定向鑽頭及其配套使用的導向器的製作方法

2023-05-06 16:17:01

專利名稱：定向鑽頭及其配套使用的導向器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鑽井用的定向鑽頭及可與之配套使用的導向器。
現有常規鑽頭包括鑽頭體和牙輪兩部分，在鑽頭體底端設有水眼，這些水眼與鑽頭體內腔連通，工作中，鑽井液通過鑽頭體內腔同時從水眼流出，鑽井液僅起到潤滑鑽頭和攜帶鑽屑的作用，而無定向控制鑽頭行進方向的作用，因此現有鑽頭不具備定向控制能力，在鑽井過程中無法做到防斜打直，無法控制井斜。
本實用新型的目的之一是提供一種能定向控制鑽進方向，在鑽進過程中能防斜打直，控制井斜，提高鑽井速度的定向鑽頭；目的之二是提供一種與定向鑽頭配套使用的導向器。
為達到上述目的，本實用新型的技術解決方案如下一種定向鑽頭，包括鑽頭體2、鑽頭體2底端的水眼4和鑽頭體2內的水道，其特殊之處在於所述鑽頭體2內的水道是與水眼4分別連通的分離水道1。
上述分離水道1為獨立的三條。
上述分離水道1為三條以上。
一種導向器，包括外殼5，其特殊之處在於還包括外殼5內帶有偏心扇形孔14的控制閥盤15和伺服機構，所述伺服機構包括金屬筒10，與外殼固聯的定位環6、扶正座12，軸9，固連於軸9外壁上的偏心重塊8，設置於金屬筒10內兩端的軸承7、11，所述金屬筒10一端穿過定位環6，另一端固定於扶正座12上，軸9軸向設置於金屬筒10內，其一端穿過軸承7，另一端穿過軸承11、扶正座12、控制閥盤15並通過螺母13與控制閥盤15聯結，控制閥盤15與扶正座12間有間隙。
附圖圖面說明如下


