌體上還設有一活塞腔，該活塞腔的底部通過所述鑽鋌體的殼體內設置的流道與所述導流孔連通；所述活塞腔內匹配設有一活塞。
2.根據權利要求1所述的自動防斜鑽井鑽具，其特徵在於所述偏心套筒的內壁及所述鑽鋌體的外表面上分別對應開設有截面形狀為圓弧形的圍繞所述鑽鋌體的環形的軌道槽，該軌道槽中設有多個鋼球。
3.根據權利要求1所述的自動防斜鑽井鑽具，其特徵在於所述凸臺截面為扇形。
4.根據權利要求1所述的自動防斜鑽井鑽具，其特徵在於所述活塞表面設有限位槽，所述鑽鋌體內設有一螺栓，該螺栓的端部陷入所述限位槽中。
專利摘要本實用新型涉及一種自動防斜鑽井鑽具，包括鑽鋌體，其中還包括偏心套筒，該偏心套筒軸向固定套設在所述鑽鋌體上，該偏心套筒一端部的內壁上設有一環槽，並且該端部上位於薄邊處還沿軸向延伸設有一貼合在所述鑽鋌體外側的凸臺，該凸臺內設有一與所述環槽貫通的兩端封閉的弧形槽；所述鑽鋌體上與所述環槽對應處設有與該鑽鋌體內腔貫通的通孔，所述鑽鋌體上與所述弧形槽對應處設有導流孔，所述鑽鋌體上還設有一活塞腔，該活塞腔的底部通過所述鑽鋌體的殼體內設置的流道與所述導流孔連通，所述活塞腔內匹配設有一活塞。該鑽具能夠自動利用液壓力量來產生降斜力，從而防止井眼的偏斜。
文檔編號E21B7/04GK2846703SQ20052012815
公開日2006年12月13日 申請日期2005年10月28日 優先權日2005年10月28日
發明者宋執武 申請人:中國石油大學(北京)