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专利号: 2021110702034
申请人: 辽宁石油化工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于磁力的机械式静态推靠式自动垂直钻井纠斜钻具,其特征在于:这种基于磁力的机械式静态推靠式自动垂直钻井纠斜钻具包括静态井筒(80)、内钻柱(11)、钻头(43),静态井筒(80)设置钻井液分流区域(1)、推靠装置区域(2)、钻井液收集装置(42);钻井液分流区域(1)位于推靠装置区域(2)上方,推靠装置区域(2)下方设置钻井液收集装置(42),内钻柱(11)从上而下自中心穿过钻井液分流区域(1)的内钻柱孔、推靠装置区域(2)的内钻柱孔、钻井液收集装置(42)并与钻头(43)刚性连接,内钻柱(11)与钻井液分流区域(1)的内钻柱孔、推靠装置区域(2)的内钻柱孔、钻井液收集装置(42)连接处均设有转轴(14),内钻柱(11)自转时带动钻头(43)一起旋转;

钻井液分流区域(1)从上到下间隔设置钻井液分流板(3)、滑轨分流钻井液平台(5)、偏重滑板分流钻井液平台(6),推靠装置区域(2)从上到下间隔设置推靠装置区上封板(40)、推靠装置平台(41),钻井液分流板(3)、滑轨分流钻井液平台(5)、偏重滑板分流钻井液平台(6)、推靠装置区上封板(40)、推靠装置平台均沿周向均匀设置过流孔(13);钻井液分流板(3)的过流孔、滑轨分流钻井液平台(5)的过流孔之间通过伸缩软管(8)连接,滑轨分流钻井液平台(5)的过流孔、偏重滑板分流钻井液平台(6)的过流孔之间通过过流管(10)连接;偏重滑板分流钻井液平台(6)的过流孔、推靠装置区上封板(40)的过流孔之间也通过过流管(10)连接;

钻井液分流区域(1)设置有自重钻井液导流平台(4),自重钻井液导流平台(4)设置于钻井液分流板(3)与滑轨分流钻井液平台(5)之间并通过平衡钢索(7)固定,自重钻井液导流平台(4)通过其各个导流板(16)与各伸缩软管(8)连接,钻井液分流板(3)与各导流板(16)上端面之间均设置平衡钢索(7),各导流板(16)下端面与偏重滑板分流钻井液平台(6)之间均设置滑轨板块推拉杆(9),平衡钢索(7)与滑轨板块推拉杆(9)一一对应,各伸缩软管成圈环绕在各平衡钢索外;每个滑轨板块推拉杆(9)一端与导流板的滑轨板块推拉杆连接口(17)连接,另一端穿过滑轨分流钻井液平台上封板(21)的滑轨板块推拉杆移动区并与滑轨分流钻井液装置中滑轨挡板的滑轨板块推拉杆连接口(17)连接,两端连接处都用固定轴心(20)在固定轴心孔(19)处固定;偏重滑板分流钻井液平台上封板(25)与其下的带偏重滑板装置(26)连接,带偏重滑板装置(26)包括带偏重滑板平台(36)、偏重滑板(27)、可伸缩滑轨(28),可伸缩滑轨(28)的移动内轨靠近封盖处端口与偏重滑板内端固定连接,可伸缩滑轨(28)的固定外轨远离封盖处端口与带偏重滑板平台的中心固定连接,封盖(34)与固定外轨(32)固定连接,偏重滑板(27)的增压泄流孔端与带偏重滑板平台(36)的过流孔相邻;

