專利名稱：一種遙控式井下彎殼體變角方法、裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油、地質(zhì)勘探與開發(fā)的定向鉆井過(guò)程對(duì)導(dǎo)向鉆具的結(jié)構(gòu)彎角進(jìn)行遙控式變角的方法、遙控型井下可調(diào)彎殼體變角裝置及其應(yīng)用。
在定向鉆井中，導(dǎo)向鉆具已成為鉆井作業(yè)中造斜或糾斜的常用方法。導(dǎo)向鉆具一般采用井下動(dòng)力鉆具加配彎接頭或彎殼體動(dòng)力鉆具等。
動(dòng)力鉆具加配彎接頭一般采用直動(dòng)力鉆具(螺桿鉆具或渦輪鉆具)加配小角度的彎接頭，這種鉆具組合稱為彎接頭-井下動(dòng)力鉆具組合。該組合比較簡(jiǎn)單，鉆頭接在動(dòng)力鉆具下端的傳動(dòng)軸上，動(dòng)力鉆具的上方接彎接頭。對(duì)井下動(dòng)力鉆具組合鉆頭造斜率影響最大的參數(shù)是彎接頭的彎角，井下動(dòng)力鉆具的長(zhǎng)度和裝置角。為了提高造斜率，有效的途徑之一是縮短井下動(dòng)力鉆具的長(zhǎng)度。一般來(lái)說(shuō)，螺什鉆具的長(zhǎng)度要明顯短于渦輪鉆具，因此，使用螺桿鉆具比使用渦輪鉆具易于造斜。合理地選擇彎接頭，是設(shè)計(jì)井下動(dòng)力鉆具組合的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，彎接頭角度規(guī)格一般有0.5°、1°、1.5°、2°、2.5°、3°、3.5°和4°等。角度太大不易下井，造斜常用的彎角位1°、1.5°和2°，大于2°的多用于強(qiáng)行扭方位。
彎殼體動(dòng)力鉆具，根據(jù)其角度是固定不變還是可以調(diào)節(jié)分為固定式彎殼體動(dòng)力鉆具和可調(diào)式彎殼體動(dòng)力鉆具，對(duì)固定式彎殼體鉆具，按彎角的個(gè)數(shù)不同可分為單彎、雙彎動(dòng)力鉆具；又可根據(jù)兩個(gè)彎角的組配方式分為同向雙彎和反向雙彎動(dòng)力鉆具。對(duì)每一種形式的彎殼體鉆具，針對(duì)不同造斜率要求，又往往把彎殼體的結(jié)構(gòu)彎角分為若干檔次(如在0～2°范圍按0.25°分級(jí))；無(wú)論是同向雙彎還是反向雙彎，均要求兩個(gè)彎角共面，即在同一個(gè)平面內(nèi)，否則會(huì)引起鉆具組合力學(xué)特性紊亂，嚴(yán)重影響造斜率。
以上所述的兩種導(dǎo)向鉆具在國(guó)內(nèi)外定向鉆井中應(yīng)用十分普遍和廣泛，國(guó)外在彎殼體螺桿鉆具方面已有多種類型和規(guī)格的產(chǎn)品，但價(jià)格昂貴且需支付大量外匯。自1990年始，石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院鉆井工藝研究研制出了P5LZI65、P5LZI97、P5LZI20種直徑系列。多種結(jié)構(gòu)類型和規(guī)格的彎殼體螺桿鉆具，按彎角配置劃分有單彎、同向雙彎、反向雙彎三種，按彎殼體角度大小劃分有0.5°、0.75°、1°、0.25°1.5°、1.75°、2°等6種，目前已推廣至國(guó)內(nèi)18個(gè)油田以及地礦、軍工部門，并用于國(guó)際工程施工。另外，還成功地研制出了BW5LZI65可調(diào)彎外殼導(dǎo)向螺桿鉆具，這種鉆具的最大特點(diǎn)是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)造斜率的要求，可在井口調(diào)節(jié)改變彎外殼的彎角，從而改變工具造斜率，達(dá)到一機(jī)多用，代替一個(gè)系列的固定彎外殼導(dǎo)向螺桿鉆具，可廣泛用于水平井和定向井。
盡管彎接頭-井下動(dòng)力鉆具組合和彎殼體螺桿鉆具或地面可調(diào)彎外殼螺桿鉆具，具有很大的實(shí)用性，在水平井和定向井鉆井作業(yè)中被廣泛的應(yīng)用，但仍不夠理想。原因有二個(gè)①工具適應(yīng)性差，工具無(wú)井下調(diào)節(jié)能力。導(dǎo)向鉆具一經(jīng)選定，其力學(xué)特性就隨之確定，在鉆進(jìn)過(guò)程中一旦其力學(xué)特性與實(shí)際要求不相符合時(shí)，工具沒(méi)有井下調(diào)節(jié)能力，只有人為控制起鉆更換鉆具組合或在井口調(diào)節(jié)鉆具的結(jié)構(gòu)彎角(彎接頭一井下動(dòng)力鉆具組合彎接頭的結(jié)構(gòu)彎角是固定的，彎殼體螺桿鉆具的彎殼體是不可調(diào)的，地面可調(diào)彎外殼螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)彎角必須在地面完成調(diào)節(jié))；②采用階段性的而非適時(shí)的人工控制和結(jié)構(gòu)固定而不能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整的鉆具組合，一方面容易造成實(shí)鉆軌道嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)軌道，另一方面加大了鉆井輔助時(shí)間，增加了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了鉆井成本。隨著石油勘探開發(fā)難度的加大，迫切需要賦予導(dǎo)向鉆具具有井下調(diào)節(jié)能力，以提高軌道控制精度和鉆井效率。
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)井下導(dǎo)向鉆具的結(jié)構(gòu)彎角進(jìn)行遙控式變角方法及其裝置-遙控型井下可調(diào)彎殼體，賦予導(dǎo)向鉆具具有井下的調(diào)節(jié)能力，節(jié)約鉆井輔助時(shí)間，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高軌道控制精度和井身質(zhì)量和降低鉆井成本。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種遙控式井下彎殼體變角方法，其特征在于在直動(dòng)力鉆具的萬(wàn)向軸總成與傳動(dòng)軸總成之間，至少設(shè)有一個(gè)呈固定夾角的兩段構(gòu)件組成的活動(dòng)導(dǎo)桿，導(dǎo)桿的每一段由一個(gè)鉸鏈約束；再利用行程遙控機(jī)構(gòu)推動(dòng)導(dǎo)桿的一端使導(dǎo)桿在雙鉸鏈內(nèi)滑動(dòng)并偏轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)桿的另一段與雙鉸鏈中心連線之間的夾角在發(fā)生改變；連接于導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)下端的傳動(dòng)軸總成與直動(dòng)力鉆具本體之間的夾角在發(fā)生等量值的改變，從而改變導(dǎo)向鉆具的結(jié)構(gòu)彎角。所述結(jié)構(gòu)彎角可在一定范圍內(nèi)按一定的角度間隔分級(jí)調(diào)節(jié)。結(jié)構(gòu)彎角分級(jí)調(diào)節(jié)方法是，每給雙鉸鏈導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)輸入一行程變量，則該機(jī)構(gòu)輸出一彎角增量，該行程變量的輸入是通過(guò)地面的泥漿泵的開、停控制。
