靜態指向式旋轉導向鉆井工具制造技術

本發明專利技術公開了一種靜態指向式旋轉導向鉆井工具，包括心軸，在所述心軸上安裝有從上至下設置的隨鉆測量裝置、驅動軸、高邊標定塊、外筒和鉆頭；在所述外筒的上部外表面上安裝有至少三個與其平行的支撐翼肋，每個所述支撐翼肋設有與其垂直的動力支出梁，所述動力支出梁的輸入端穿越所述外筒的側壁與倒錐筒的外表面吻合；所述外筒與所述心軸能夠形成鍵連接；在所述外筒內的下部偏置有調心球軸承Ⅰ和調心球軸承Ⅱ，所述心軸周向轉動軸向移動地安裝在所述調心球軸承Ⅰ和所述調心球軸承Ⅱ內。本發明專利技術的心軸與外筒軸線形成夾角，從而能夠實現鉆具旋轉時定向鉆進的目的，可在高難度定向井定向鉆進時有效增強鉆井液的攜砂能力，預防粘卡等事故。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于鉆井工具領域，尤其涉及一種工具無需電子測量和控制裝置，利用隨鉆測量工具實現旋轉定向鉆進的靜態指向式旋轉導向鉆井工具。
技術介紹
隨著油田開發進程的加快及石油鉆井工藝技術的發展，大斜度井、大位移井、“S”型井等高難度定向井越來越多，這些井軌跡復雜，井下摩阻大，常規螺桿鉆具由于在定向鉆進時本體及鉆具都不能旋轉，只能滑動鉆進，致使定向鉆進時工具面不穩定，易發生粘卡等事故。目前上述高難度定向井一般都使用國外先進的旋轉導向鉆井工具完成，不但成本高，且由于國外工具數量有限，影響國內油田開發進程。旋轉導向鉆井工具是目前世界上最先進、高效的石油定向鉆井工具，它能夠在鉆具旋轉模式下實現三維復雜井眼軌跡的鉆進作業和控制。根據造斜原理分為推靠式和指向式，根據定向鉆進時外筒是否旋轉分為靜態式和動態式。推靠式利用推靠方式提供鉆頭側向力以實現導向，推靠井壁產生的振動影響工具的穩定性和壽命，鉆出的井眼不光滑且造斜率受排量及井徑擴大等因素影響較大；指向式通過為鉆頭提供一個與井眼軸線不一致的傾角產生導向作用，造斜能力強，鉆出的井眼光滑且造斜率不受排量、井徑和地層因素的限制。目前國外三大石油公司Baker?Hughes、Schlumberger和Halliburton通過各種方式分別形成了其各自商業化應用的旋轉導向鉆井工具。由于受電子測量和控制裝置等技術的限制，目前國內尚無商業化應用的旋轉導向鉆井工具，且目前相關在研科研項目多為推靠式旋轉導向鉆井工具，指向式旋轉導向鉆井工具更處于空白狀態。
技術實現思路
本專利技術為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種靜態指向式旋轉導向鉆井工具。本專利技術為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種靜態指向式旋轉導向鉆井工具，包括心軸，在所述心軸上安裝有從上至下設置的隨鉆測量裝置、驅動軸、高邊標定塊、外筒和鉆頭；所述外筒的上端和下端各通過一密封裝置與所述心軸連接；在所述外筒的上部外表面上安裝有至少三個與其平行的支撐翼肋，所有所述支撐翼肋均布在同一圓周上，每個所述支撐翼肋設有與其垂直的動力支出梁，所述動力支出梁的輸入端穿越所述外筒的側壁與倒錐筒的外表面吻合，所述倒錐筒軸向固定周向轉動地連接在所述心軸上；在所述支撐翼肋的外表面上安裝有縱向滾輪，所述支撐翼肋通過分設在所述動力支出梁兩側的兩個拉伸彈簧Ⅰ和分設在所述動力支出梁兩側的兩個銷釘與所述心軸的外表面連接；在所述外筒的中部內表面上形成有導向鍵槽，在所述心軸上安裝有導向鍵，在定向鉆進時，所述導向鍵位于所述導向鍵槽的下方，所述導向鍵和所述高邊標定塊位于所述心軸外表面的同一母線上；在所述外筒內的下部偏置有調心球軸承Ⅰ和調心球軸承Ⅱ，所述調心球軸承Ⅱ位于所述調心球軸承Ⅰ的下方，所述心軸周向轉動軸向移動地安裝在所述調心球軸承Ⅰ和所述調心球軸承Ⅱ內；在所述外筒和所述心軸之間形成的環空內充滿有液壓油。