所述推靠装置区域(2)包括推靠装置区上封板(40)、推靠装置平台(44),推靠装置平台(44)上与每个推靠装置区上封板过流孔相对应处设置一个推靠装置(45),推靠装置(45)包括可伸缩弧形推靠装置‑N磁(47)、带N磁板隔磁装置(48)、可过流伸缩推靠装置‑N磁(49)、带S磁板隔磁装置(50)、伸缩推靠装置‑N磁(51)、伸缩支撑装置(52),可伸缩弧形推靠装置‑N磁(47)包括限位外滑轨(54)、限位外滑轨末端固定区(72),限位外滑轨末端固定区(72)设置于推靠装置平台(44)上,限位外滑轨末端固定于推靠装置底台上端的限位外滑轨末端固定区,限位外滑轨(54)内有N磁推板(53),N磁推板(53)与限位外滑轨(54)之间设置弹簧(35),N磁推板(53)能从限位外滑轨内伸出或回缩,N磁推板(53)伸出时,N磁推板伸出端伸入到三方连接墙(46)的限位外滑轨顶端固定区(69)中;三方连接墙(46)放置于推靠装置平台(44)的三方连接墙固定区(75)处,三方连接墙(46)内包括带N磁板隔磁装置(48)、可过流伸缩推靠装置‑N磁(49)、带S磁板隔磁装置(50),带N磁板隔磁装置(48)和带S磁板隔磁装置(50)的下面均设置伸缩支撑装置(52),两个伸缩支撑装置(52)的限位外滑轨分别放置于推靠装置平台(44)的伸缩支撑装置放置区(73),带N磁板隔磁装置(48)和带S磁板隔磁装置(50)的伸缩支撑装置接口(58)与伸缩支撑装置(52)的支撑内轨道(68)连接;可过流伸缩推靠装置‑N磁中N磁载体的固定孔与推靠装置平台上的N磁载体支撑柱连接,推靠装置平台(44)的过流孔处设置支撑平台,N磁载体支撑柱(74)固定于支撑平台上;伸缩推靠装置‑N磁(51)中放置N磁推靠板滑轨的尾端与三方连接墙(46)的放置N磁推靠板滑轨尾端固定区连接,放置N磁推靠板滑轨顶端即N磁推靠板伸出端放置于静态井筒的N磁推靠板伸缩区处;推靠装置平台(44)与其下的推靠装置下封板(76)连接,钻井液收集装置(42)中钻井液收集平台上封板(77)和钻井液收集平台(79)的钻头连接区处外接钻头(43);

所述钻井液分流区域中的钻井液分流板(3)、滑轨分流钻井液平台(5)、偏重滑板分流钻井液平台(6)和推靠装置区域中的推靠装置平台上封板、推靠装置区、钻井液收集装置(42)都与静态井筒内壁固定连接;

当发生井斜时,推靠装置区域(2)伸出N磁推靠板作用在井眼高边井壁上,直到井斜校正后才复位。

2.根据权利要求1所述的基于磁力的机械式静态推靠式自动垂直钻井纠斜钻具,其特征在于:所述的滑轨板块推拉杆(9)的两端为弧形,且两端在滑轨板块推拉杆连接口(17)处都用固定轴心(20)在固定轴心孔(19)处固定,发生井斜时,滑轨板块推拉杆(9)发生偏转带动滑轨挡板(24)移动;滑轨挡板初始位置均遮盖相应的过流孔一半空间,滑轨挡板(24)移动时,井眼高边钻井液分流增加,井眼低边钻井液分流减少,完成对钻井液的重新分流。

3.根据权利要求2所述的基于磁力的机械式静态推靠式自动垂直钻井纠斜钻具,其特征在于:所述的可伸缩滑轨(28)内部有弹簧,弹簧设置于移动内轨(33)上,井斜校正过程中和井斜校正完成后弹簧往回拉偏重滑板。

4.根据权利要求3所述的基于磁力的机械式静态推靠式自动垂直钻井纠斜钻具,其特征在于:所述的偏重滑板(27)上有偏重块转轴(29),偏重块转轴(29)靠近增压泄流孔端为轻块,远离增压泄流孔端为偏重块;偏重块转轴轻块上方和偏重块下方有橡胶限位器(30);