本發(fā)明的工作原理，是利用了雙鉸鏈導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的平面運(yùn)動(dòng)。具有固定夾角的兩段構(gòu)件組成一活動(dòng)構(gòu)件，稱之為導(dǎo)桿，導(dǎo)桿的每一段由一個(gè)鉸鏈約束，導(dǎo)桿與鉸鏈的組合稱之為雙鉸鏈導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)平面機(jī)構(gòu)原理，該機(jī)構(gòu)只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。當(dāng)推動(dòng)導(dǎo)桿的一端在雙鉸鏈內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，導(dǎo)桿的另一段與雙鉸鏈中心連線之間的夾角(銳角)在發(fā)生改變；推動(dòng)導(dǎo)桿移動(dòng)的距離在雙鉸心連線上的投影稱之為行程，另一段與雙鉸鏈中心連線之間的夾角稱之為彎角。因此，當(dāng)給雙鉸鏈導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)輸入一行程變量，則該機(jī)構(gòu)輸出一彎角增量，這是本發(fā)明最基本的思想。若在井下動(dòng)力鉆具的結(jié)構(gòu)彎角部分用雙鉸鏈導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)替代，配之一地面遙控的行程控制機(jī)構(gòu)，則可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的遙控型井下可調(diào)彎殼體變角裝置，為遙控型井下可調(diào)彎殼體短節(jié)，該短節(jié)是由上下兩段組成，下段相對(duì)于上段可作平面內(nèi)的軸向伸縮和偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)下段相對(duì)上段有運(yùn)動(dòng)時(shí)，下段的軸線相對(duì)于上段的軸線由原來(lái)的重合形成了一定的夾角。井下可調(diào)彎殼體的上段與直動(dòng)力鉆具的萬(wàn)向軸總成連接，下段與傳動(dòng)軸總成連接，鉆頭裝在傳動(dòng)軸總成下端的傳動(dòng)軸上。因此，可調(diào)彎殼體裝置的下段-傳動(dòng)軸總成-鉆頭與該裝置上段以上部分的軸線會(huì)產(chǎn)生一定的夾角，該夾角定義為導(dǎo)向鉆具的結(jié)構(gòu)彎角。結(jié)構(gòu)彎角是可調(diào)的，在一定范圍內(nèi)按一定的角度間隔分級(jí)。結(jié)構(gòu)彎角的調(diào)節(jié)是由可調(diào)彎殼體內(nèi)部的行程遙控機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)控制信號(hào)來(lái)自地面的泥漿泵的開停信號(hào)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的遙控型井下可調(diào)彎殼體裝置，在結(jié)構(gòu)上由行程遙控機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)組成。
行程遙控機(jī)構(gòu)中的芯軸在泥漿壓力和芯軸彈簧作用下作上下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)向槽和撥銷撥動(dòng)上牙嵌周向轉(zhuǎn)動(dòng)；下牙嵌只能軸向滑動(dòng)，不可周向轉(zhuǎn)動(dòng)；上牙嵌的下端部設(shè)有至少一級(jí)的臺(tái)階狀的牙嵌，下牙嵌的上端部設(shè)有至少一級(jí)的臺(tái)階狀的牙嵌。因此，上牙嵌周向轉(zhuǎn)動(dòng)到不同的位置，下牙嵌位置上移，對(duì)應(yīng)著上、下牙嵌有不同的牙嵌配合，從而決定了不同的軸向行程；行程遙控機(jī)構(gòu)中的芯軸、上牙嵌和下牙嵌旨為中空結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)桿為具有一定夾角的兩段軸組成的中空結(jié)構(gòu)，上下兩段分別由上球鉸和下球鉸約束，導(dǎo)桿可在球鉸的約束下滑動(dòng)；當(dāng)導(dǎo)桿上段向下運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)桿下段與鉛垂線之間的夾角在發(fā)生改變，為限制導(dǎo)桿作平面運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)桿的下端有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向塊在殼體內(nèi)的導(dǎo)向槽內(nèi)滑動(dòng)；定向鉆進(jìn)時(shí)傳動(dòng)軸總成的軸承所受的摩擦力矩、開轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)時(shí)下穩(wěn)定器所受的摩擦力矩以及裝配時(shí)的擰緊力矩，都將對(duì)導(dǎo)桿產(chǎn)生扭矩作用，為了使導(dǎo)桿在正常工作狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)桿的下端特設(shè)有抗扭結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)桿柔性接頭可實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)桿與下牙嵌軸向無(wú)間隙的連接，既可以滿足下牙嵌軸向滑動(dòng)，又能使導(dǎo)桿在設(shè)計(jì)平面內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。在彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的端面密封組件使連接殼體作軸向滑動(dòng)或徑向偏移時(shí)，球面橡膠墊始終與殼體的球端面接觸。
