一種用于石油天然氣鉆井防斜工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣鉆井工程的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于石油天然氣鉆井防斜工具。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)仍主要使用鐘擺鉆具組合控制井斜，所謂鐘擺鉆具組合，就是利用底部鉆具組合的重力分量進(jìn)行防斜，由于井斜較小時(shí)重力分量很小，因此防斜效果不好，在鉆遇易斜地層時(shí)通常是以犧牲鉆壓甚至“輕壓吊打”來確保井斜控制質(zhì)量，從而使快速鉆進(jìn)與防斜打直的矛盾更加突出。
[0003]為了解決這個(gè)井眼防斜打快的技術(shù)難題，國內(nèi)外推出了自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)，首先利用重力加速度計(jì)傳感器測(cè)量井斜，利用液壓系統(tǒng)產(chǎn)生巨大推力推動(dòng)活塞，在重力加速度計(jì)測(cè)量得到的信號(hào)，引導(dǎo)活塞推靠至上井壁，從而在鉆頭處產(chǎn)生一個(gè)朝向下井壁的力，不斷切削下井壁最終降低井斜。然而，機(jī)電液一體化的自動(dòng)垂鉆系統(tǒng)價(jià)格昂貴，維護(hù)成本高。為降低成本，國內(nèi)也在積極研制機(jī)械式自動(dòng)垂鉆工具，機(jī)械垂鉆工具可以分為兩大部分:一是在鉆柱旋轉(zhuǎn)的工況下使用機(jī)械結(jié)構(gòu)確定出井眼高低邊，二是產(chǎn)生推力使鉆頭向低邊切削的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于使用機(jī)械結(jié)構(gòu)取代了重力加速度計(jì)傳感器，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，成本低。
[0004]中國專利號(hào)為CN1676862A中公開了一種機(jī)械式自動(dòng)垂鉆工具，這是典型的機(jī)械式自動(dòng)垂鉆工具，當(dāng)井斜很小時(shí)，存在嚴(yán)重的缺陷:當(dāng)殼體在鉆柱帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，殼體有通過軸承帶動(dòng)心軸旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，當(dāng)井斜較大時(shí)，配重的重力分量可以產(chǎn)生一個(gè)扭矩以克服軸承處產(chǎn)生的摩擦扭矩，從而使心軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，配重一直處于井眼低邊，從而識(shí)別出井眼的高邊與低變。但是，隨著井斜變小時(shí)，由于配重位置的變化，配重的重力分量產(chǎn)生的扭矩也隨之變小。實(shí)驗(yàn)及理論計(jì)算表明，如果僅靠配重產(chǎn)生的扭矩，當(dāng)井斜角小于4°時(shí)，偏重塊產(chǎn)生的扭矩將不足以阻止心軸旋轉(zhuǎn)，而心軸一旦旋轉(zhuǎn)，與心軸底端連接的上盤閥隨之旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致上盤閥的扇形偏心流道不再處于井眼高邊，因此也就無法將井眼高低邊的信號(hào)提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，失去了識(shí)別井眼高低邊的功能。
[0005]中國專利號(hào)為CN1676862A中，依靠?jī)?nèi)置于工具的偏心配重塊進(jìn)行井斜的檢測(cè)，其缺陷與公開號(hào)為CN1676862A的專利類似，當(dāng)井斜較小時(shí)，偏心配重塊的重力分量很小，難以克服摩擦扭矩，從而隨著工具旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，無法識(shí)別井眼的高邊與低邊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于解決了在直井、定向井、水平井、高陡構(gòu)造等易斜地層鉆井工程中井眼容易偏斜的難題，提供一種成本低、能夠有效提高井身質(zhì)量與鉆井效率、油氣等資源的開采效率和效益的用于石油天然氣鉆井防斜工具。