带偏重滑板平台上有偏重块转轴偏转区,偏重滑板分流钻井液平台上封板(25)的过流孔有方形开口,使偏重转轴的轻块和偏重块有足够的偏转空间;带偏重滑板平台(36)上有卡扣转轴(38),卡扣转轴(38)位于偏重滑板(27)之下,偏重块转轴(29)发生顺时针偏转的偏重滑板被拉回时,偏重块与卡扣转轴接触,共同发挥卡扣作用。

5.根据权利要求4所述的基于磁力的机械式静态推靠式自动垂直钻井纠斜钻具,其特征在于:所述的自重钻井液导流平台(4)的内钻柱孔(12)为倾斜孔,倾斜孔的直径远比内钻柱的直径大,发生井斜时,使内钻柱有足够的倾斜空间。

6.根据权利要求5所述的基于磁力的机械式静态推靠式自动垂直钻井纠斜钻具,其特征在于:所述的可伸缩弧形推靠装置‑N磁(47)有3个,按照品字形设置,使N磁推板(53)作用于可过流伸缩推靠装置‑N磁的滑动推板‑N磁时形成三角形结构;可伸缩弧形推靠装置‑N磁(47)内部的弹簧用于N磁推板的伸出和收回;N磁推板(53)伸出端具有弧形面,弧形面方向朝下,用于N磁推板能够在带N磁板隔磁装置中复位滚轴和N磁板的作用下被稳定推回复位。

7.根据权利要求6所述的基于磁力的机械式静态推靠式自动垂直钻井纠斜钻具,其特征在于:所述的带N磁板隔磁装置(48)包括N磁板(57)、隔磁板(56)、复位滚轴(55),N磁板(57)镶装于槽形框内,复位滚轴(55)设置于槽形框上端口处,N磁板(57)与复位滚轴(55)之间设置隔磁板(56),槽形框的下框壁底面设置伸缩支撑装置接口(58)。

8.根据权利要求7所述的基于磁力的机械式静态推靠式自动垂直钻井纠斜钻具,其特征在于:所述的可过流伸缩推靠装置‑N磁(49)包括N磁载体(59)、滑动推板‑N磁(60),N磁载体(59)为轨道槽,轨道槽的内底面设置有移动槽和泄流孔(61),轨道槽的外底面设置有多个固定孔,各固定孔呈十字形布置,N磁载体通过外底面的固定孔与N磁载体支撑柱(74)连接,滑动推板‑N磁恰好放置到N磁载体中,滑动推板‑N磁(60)与移动槽滑动连接,滑动推板‑N磁(60)具有弧形面,弧形面方向朝下,用于伸出的滑动推板‑N磁在带S磁板隔磁装置中复位滚轴的作用下被稳定推回复位;N磁推靠板用于在井斜校正完成时,N磁推靠板复位时对伸出的滑动推板‑N磁作用,使滑动推板‑N磁回收一段距离。

9.根据权利要求8所述的基于磁力的机械式静态推靠式自动垂直钻井纠斜钻具,其特征在于:所述的带S磁板隔磁装置(50)包括S磁板(65)、隔磁板(56)、复位滚轴(55),S磁板镶装于槽形框内,复位滚轴设置于槽形框上端口处,S磁板(65)与复位滚轴(55)之间设置隔磁板,槽形框的下框壁底面也设置伸缩支撑装置接口(58)。

10.根据权利要求9所述的基于磁力的机械式静态推靠式自动垂直钻井纠斜钻具,其特征在于:所述的伸缩支撑装置(52)包括限位外滑轨(54)、支撑内轨道(68)、弹簧,限位外滑轨(54)为具有开口端的箱形体,支撑内轨道(68)位于限位外滑轨内且与限位外滑轨(54)滑动连接,限位外滑轨(54)与支撑内轨道(68)设置弹簧,使支撑内轨道进行伸缩。