動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)分為上傳動(dòng)、中間傳動(dòng)和撓性軸傳動(dòng)三部分，皆穿過(guò)可調(diào)彎殼體的中心，把來(lái)自萬(wàn)向軸的動(dòng)力傳遞到傳動(dòng)軸總成中。
綜上所述，通過(guò)在地面控制泥漿泵的開與停(即泥漿泵排量的有與無(wú))，控制井下行程遙控機(jī)構(gòu)的行程增量，結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)接收位移信號(hào)后產(chǎn)生結(jié)構(gòu)彎角變量。這樣，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)向鉆具的結(jié)構(gòu)彎角在地面的遙控，賦予了鉆具具有井下的調(diào)節(jié)能力。
本發(fā)明的操作過(guò)程十分簡(jiǎn)單主要是采用在井口開/停泥漿泵的控制方式，遙控行程控制機(jī)構(gòu)上下牙嵌的配合，使其輸出軸向行程增量；彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)接收位移信號(hào)，通過(guò)雙球鉸導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)彎角變量，以改變井下導(dǎo)向鉆具的結(jié)構(gòu)彎角。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明通過(guò)在井口的控制信號(hào)(開/停泥漿泵)，控制井下導(dǎo)向鉆具的結(jié)構(gòu)彎角的變化，從而改變鉆具組合的力學(xué)特性，提高了井眼軌道質(zhì)量，明顯地提高了定向井的成功率。
2、本發(fā)明通過(guò)在井口對(duì)井下導(dǎo)向鉆具結(jié)構(gòu)彎角的控制，明顯地減少了鉆井輔助時(shí)間，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了鉆井總成本。
3、本發(fā)明的遙控型井下可調(diào)彎殼體裝置的結(jié)構(gòu)彎角范圍大，造斜率可覆蓋中、長(zhǎng)半徑范圍，性能調(diào)節(jié)范圍大，可適用于中、長(zhǎng)半徑水平井以及大斜度定向井和常規(guī)定向井。
4、本發(fā)明的遙控型井下可調(diào)彎殼體裝置可用于滑動(dòng)鉆井，也可用于導(dǎo)向鉆井。
5、本發(fā)明的遙控型井下可調(diào)彎殼體裝置制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，易于推廣和普及。
6、本發(fā)明的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)彎角的思想方法可推廣應(yīng)用于井下閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出。


圖1a、圖1b、圖1c為本發(fā)明的遙控型井下可調(diào)彎殼體裝置剖視圖。圖1b的上端部接圖1a的下端，圖1c的上端接圖1b的下端。
圖2為調(diào)角機(jī)構(gòu)原理示意圖。
圖3為上、下牙嵌的牙嵌結(jié)構(gòu)示意圖(展開圖)圖4為芯軸導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)圖(展開圖)。
圖5為上球鉸結(jié)構(gòu)圖。
圖6為零度結(jié)構(gòu)彎角示位機(jī)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合圖1和圖6詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明變角方法的實(shí)現(xiàn)、遙控型井下可調(diào)彎殼體裝置的具體細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)、工作原理以及利用該裝置進(jìn)行進(jìn)井下變角的方法。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)彎角變角原理如圖2所示。雙鉸鏈導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)由兩個(gè)中心距為T鉸鏈滑套1、2和帶有固定結(jié)構(gòu)彎角θ的導(dǎo)桿11組成。導(dǎo)桿11可在滑套1、2的孔內(nèi)滑動(dòng)，同時(shí)兩鉸鏈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖2中導(dǎo)桿上段在雙鉸連線方向上發(fā)生位移時(shí)，如圖2(右)所示，導(dǎo)桿發(fā)生平面轉(zhuǎn)動(dòng)，下段與其初始位置間發(fā)生偏角γ＝γ2-γ1，實(shí)現(xiàn)了變角作用。因此，只要輸入一個(gè)主動(dòng)位移，即可得到一個(gè)確定的彎角變化，而且操作簡(jiǎn)單，控制準(zhǔn)確；由于該機(jī)構(gòu)為徑向尺寸較小的桿式機(jī)構(gòu)，因而在井徑苛刻的條件下也較易布置；由于該機(jī)構(gòu)活動(dòng)構(gòu)件少，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，所以有相對(duì)較高的工作可靠性，故可用于井下結(jié)構(gòu)彎角的變角機(jī)構(gòu)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明變角方法的遙控型井下可調(diào)彎殼體變角裝置，由行程遙控機(jī)構(gòu)①、結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)裝置②和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)③組成①行程遙控機(jī)構(gòu)是由裝在殼體60、48內(nèi)的芯軸11、芯軸彈簧14。芯軸彈簧護(hù)套13、上撥銷15、下?lián)茕N18、下?lián)茕N彈簧17、壓緊螺釘16、上牙嵌53、下牙嵌21、導(dǎo)向塊20、緊釘螺釘19、芯軸護(hù)套12、上牙嵌護(hù)套56、鎖緊螺母49、鋼珠55與阻擋螺釘54、定位螺釘57與墊圈58、0型密封圈61與密封擋圈62、孔用卡環(huán)63、孔用擋環(huán)64和孔用擋圈65組成；②結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是由裝在殼體23、27、29內(nèi)的導(dǎo)桿28、上球鉸44、下球鉸43，導(dǎo)桿柔性連接內(nèi)球面上接頭22、導(dǎo)桿柔性連接球鉸24、導(dǎo)桿柔性連接球座47、導(dǎo)桿柔性連接橡膠墊46，導(dǎo)桿柔性連接下接頭45、防轉(zhuǎn)動(dòng)螺釘25與墊圈26、孔用卡環(huán)42-孔用擋環(huán)41-孔用擋圈40、球面密封墊36。球面密封墊壓環(huán)37、密封壓緊彈簧39、密封壓緊彈簧檔環(huán)38和連接殼體35組成。