所述導向鍵槽為上深下淺的階梯槽，在所述導向鍵內嵌裝有與上部深槽適配的滑動鍵，所述滑動鍵與所述心軸的外表面通過拉伸彈簧Ⅱ連接。對應所述外筒的上部在所述心軸上懸掛有兩個滾動軸承，兩個所述滾動軸承分設在所述倒錐筒的上方和下方。在所述外筒的下部外表面上固定有穩定器。本專利技術具有的優點和積極效果是：心軸在偏置調心球軸承和關節球軸承的作用下與外筒軸線形成夾角，通過隨鉆測量裝置和心軸與外筒之間的鍵配合可確定工具定向鉆進時的工具面，在驅動軸的帶動下旋轉，從而能夠實現鉆具旋轉時定向鉆進的目的，可在高難度定向井定向鉆進時有效增強鉆井液的攜砂能力，預防粘卡等事故。本專利技術結構簡單，成本低，操作方便，在國內旋轉導向鉆井工具未取得實質性技術突破的情況下，可在大斜度井、大位移井、“S”型井等高難度定向井的復雜井段代替國外旋轉導向鉆井工具，降低鉆井作業成本。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖；圖2為本專利技術支撐翼肋處的放大圖；圖3為本專利技術調心球軸承處的橫剖圖；圖4為本專利技術導向鍵槽和導向鍵處的放大圖。圖中：1、隨鉆測量裝置，2、驅動軸，3、高邊標定塊，4、密封裝置，5、滾動軸承，6、倒錐筒，7、支撐翼肋，8、導向鍵槽，9、導向鍵，10、調心球軸承Ⅰ，11、外筒，12、調心球軸承Ⅱ，13、穩定器，14、心軸，15、鉆頭，16、拉伸彈簧Ⅰ，17、銷釘，18、縱向滾輪，19、調心球軸承的中心，20、外筒的中心，21、調心球軸承的滾珠，22、拉伸彈簧Ⅱ，23、滑動鍵。具體實施方式為能進一步了解本專利技術的
技術實現思路
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：請參閱圖1～圖4，一種靜態指向式旋轉導向鉆井工具，包括心軸14，在所述心軸14上安裝有從上至下設置的隨鉆測量裝置(簡稱MWD)1、驅動軸2、高邊標定塊3、外筒11和鉆頭15；所述外筒11的上端和下端各通過一密封裝置4與所述心軸14連接。在所述外筒11的上部外表面上安裝有至少三個與其平行的支撐翼肋7，所有所述支撐翼肋7均布在同一圓周上，每個所述支撐翼肋7設有與其垂直的動力支出梁，所述動力支出梁的輸入端穿越所述外筒11的側壁與倒錐筒6的外表面吻合，所述倒錐筒6軸向固定周向轉動地連接在所述心軸14上；在所述支撐翼肋7的外表面上安裝有縱向滾輪18，所述支撐翼肋7通過分設在所述動力支出梁兩側的兩個拉伸彈簧Ⅰ16和分設在所述動力支出梁兩側的兩個銷釘17與所述心軸14的外表面連接。在所述外筒11的中部內表面上形成有導向鍵槽8，在所述心軸14上安裝有導向鍵9，在定向鉆進時，所述導向鍵9位于所述導向鍵槽8的下方，所述導向鍵9和所述高邊標定塊3位于所述心軸14外表面的同一母線上。在所述外筒11內的下部偏置有調心球軸承Ⅰ10和調心球軸承Ⅱ12，所述調心球軸承Ⅱ12位于所述調心球軸承Ⅰ10的下方，所述心軸14周向轉動軸向移動地安裝在所述調心球軸承Ⅰ10和所述調心球軸承Ⅱ12內。在所述外筒11和所述心軸14之間形成的環空內充滿有液壓油。在本實施例中，為了使所述心軸14與所述外筒11之間的鍵配合更加穩定可靠，所述導向鍵槽8為上深下淺的階梯槽，在所述導向鍵9內嵌裝有與上部深槽適配的滑動鍵23，所述滑動鍵23與所述心軸14的外表面通過拉伸彈簧Ⅱ22連接。在提鉆過程中，為了對所述心軸14的徑向進行一定程度的約束，對應所述外筒11的上部在所述心軸14上懸掛有兩個滾動軸承5，兩個所述滾動軸承5分設在所述倒錐筒6的上方和下方。為了使工具的工作狀況更加穩定，在所述外筒11的下部外表面上固定有穩定器13。所述導向鍵...