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種用于石油天然氣鉆井防斜工具，它包括鉆柱、井眼高低邊識(shí)別機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述的鉆柱內(nèi)設(shè)置有通槽，通槽的末端設(shè)置有鉆頭，鉆柱的上、下端分別設(shè)置有導(dǎo)向孔和型腔，導(dǎo)向孔設(shè)置在鉆柱的右側(cè)，型腔設(shè)置在鉆柱的左側(cè)，型腔的底部設(shè)置有通孔A，鉆柱上還設(shè)置有泄壓孔A ;所述的井眼高低邊識(shí)別機(jī)構(gòu)由推靠塊、L板以及設(shè)置在通槽內(nèi)的鉸鏈座和鋼絲繩組成，鉸鏈座設(shè)置在導(dǎo)向孔的上方，L板鉸接在鉸鏈座上，推靠塊由圓柱臺(tái)和設(shè)置在圓柱臺(tái)上的錐形臺(tái)組成，圓柱臺(tái)設(shè)置在導(dǎo)向孔內(nèi)，錐形臺(tái)的頂端與L板短邊的底表面接觸，鋼絲繩的一端固定在L板長(zhǎng)邊上；所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由設(shè)置在型腔內(nèi)的活塞、設(shè)置在通槽內(nèi)的殼體和彈簧組成，殼體設(shè)置在通槽的內(nèi)壁上且位于型腔的下方，殼體內(nèi)設(shè)置有流道，殼體的一側(cè)設(shè)置有通孔B和泄壓孔B，泄壓孔B設(shè)置在通孔B的下方，通孔B連通流道與通孔A，泄壓孔B連通流道與泄壓孔A，殼體的另一側(cè)設(shè)置有連通流道與通槽的通孔C，流道內(nèi)設(shè)置有芯軸，芯軸兩端分別設(shè)置有閥芯I和閥芯II，閥芯I設(shè)置在閥芯II的下方，閥芯I距閥芯II之間的距離大于泄壓孔B距通孔B之間的距離，彈簧的一端設(shè)置在鉆頭與殼體之間，彈簧的另一端固定在閥芯I上，所述的鋼絲繩的另一端固定在閥芯II上。
[0008]所述的導(dǎo)向孔垂直于鉆柱設(shè)置。
[0009]所述的L板的長(zhǎng)邊與短邊的交點(diǎn)處鉸接在鉸鏈座上。
[0010]所述的通槽內(nèi)且位于鉆頭與殼體之間設(shè)置有固定塊，所述的彈簧設(shè)置在固定塊上。
[0011]所述的殼體和流道均平行于鉆柱設(shè)置。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)本發(fā)明包括井眼高低邊識(shí)別機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，井眼高低邊識(shí)別機(jī)構(gòu)通過利用鉆柱自身的重力識(shí)別井眼的高低邊，井眼高低邊識(shí)別機(jī)構(gòu)產(chǎn)生信號(hào)，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用鉆柱內(nèi)外液體的壓差推動(dòng)活塞產(chǎn)生作用于井壁的推靠力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生推靠上井壁的力，從而在鉆頭處產(chǎn)生降斜力，推動(dòng)鉆頭切削下井壁實(shí)現(xiàn)井眼防斜的目的。
(2)本發(fā)明不涉及電子設(shè)備，從而不受振動(dòng)和溫度的影響，具有使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，相比現(xiàn)有的機(jī)械式自動(dòng)垂鉆工具，利用鉆柱的重力識(shí)別井眼高低邊，更加準(zhǔn)確有效。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的I部局部放大視圖；
圖3為圖1的II部局部放大視圖；
圖中，1-鉆柱，2-通槽，3-鉆頭，4-導(dǎo)向孔，5-型腔，6-通孔A，7-泄壓孔A，8-推靠塊，9- L板，10-鉸鏈座，11-鋼絲繩，12-活塞，13-殼體，14-彈簧，15-流道，16-通孔B，17-泄壓孔B，18-芯軸，19-閥芯I，20-閥芯II，21-固定塊，22-通孔C，23-下井壁，24-上井壁。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述: 如圖1-3所示，一種用于石油天然氣鉆井防斜工具，它包括鉆柱1、井眼高低邊識(shí)別機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述的鉆柱I內(nèi)設(shè)置有通槽2，通槽2的末端設(shè)置有鉆頭3，鉆柱I的上、下端分別設(shè)置有導(dǎo)向孔4和型腔5，導(dǎo)向孔4設(shè)置在鉆柱I的右側(cè)，導(dǎo)向孔4垂直于鉆柱I設(shè)置，型腔5設(shè)置在鉆柱I的左側(cè)，型腔5的底部設(shè)置有通孔A6，鉆柱I上還設(shè)置有泄壓孔A7。
[0015]如圖1-3所示，井眼高低邊識(shí)別機(jī)構(gòu)由推靠塊8、L板9以及設(shè)置在通槽2內(nèi)的鉸鏈座10和鋼絲繩11組成，鉸鏈座10設(shè)置在導(dǎo)向孔4的上方，L板9的長(zhǎng)邊與短邊的交點(diǎn)處鉸接在鉸鏈座10上，推靠塊8由圓柱臺(tái)和設(shè)置在圓柱臺(tái)上的錐形臺(tái)組成，圓柱臺(tái)設(shè)置在導(dǎo)向孔4內(nèi)，錐形臺(tái)的頂端與L板9短邊的底表面接觸，鋼絲繩11的一端固定在L板9長(zhǎng)邊上。
[0016]如圖1-3所示，執(zhí)行機(jī)構(gòu)由設(shè)置在型腔5內(nèi)的活塞12、設(shè)置在通槽2內(nèi)的殼體13和彈簧14組成，殼體13設(shè)置在通槽2的內(nèi)壁上且位于型腔5的下方，殼體13內(nèi)設(shè)置有流道15，殼體13和流道15均平行于