③動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)自上而下由上水帽1、上傳動(dòng)軸8、鎖緊螺母2、上傳動(dòng)軸上滑動(dòng)軸承4和5。推力調(diào)心滾于軸承67、推力球軸承66、上傳動(dòng)軸下滑動(dòng)軸承6和7、中傳動(dòng)軸10、中水帽59、撓性軸30、撓性軸上扶正軸承50和52、鎖緊螺母51、撓性軸下推力球軸承31、撓性軸下扶正軸承32和33及下水帽34組成。
當(dāng)在井口開泵時(shí)，行程遙控機(jī)構(gòu)中的芯軸11在泥漿壓差的作用下，壓縮芯軸彈簧14，作下行運(yùn)動(dòng)當(dāng)停泵時(shí)，泥漿的壓力消失，壓縮的芯軸彈簧14恢復(fù)，芯軸11作上行運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，芯軸11下端的外部設(shè)有周向分布的直導(dǎo)向槽和與軸線成角度設(shè)置的螺旋導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽撥動(dòng)上牙嵌53上的上撥銷15和下?lián)茕N18，使得上牙嵌53作周向轉(zhuǎn)動(dòng)；芯軸11作上下行運(yùn)動(dòng)一次，上牙嵌53轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)方位；芯軸11作往復(fù)的上下運(yùn)動(dòng)，上牙嵌53作連續(xù)的周向轉(zhuǎn)動(dòng)，芯軸11上的導(dǎo)向槽和上牙嵌53上的上撥銷15和下?lián)茕N把芯軸11的軸向運(yùn)動(dòng)變向?yàn)樯涎狼?3的周向轉(zhuǎn)動(dòng)。上述螺旋導(dǎo)向槽，可依角度調(diào)整范圍的級(jí)數(shù)串接有兩個(gè)以上，如本實(shí)施例中，該角度的調(diào)整分成四級(jí)，因此，在上牙嵌(53)的下端至少要串接有四個(gè)螺旋導(dǎo)向槽，從而實(shí)現(xiàn)角度調(diào)整的連續(xù)操作。
為保證上述角度調(diào)整動(dòng)作的準(zhǔn)確，行程遙控機(jī)構(gòu)中的上牙嵌(53)和下牙嵌(21)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只能是一個(gè)周向轉(zhuǎn)動(dòng)，而不能發(fā)生軸向移動(dòng)，而另一個(gè)只能軸向移動(dòng)而不能周向轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，上牙嵌53由鋼珠55和阻擋螺釘54松套在上牙嵌護(hù)套56上，只能周向轉(zhuǎn)動(dòng)；緊釘螺釘19使導(dǎo)向塊20與下牙嵌21固連，導(dǎo)向塊在上牙嵌護(hù)套的導(dǎo)向槽中滑動(dòng)，保證了下牙嵌21只能軸向滑動(dòng)，不可周向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1b所示。
本實(shí)施例中，上牙嵌53的下端部為四級(jí)臺(tái)階狀的牙嵌，下牙嵌的上端部只有一種規(guī)格的牙嵌。因此，上牙嵌53周向轉(zhuǎn)動(dòng)到不同的位置，下牙嵌21位置上移，對(duì)應(yīng)著上、下牙嵌有不同的牙嵌配合，以確定了不同的軸向行程。如圖3所示，本實(shí)施例中，上牙嵌53分成四級(jí)A、B、C、D。而下牙嵌21分成一個(gè)級(jí)T，由如圖所示的上牙嵌53和下牙嵌21的不同配合狀態(tài)，可形成TA(γ＝0°)、TB(γ＝0.75°)、TC(γ＝1.25°)、TD(γ＝2°)，四種不同的外殼體的結(jié)構(gòu)彎角γ的變化。
在本實(shí)施例中，行程遙控機(jī)構(gòu)中芯軸11與殼體60間設(shè)有沿軸向的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，即該芯軸11上端設(shè)有起導(dǎo)向作用突緣，該突緣在殼體60的導(dǎo)向槽內(nèi)沿軸向滑動(dòng)，因而芯軸11在泥漿壓力或芯軸彈簧14的作用下，只能作上、下的軸向運(yùn)動(dòng)，如圖1b所示。
芯軸11的下端有由沿周向分布的直導(dǎo)向槽和與軸線呈角度的螺旋導(dǎo)向槽形成的兩個(gè)區(qū)域(A區(qū)和B區(qū))，如圖4所示，其中，直槽531為上撥銷15提供轉(zhuǎn)換方位的通路，螺旋槽532的作用是撥動(dòng)上牙嵌53作周向轉(zhuǎn)動(dòng)；B區(qū)的直槽和螺旋槽使B區(qū)的圓柱面形成了周向等角度分布的凸臺(tái)，凸臺(tái)的下端面為斜面，凸臺(tái)表面和下端面的作用是壓迫下?lián)茕N18使其沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，斜槽則撥動(dòng)上牙嵌53作周向轉(zhuǎn)動(dòng)。
行程遙控機(jī)構(gòu)中的芯軸11通過(guò)嵌入在上牙嵌53不同周向位置的上撥銷15和下?lián)茕N18，撥動(dòng)上牙嵌53作周向運(yùn)動(dòng)。考慮芯軸11作軸向往返運(yùn)動(dòng)一次，當(dāng)芯軸11上行時(shí)，首先是B區(qū)的螺旋槽撥動(dòng)下?lián)茕N18，使上撥銷15和上牙嵌53同時(shí)作周向轉(zhuǎn)動(dòng)，然后A區(qū)的螺旋槽撥動(dòng)上撥銷15，上牙嵌53繼續(xù)作周向運(yùn)動(dòng)；當(dāng)芯軸11下行時(shí)，首先、下?lián)茕N18逐次被B區(qū)凸臺(tái)的斜端面和表面壓迫，縮入上牙嵌53內(nèi)部，然后彈出，與此同時(shí)，一直在A區(qū)直槽內(nèi)的上撥銷15無(wú)任何運(yùn)動(dòng)，在此整個(gè)芯軸11下行運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，上牙嵌53無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)。