圖1是定向鑽頭的局剖結構示意圖；圖2是
圖1的A-A剖視圖；圖3是導向器的結構示意圖。
附圖標記說明如下1-分離水道，2-鑽頭體，3-牙輪，4-水眼，5-外殼，6-定位環，7-軸承，8-偏心重塊，9-軸，10-金屬筒，11-軸承，12-扶正座，13-螺母，14-偏心扇形孔，15-控制閥盤。
下面將結合附圖對本實用新型作進一步詳述參見
圖1、2，一種鑽頭，包括鑽頭體2、鑽頭體2底端的水眼4、鑽頭體2內的水道和牙輪3，所述鑽頭體2內的水道是與水眼4分別連通的分離水道1，也就是說該鑽頭體2內有三條相互獨立的分離水道1。
使用中，當鑽頭內的三個分離水道1分別在固定位置進水時，通過水眼4噴出的鑽井液形成固定方向流場，在井底便會形成不對稱的流場，通過控制三個分離水道中鑽井液的流量大小，即可達到控制鑽井方向的目的。
參見圖3，一種與上述定向鑽頭配套使用的導向器，包括外殼5，還包括外殼5內帶有偏心扇形孔14的控制閥盤15和伺服機構，所說的伺服機構包括金屬筒10，與外殼固聯的定位環6、扶正座12，軸9，固連於軸9外壁上的偏心重塊8，設置於金屬筒10內兩端的軸承7、11，所說金屬筒10一端穿過定位環6定位，另一端固定於扶正座12上，軸9沿著金屬筒10軸向設置於其內，其一端穿過軸承7，另一端穿過軸承11、扶正座12、控制閥盤15並通過螺母13與控制閥盤15聯結，控制閥盤15與扶正座12間有間隙。
安裝時，鑽頭體2上的絲扣部分與導向器的控制閥盤15一端對接。
所說控制閥盤15的偏心扇形孔14與偏心重塊8的位置是相對固定的，兩者的位置可在下井前通過調整螺母13來改變，當鑽頭及導向器接上鑽具下入井中後，在鑽頭旋轉過程中，控制閥盤15的偏心扇形孔14始終處於井眼軸向剖面中井斜低邊或定向的位置不變，鑽進中水眼依次位於偏心扇形孔14的位置。當鑽井液在相關水道中流過時，鑽頭水眼4中射出的向下液流總是形成一固定方向流場，此時攜帶有井底巖屑的上返液流位於與控制閥盤15的偏心扇形孔14的相反方向。在用本方案中的導向器配合定向鑽頭防斜打直或定向鑽進過程中由不對稱定向流場形成的上返液流中的巖屑起到了保護一側井壁、削弱鑽頭側向切削的作用，而對另外一側則起到強化切削的作用，此外巖屑如「楔子」為鑽頭提供了額外的、與流場方向相反的側向力。在用本方案中的導向器配合定向鑽頭定向鑽井過程中，通過調整螺母13來改變偏心扇形孔14與偏心重塊8的相對位置，以達到防斜打直或定向控制的目的。
上述定向鑽頭還可與其它結構形式的導向器配合使用，只要能控制分離水道中鑽井液的流量大小，從而使鑽頭具有導向作用即可。同時，本鑽頭仍可作為普通鑽頭使用。
與現有技術相比，本實用新型的優點如下1、由於本方案中提供的鑽頭中相互分離的鑽井液流道在井底形成不對稱的流場，這樣就可很方便地通過控制不對稱流場的方向來實現控制井斜與定向的目的，賦予鑽頭以新的功能；2、使用本鑽頭防斜打直時，可以加大鑽壓，加快機械鑽速，從而提高鑽井效率；3、結構簡單，製造成本低。
權利要求1.一種定向鑽頭，包括鑽頭體(2)、鑽頭體(2)底端的水眼(4)和鑽頭體(2)內的水道，其特徵在於所述鑽頭體(2)內的水道是與水眼(4)分別連通的分離水道(1)。
2.如權利要求1所述的定向鑽頭，其特徵在於所述分離水道(1)是獨立的三條。
3.如權利要求1所述的定向鑽頭，其特徵在於所述分離水道(1)是三條以上。
4.一種與權利要求1所述定向鑽頭配套使用的導向器，包括外殼(5)，其特徵在於還包括外殼(5)內帶有偏心扇形孔(14)的控制閥盤(15)和伺服機構，所述伺服機構包括金屬筒(10)，與外殼(5)固聯的定位環(6)、扶正座(12)，軸(9)，固連於軸(9)外壁上的偏心重塊(8)，設置於金屬筒(10)內兩端的軸承(7、11)，所述金屬筒(10)一端穿過定位環(6)，另一端固定於扶正座(12)上，軸(9)軸向設置於金屬筒(10)內，其一端穿過軸承(7)，另一端穿過軸承(11)、扶正座(12)、控制閥盤(15)並通過螺母(13)與控制閥盤(15)聯結，控制閥盤(15)與扶正座(12)間有間隙。
專利摘要本實用新型公開了一種鑽井用的定向鑽頭及與之配套使用的導向器。目的是要克服現有鑽頭不具備定向控制能力,在鑽進過程中無法作到防斜打直,無法控制井斜與方位的缺點。提供的技術解決方案包括鑽頭體、鑽頭體底端的水眼和鑽頭體內的水道,其特殊之處在於:所述鑽頭體內的水道是與水眼分別連通的分離水道。只要能控制定向鑽頭體內分離水道中鑽井液的流量大小和調整導向器中偏心扇形孔的位置,即可達到控制鑽進方向的目的,現有各種井下鑽井工具均可與定向鑽頭配套使用。
文檔編號E21B10/60GK2502002SQ0124680
公開日2002年7月24日 申請日期2001年7月16日 優先權日2001年7月16日
發明者傅鑫生 申請人:傅鑫生