【技術保護點】
一種靜態指向式旋轉導向鉆井工具，包括心軸，其特征在于，在所述心軸上安裝有從上至下設置的隨鉆測量裝置、驅動軸、高邊標定塊、外筒和鉆頭；所述外筒的上端和下端各通過一密封裝置與所述心軸連接；在所述外筒的上部外表面上安裝有至少三個與其平行的支撐翼肋，所有所述支撐翼肋均布在同一圓周上，每個所述支撐翼肋設有與其垂直的動力支出梁，所述動力支出梁的輸入端穿越所述外筒的側壁與倒錐筒的外表面吻合，所述倒錐筒軸向固定周向轉動地連接在所述心軸上；在所述支撐翼肋的外表面上安裝有縱向滾輪，所述支撐翼肋通過分設在所述動力支出梁兩側的兩個拉伸彈簧Ⅰ和分設在所述動力支出梁兩側的兩個銷釘與所述心軸的外表面連接；在所述外筒的中部內表面上形成有導向鍵槽，在所述心軸上安裝有導向鍵，在定向鉆進時，所述導向鍵位于所述導向鍵槽的下方，所述導向鍵和所述高邊標定塊位于所述心軸外表面的同一母線上；在所述外筒內的下部偏置有調心球軸承Ⅰ和調心球軸承Ⅱ，所述調心球軸承Ⅱ位于所述調心球軸承Ⅰ的下方，所述心軸周向轉動軸向移動地安裝在所述調心球軸承Ⅰ和所述調心球軸承Ⅱ內；在所述外筒和所述心軸之間形成的環空內充滿有液壓油。

【技術特征摘要】
1.一種靜態指向式旋轉導向鉆井工具，包括心軸，其特征在于，在所述心軸上安裝
有從上至下設置的隨鉆測量裝置、驅動軸、高邊標定塊、外筒和鉆頭；所述外筒的上端
和下端各通過一密封裝置與所述心軸連接；
在所述外筒的上部外表面上安裝有至少三個與其平行的支撐翼肋，所有所述支撐翼
肋均布在同一圓周上，每個所述支撐翼肋設有與其垂直的動力支出梁，所述動力支出梁
的輸入端穿越所述外筒的側壁與倒錐筒的外表面吻合，所述倒錐筒軸向固定周向轉動地
連接在所述心軸上；在所述支撐翼肋的外表面上安裝有縱向滾輪，所述支撐翼肋通過分
設在所述動力支出梁兩側的兩個拉伸彈簧Ⅰ和分設在所述動力支出梁兩側的兩個銷釘與
所述心軸的外表面連接；
在所述外筒的中部內表面上形成有導向鍵槽，在所述心軸上安裝有導向鍵，在定向
鉆進時，所述導向鍵位于所述導向鍵槽的下方，所述導向鍵和所述高邊標定塊位...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張曉廣，
申請(專利權)人：中國海洋石油總公司，中海油能源發展股份有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11