行程遙控機(jī)構(gòu)中的芯軸11、上牙嵌53和下牙嵌21為中空結(jié)構(gòu)，如圖1b所示。
行程遙控機(jī)構(gòu)中殼體60與上牙嵌53間設(shè)有導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)。在本實(shí)施例中，該導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)是由定位螺釘57構(gòu)成，由該定位螺釘57保證了殼體60上端導(dǎo)向槽的基準(zhǔn)母線與上牙嵌護(hù)套53下端導(dǎo)向槽的基準(zhǔn)母線重合，使得在裝配上牙嵌53時(shí)不必考慮與下牙嵌21能否配合上的問(wèn)題；鎖緊螺母49防止芯軸11殼體的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，便上、下牙嵌準(zhǔn)確配合，如圖1b所示。
在行程遙控機(jī)構(gòu)中。芯軸的上端設(shè)有軸向定位裝置和密封裝置，以防止芯軸11滑出導(dǎo)向槽，并同時(shí)防止泥漿較大的顆粒通過(guò)芯軸護(hù)套12內(nèi)壁與芯軸11外壁形成的環(huán)形空間進(jìn)入鋼珠55的滾道，影響上牙嵌53的轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性。該導(dǎo)向定位裝置是由殼體的上端設(shè)有的卡環(huán)63、擋環(huán)65和孔用擋圈65組成；該密封裝置為在芯軸護(hù)套12的上端孔設(shè)有O型密封圈61和密封擋圈62，如圖1b所示。
在結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)桿28為由具有一定夾角的兩段軸組成的中空結(jié)構(gòu)，上下兩段分別由上球鉸44和下球鉸43約束，導(dǎo)桿28可在球鉸的約束下滑動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)桿28上段向下運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)桿28下段與鉛垂線之間的夾角在發(fā)生改變；為限制導(dǎo)桿28作平面運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)桿28的下端有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向塊在殼體27下端的導(dǎo)向槽內(nèi)滑動(dòng)；定向鉆進(jìn)時(shí)傳動(dòng)軸系統(tǒng)的軸承所受的摩擦力矩、開轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)時(shí)下穩(wěn)定器所受的摩擦力矩以及裝配時(shí)的擰緊力矩，都將導(dǎo)桿28產(chǎn)生扭矩作用，為了使導(dǎo)桿在正常工作狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)桿28的下端的導(dǎo)向塊同時(shí)也構(gòu)成導(dǎo)桿的抗扭結(jié)構(gòu)，可防止導(dǎo)桿28的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1c所示。
在結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的鉸鏈采用中空的球鉸結(jié)構(gòu)，上球鉸44和下球鉸43被安裝在殼體27的內(nèi)壁上；螺釘25約束了球鉸繞軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度；在本實(shí)施例中，從裝配工藝角度考慮，在與鉸鏈的限位槽成90°的兩側(cè)加工為與軸平面平行的平面，如圖5所示。
在結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)桿柔性接頭由導(dǎo)桿柔性上接頭22、導(dǎo)桿柔性連接球絞24、導(dǎo)桿柔性下接頭45、導(dǎo)桿柔性連接橡膠墊46、導(dǎo)桿柔性連接球座47，如圖1c所示，通過(guò)上述導(dǎo)桿導(dǎo)桿柔性接頭組件，使得導(dǎo)桿下端柔性地頂持于下牙嵌，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)桿28與下牙嵌21軸向無(wú)間隙的連接，既可以滿足下牙嵌21軸向滑動(dòng)，又能使導(dǎo)桿28在設(shè)計(jì)平面內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。
在結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的端面密封結(jié)構(gòu)36～39使連接殼體35作軸向滑動(dòng)或徑向偏移時(shí)，球面橡膠墊始終與殼體29的球端面接觸，如圖1c所示。
在結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中導(dǎo)桿28的下端設(shè)有軸向限位機(jī)構(gòu)，以限定導(dǎo)桿28下滑的最大距離。該軸向限位機(jī)構(gòu)是由卡環(huán)42、擋環(huán)41和孔用擋圈40構(gòu)成，當(dāng)導(dǎo)桿下滑的距離達(dá)到最大時(shí)承受下滑的所有部件所產(chǎn)生的重力，并把作用力轉(zhuǎn)移到殼體上去。
在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)分為上傳動(dòng)、中間傳動(dòng)和撓性軸傳動(dòng)三部分。上傳動(dòng)部分包括上水帽1、鎖緊螺母2、上滑動(dòng)軸承3和4、推力調(diào)心滾子軸承67，推力球軸承66、下滑動(dòng)軸承6和7、上傳動(dòng)軸8以及殼體3和9；中間傳動(dòng)包括中傳動(dòng)軸10和中水帽59；撓性軸傳動(dòng)部分包括撓性軸上扶正軸承50和52、鎖緊螺母51、撓性軸30、撓性軸下推力球軸承31、下扶正軸承32和33以及下水帽34。
在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中泥漿主流道為由上水帽1流入上傳動(dòng)軸8的腔體，經(jīng)上傳動(dòng)軸8下端的水眼流出上傳動(dòng)軸8，流經(jīng)中傳動(dòng)軸10的外部，通過(guò)中水帽59的水眼流入撓性軸30中空的腔體，最后，由下水帽34流出。
在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的上傳動(dòng)軸8與中傳動(dòng)軸10的連接為較大徑向間隙的花鍵連接，上傳動(dòng)軸8傳遞扭矩給中傳動(dòng)軸10，中傳動(dòng)軸10可在一定范圍內(nèi)作軸向滑動(dòng)。
利用上述遙控式井下彎殼體變角裝置的井下彎殼體變角方法，包括有如下步驟①不停泵，將鉆具提離井底；②導(dǎo)桿上沒(méi)有鉆壓作用，在自重和泥漿壓差的作用下，導(dǎo)桿沿殼體27下端的導(dǎo)向槽下滑，下牙嵌(21)也隨之下滑并與上牙嵌(53)脫開；③確定結(jié)構(gòu)彎角的調(diào)整角度；或首先確定零角度結(jié)構(gòu)彎角，通過(guò)控制開停泥漿泵的次數(shù)，確定結(jié)構(gòu)彎角的調(diào)整角度；④停泵，解除導(dǎo)桿上的泥漿壓力，芯軸(11)在復(fù)位性力的作用下上行，帶動(dòng)上牙嵌(53)周向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度；⑤下放鉆具，下牙嵌(21)上滑，與上牙嵌(53)配合，雙鉸鏈導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)輸入一行程變量，限位變角；
⑥開泵，鉆進(jìn)。
利用本發(fā)明的裝置，確定結(jié)構(gòu)彎角的零角度的方法是，在芯軸11與中傳動(dòng)軸10構(gòu)成結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的正脈沖示位信號(hào)機(jī)構(gòu)，如圖6所示。芯軸11在泥漿壓差的作用下，下行的距離由上撥銷15和芯軸A區(qū)的導(dǎo)向槽限定。使上撥銷15在某一直導(dǎo)向槽時(shí)，芯軸11下行的距離達(dá)到最大值位置III，此時(shí)，芯軸11內(nèi)徑與中傳動(dòng)軸10的外徑之間的環(huán)空在某處突然減小，從而使泥漿壓力突然生高，在地面識(shí)別到該正脈沖信號(hào)時(shí)，可確定此時(shí)的彎角調(diào)節(jié)裝置處于零角度的狀態(tài)。圖中位置II正常工作位，位置I為停泵位或裝配位。
本發(fā)明在角級(jí)角度調(diào)節(jié)時(shí)，在地面開、停一次，芯軸11作上、下行運(yùn)動(dòng)，上牙嵌53轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)方位，上、個(gè)牙嵌的配合輸出一個(gè)行程增量，下牙嵌21推動(dòng)導(dǎo)桿28和連接殼體35產(chǎn)生一變角。通過(guò)遙控型井下可調(diào)彎殼體在井下接收來(lái)自地面的控制信號(hào)，經(jīng)行程控制機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)彎角在井下的自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制導(dǎo)向鉆具結(jié)構(gòu)彎角的變化以改變鉆具組合的力學(xué)性質(zhì)，滿足定向鉆井過(guò)程中對(duì)井眼軌道實(shí)時(shí)控制的需要。
權(quán)利要求
1.一種遙控式井下彎殼體變角方法，其特征在于在直動(dòng)力鉆具的萬(wàn)向軸總成與傳動(dòng)軸總成之間，至少設(shè)有一個(gè)呈固定夾角的兩段構(gòu)件組成的活動(dòng)導(dǎo)桿，導(dǎo)桿的每一段由一個(gè)鉸鏈約束；再利用行程遙控機(jī)構(gòu)推動(dòng)導(dǎo)桿的一端使導(dǎo)桿在雙鉸鏈內(nèi)滑動(dòng)并偏轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)桿的另一段與雙鉸鏈中心連線之間的夾角在發(fā)生改變；連接于導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)下端的傳動(dòng)軸總成與直動(dòng)力鉆具本體之間的夾角在發(fā)生等量值的改變，從而改變導(dǎo)向鉆具的結(jié)構(gòu)彎角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控式井下彎殼體變角方法，其特征在于所述結(jié)構(gòu)彎角可在一定范圍內(nèi)按一定的角度間隔分級(jí)調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的遙控式井下彎殼體變角方法，其特征在于所述結(jié)構(gòu)彎角分級(jí)調(diào)節(jié)方法是，每給雙鉸鏈導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)輸入一行程變量，則該機(jī)構(gòu)輸出一彎角增量，該行程變量的輸入是通過(guò)地面的泥漿泵的開、停控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的遙控式井下彎殼體變角方法，其特征在于所述結(jié)構(gòu)彎角分級(jí)調(diào)節(jié)步驟為①不停泵，將鉆具提離井底；②導(dǎo)桿上沒(méi)有鉆壓作用，在自重和泥漿壓差的作用下，導(dǎo)桿與傳動(dòng)軸總成下滑；③停泵，給雙鉸鏈導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)輸入一行程變量；④下放鉆具，導(dǎo)桿與傳動(dòng)軸總成嵌上移，限位變角；⑤開泵，鉆進(jìn)。
5.一種遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征在于該變角裝置可為遙控型井下可調(diào)彎殼體短節(jié)，該短節(jié)由行程遙控機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征在于所述的行程遙控機(jī)構(gòu)中的芯軸(11)由芯軸彈簧(14)頂撐復(fù)位；芯軸的下端撥動(dòng)上撥銷(15)和下?lián)茕N(18)使上牙嵌(53)周向轉(zhuǎn)動(dòng)，下牙嵌(21)與上牙嵌(53)軸向配合并使下牙嵌軸向移動(dòng)；由下牙嵌(21)連接于結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征在于所述的結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)至少包括有一個(gè)裝在殼體內(nèi)的導(dǎo)桿(28)，該導(dǎo)桿(28)由由一定夾角的兩段軸組成，并由上球鉸(44)、下球鉸(43)滑動(dòng)支撐；導(dǎo)桿(28)的上端由導(dǎo)桿柔性接頭連接于行程遙控機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征在于所述的導(dǎo)桿柔性接頭由上接頭(22)和下接頭(45)由螺紋連接形成一腔體，內(nèi)含球鉸(24)、球座(47)和橡膠墊(46)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征在于所述的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)依次連接有上水帽(1)、上傳動(dòng)軸(8)、中傳動(dòng)軸(10)、中水帽(59)、撓性軸(30)、下水帽(34)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是該裝置安裝在直動(dòng)力鉆具的萬(wàn)向軸總成與傳動(dòng)軸總成之間，上端與鉆具的萬(wàn)向軸總成相連，下端同螺桿鉆具的傳動(dòng)軸總成相接。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是行程遙控機(jī)構(gòu)中上牙嵌(53)松套在上牙嵌護(hù)套(56)上，只能周向轉(zhuǎn)動(dòng)；緊釘螺釘(19)使導(dǎo)向塊(20)與下牙嵌(21)連接，導(dǎo)向塊在上牙嵌護(hù)套的導(dǎo)向槽中滑動(dòng)，保證了下牙嵌只能軸向滑動(dòng)，不可周向轉(zhuǎn)動(dòng)；上牙嵌的下端部設(shè)有至少為一級(jí)的臺(tái)階狀牙嵌，下牙嵌的上端部設(shè)有至少為一級(jí)的臺(tái)階狀牙嵌；上牙嵌與下牙嵌相互配合，上牙嵌的周向轉(zhuǎn)動(dòng)可得到上、下牙嵌有不同的牙嵌配合，從而決定了不同的軸向行程。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是行程遙控機(jī)構(gòu)中芯軸(11)上端的突緣，起導(dǎo)向作用，在殼體(60)上端的導(dǎo)向槽內(nèi)沿軸向滑動(dòng)，因而芯軸在泥漿壓力或芯軸彈簧(14)的作用下，只能作軸向運(yùn)動(dòng)；芯軸的下端至少設(shè)有一個(gè)沿周向分布的直導(dǎo)向槽和一個(gè)軸線成角度的螺旋導(dǎo)向槽。
13.根據(jù)權(quán)利要求5或12所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是，芯軸的螺旋導(dǎo)向槽可在周向串聯(lián)兩個(gè)以上，并形成A、B兩個(gè)區(qū)域，直導(dǎo)向槽為上撥銷(15)提供轉(zhuǎn)換方位的通路，螺旋槽的作用是撥動(dòng)上牙嵌(53)作周向轉(zhuǎn)動(dòng)；B區(qū)的直槽和螺旋槽使B區(qū)的圓柱面形成了周向等角度分布的凸臺(tái)，凸臺(tái)的下端面為斜面，凸臺(tái)外表面和下端面的作用是壓迫下?lián)茕N(18)使其沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，斜槽撥動(dòng)下?lián)茕N使上牙嵌作周向轉(zhuǎn)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求5或13所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是行程遙控機(jī)構(gòu)中的芯軸(11)通過(guò)嵌入在上牙嵌(53)不同周向位置的上撥銷(15)和下?lián)茕N(18)，撥動(dòng)上牙嵌作周向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)芯軸上行時(shí)，首先是B區(qū)的螺旋槽撥動(dòng)下?lián)茕N，使上牙嵌作周向轉(zhuǎn)動(dòng)，然后A區(qū)的螺旋槽撥動(dòng)上撥銷，上牙嵌繼續(xù)作周向運(yùn)動(dòng)；當(dāng)芯軸下行時(shí)，首先時(shí)下?lián)茕N逐次被B區(qū)凸臺(tái)的斜端面和外表面壓迫，縮入上牙嵌內(nèi)部，然后彈出，與此同時(shí)，一直在A區(qū)直槽內(nèi)的上撥銷無(wú)任何運(yùn)動(dòng)，在此整個(gè)芯軸下行運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，上牙嵌無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是行程遙控機(jī)構(gòu)中的芯軸(11)、上牙嵌(53)和下牙嵌(21)為中空結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遙控型井下可調(diào)彎殼體裝置，其特征是行程遙控機(jī)構(gòu)中由定位機(jī)構(gòu)確定殼體(60)上端導(dǎo)向槽的基準(zhǔn)母線與上牙嵌護(hù)套(53)下端導(dǎo)向槽的基準(zhǔn)母線重合；以及一個(gè)可防止上牙嵌護(hù)套周向轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，使上、下牙嵌準(zhǔn)確配合。
17.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是在行程遙控機(jī)構(gòu)中設(shè)有可防止芯軸滑出導(dǎo)向槽的軸向限位機(jī)構(gòu)；在芯軸與芯軸護(hù)套的上端孔間設(shè)有密封裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是在彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)桿的下端有可限定導(dǎo)桿作平面運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由至少一個(gè)導(dǎo)向塊在設(shè)于殼體上的導(dǎo)向槽內(nèi)滑動(dòng)構(gòu)成；定向鉆進(jìn)時(shí)傳動(dòng)軸系統(tǒng)的軸承所受的摩擦力矩、開轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)時(shí)下穩(wěn)定器所受的摩擦力矩以及裝配時(shí)的擰緊力矩，都將導(dǎo)桿產(chǎn)生扭矩作用，為了使導(dǎo)桿在正常工作狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)桿的下端特設(shè)有抗扭結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是在彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的鉸鏈采用中空的球鉸結(jié)構(gòu)，上球鉸(44)和下球鉸(43)被安裝在殼體(27)的內(nèi)壁上；并設(shè)有可約束球鉸繞軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求7所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是在彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)桿柔性接頭(22、24、45、46、47)，頂持于導(dǎo)桿(28)的上端，使導(dǎo)桿與下牙嵌(21)軸向無(wú)間隙的連接，既可以滿足下牙嵌軸向滑動(dòng)，又能使導(dǎo)桿在設(shè)計(jì)平面內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是在彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的端面密封結(jié)構(gòu)(36-39)在連接殼體(35)作軸向滑動(dòng)或徑向偏移時(shí)，球面密封橡膠墊始終與殼體(29)的球端面接觸。
22.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是在彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中導(dǎo)桿的下端設(shè)有軸向限位裝置，限制導(dǎo)桿下滑的最大距離；并且當(dāng)導(dǎo)桿下滑的距離達(dá)到最大時(shí)，承受下滑的所有部件產(chǎn)生的重力，并把作用力轉(zhuǎn)移到殼體上去。
23.根據(jù)權(quán)利要求5或9所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中泥漿的主流道為由上水帽流入上傳動(dòng)軸的腔體，經(jīng)上傳動(dòng)軸下端的水眼流出上傳動(dòng)軸，然后流經(jīng)中傳動(dòng)軸的外部，通過(guò)中水帽的水眼流入撓性軸中空的腔體，最后，由下水帽流出。
24.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遙控式井下彎殼體變角裝置，其特征是在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的上傳動(dòng)軸(8)與中傳動(dòng)軸(10)的最佳連接為較大徑向間隙的花鍵連接，上傳動(dòng)軸傳遞扭矩給中傳動(dòng)軸，中傳動(dòng)軸可在一定范圍內(nèi)作軸向滑動(dòng)。
25.一種利用如權(quán)利要求5所述的遙控式井下彎殼體變角裝置的井下彎殼體變角方法，包括有如下步驟①不停泵，將鉆具提離井底；②導(dǎo)桿上沒(méi)有鉆壓作用，在自重和泥漿壓差的作用下，導(dǎo)桿沿殼體27下端的導(dǎo)向槽下滑，下牙嵌(21)也隨之下滑并與上牙嵌(53)脫開；③確定結(jié)構(gòu)彎角的調(diào)整角度；或首先確定零角度結(jié)構(gòu)彎角，通過(guò)控制開停泥漿泵的次數(shù)，確定結(jié)構(gòu)彎角的調(diào)整角度；④停泵，解除導(dǎo)桿上的泥漿壓力，芯軸(11)在復(fù)位性力的作用下上行，帶動(dòng)上牙嵌(53)周向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度；⑤下放鉆具，下牙嵌(21)上滑，與上牙嵌(53)配合，雙鉸鏈導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)輸入一行程變量，限位變角；⑥開泵，鉆進(jìn)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的遙控式井下彎殼體變角方法，其特征在于零角度的確定方法是，芯軸(11)與中傳動(dòng)軸(10)構(gòu)成結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的正脈沖示位信號(hào)機(jī)構(gòu)；芯軸在泥漿壓差的作用下，下行的距離由上撥銷(1 5)和芯軸A區(qū)的導(dǎo)向槽限定；上撥銷(15)處于直導(dǎo)向槽時(shí)，芯軸下行的距離達(dá)到最大值，此時(shí)，芯軸(11)內(nèi)徑與中傳動(dòng)軸的外徑之間的環(huán)空在某處突然減小，從而使泥漿壓力突然升高，在地面識(shí)別到該正脈沖信號(hào)時(shí)，可確定此時(shí)的結(jié)構(gòu)彎角處于零角度的狀態(tài)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的遙控式井下彎殼體變角方法，其特征是在地面開、停一次，芯軸(11)作下、上行運(yùn)動(dòng)，上牙嵌(53)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)方位，上、下牙嵌(21)的配合輸出一個(gè)行程增量，下牙嵌推動(dòng)導(dǎo)桿(28)，使連接殼體(35)產(chǎn)生一變角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于石油和地質(zhì)勘探開發(fā)的定向井鉆井過(guò)程中對(duì)動(dòng)力鉆具彎殼體結(jié)構(gòu)彎角進(jìn)行遙控變角的方法及其裝置－遙控型井下可調(diào)彎殼體,該裝置由行程控制控機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)彎角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)組成。本發(fā)明將賦予導(dǎo)向鉆具具有井下調(diào)節(jié)能力,能夠提高井眼軌道控制精度和降低鉆井成本。
文檔編號(hào)E21B7/08GK1332308SQ00107819
公開日2002年1月23日 申請(qǐng)日期2000年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月22日
發(fā)明者蘇義腦, 竇修榮, 梁濤 申請(qǐng)人:石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院鉆井工藝研究所