一种指向式高造斜率的垂直深井钻井工具的制作方法

1.本实用新型涉及钻井工具技术领域，尤其涉及一种指向式高造斜率的垂直深井钻井工具。


背景技术：

2.现有的旋转导向钻井工具有：静态偏置推靠式、动态偏置推靠式、静态偏置指向式和动态偏置指向式四种。推靠式旋转导向钻井工具，造斜率大小的调节方法比较复杂，调节精度较差，随着井深增加，误差较大，已经不能满足现代超深井、多分支井、大位移水平井和超难定向井的钻井需求。指向式旋转导向钻井工具，具有造斜率大、造斜方式简单、控制精度高的特点。但是现有技术中指向式的钻井工具角度调节精度不够，无法满足高造斜率深井钻孔的需要。
3.为解决上述问题，本技术中提出一种指向式高造斜率的垂直深井钻井工具。


技术实现要素：

4.(一)实用新型目的
5.为解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种指向式高造斜率的垂直深井钻井工具，本实用新型能够方便的调整芯轴的角度，稳定性好适用于高造斜率的深井进行钻井作业的特点。
6.(二)技术方案
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种指向式高造斜率的垂直深井钻井工具，包括旋转外套和芯轴；
8.芯轴设置在旋转外套的内部，芯轴的侧壁上设置有防护壳，防护壳内部形成安装腔，安装腔中集成有控制机；防护壳与芯轴保持转动连接；芯轴的顶部设置有与传动机构配合安装的连接头；芯轴的中部设置有多个柔性带，芯轴的底部伸出旋转外套；
9.芯轴的外周上设置有防护套，防护套为弹性套；防护套的外周上设置有偏心机构；偏心机构包括多个独立运行的支撑组件，支撑组件包括连接柱和接触件；连接柱固定设置在旋转外套的内壁上，连接柱的一端设置有卡座，接触件内部中空，接触件的一侧设置有与卡座配合安装的卡槽；
10.接触件的中空部设置有固定件；连接柱的内部设置有伸出的液压杆和多个辅助杆；液压杆以及辅助杆的另一端均与固定件固定安装。
11.优选的，防护壳保持密封状态。
12.优选的，柔性带将芯轴等间距分隔成多个连接件，连接件之间的柔性带发生偏转。
13.优选的，旋转外套的底部设置有安装套，安装套通过螺栓与旋转外套固定安装。
14.优选的，卡槽与卡座配合形成完整的球形接触件。
15.优选的，卡座的两侧均设置有与接触件连接的弹性绳。
16.优选的，安装套的内侧壁上设置有限位环，限位环包括外部的外接套和内部的套
筒；芯轴从限位环中部穿过并与套筒接触保持滑动连接；外接套与套筒之间形成空腔，空腔内呈环形阵列分布设置有多个支撑件，支撑件弯曲呈弯弓状，存储弹性势能。
17.本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
18.1、控制机控制每个支撑组件伸长的长度不同；对于芯轴的不同部位受力不同，而芯轴通过柔性带形成多个连接件，受力不同时偏转的角度不同，通过控制偏心机构每个支撑组件的伸长量达到精确控制芯轴偏转角度的目的。
19.2、通过偏心机构调整芯轴的角度后，芯轴底部的固定端与限位环接触并进行限位，芯轴做偏心运动时，与套筒内壁接触，相对应的支撑件能够发生弹性形变，对芯轴施加一个缓冲的作用力，使得芯轴做偏心运动时减少径向的额外跳动，运行更加平稳；有利于减少钻头的磨损。
附图说明
20.图1为本实用新型的整体结构示意图；
21.图2为本实用新型中支撑组件结构示意图；
22.图3为本实用新型中支撑组件的内部结构示意图；
23.图4为本实用新型中限位环的结构示意图。
24.附图标记：1、旋转外套；2、连接头；3、控制机；4、防护壳；5、连接件；51、柔性带；6、防护套；7、偏心机构；71、连接柱；72、接触件；73、卡座；74、弹性绳；75、辅助杆；76、液压杆；77、固定件；8、安装套；9、限位环；91、外接套；92、支撑件；93、空腔；94、套筒；10、芯轴。
具体实施方式
25.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
26.如图1所示，本实用新型提出的一种指向式高造斜率的垂直深井钻井工具，包括旋转外套1和芯轴10；
27.在本实施例中，芯轴10设置在旋转外套1的内部，芯轴10的侧壁上设置有防护壳4，防护壳4内部形成安装腔，安装腔中集成有控制机3；防护壳4与芯轴10保持转动连接；芯轴10的顶部设置有与传动机构配合安装的连接头2；芯轴10的中部设置有多个柔性带51，芯轴10的底部伸出旋转外套1。
28.需要说明的是，芯轴10顶部通过连接头2与传动机构配合安装，从而驱动芯轴10转动；芯轴10的中部设置多组柔性带51，柔性带51将芯轴10等间距分隔成多个连接件5，连接件5之间的柔性带51能够发生偏转，从而使得整个芯轴10的角度能够进行调整；芯轴10的底部伸出旋转外套1，可方便与钻头进行安装，对土层进行钻探。
29.如图1-3所示，旋转外套1的底部设置有安装套8，安装套8通过螺栓与旋转外套1固定安装；芯轴10的外周上设置有防护套6，防护套6为弹性套；防护套6的外周上设置有偏心机构7；偏心机构7包括多个独立运行的支撑组件，支撑组件包括连接柱71和接触件72；连接柱71固定设置在旋转外套1的内壁上，连接柱71的一端设置有卡座73，接触件72内部中空，
接触件72的一侧设置有与卡座73配合安装的卡槽；卡槽与卡座73配合形成完整的球形接触件72；接触件72的中空部设置有固定件77；连接柱71的内部设置有伸出的液压杆76和多个辅助杆75；液压杆76以及辅助杆75的另一端均与固定件77固定安装；卡座73的两侧均设置有与接触件72连接的弹性绳74。
30.需要说明的是，控制机3控制每个支撑组件独立运行；支撑组件内部的液压杆76起到主要支撑作用，辅助杆75以及弹性绳74起到辅助固定的作用；控制机3控制每个支撑组件伸长的长度不同；对于芯轴10的不同部位受力不同，而芯轴10通过柔性带51形成多个连接件5，受力不同时偏转的角度不同，通过控制偏心机构7每个支撑组件的伸长量达到精确控制芯轴10偏转角度的目的。
31.如图4所示，安装套8的内侧壁上设置有限位环9，限位环9包括外部的外接套91和内部的套筒94；芯轴10从限位环9中部穿过并与套筒94接触保持滑动连接；外接套91与套筒94之间形成空腔93，空腔93内呈环形阵列分布设置有多个支撑件92，支撑件92弯曲呈弯弓状，存储弹性势能。
32.需要说明的是，通过偏心机构7调整芯轴10的角度后，芯轴10底部的固定端与限位环9接触并进行限位，芯轴10做偏心运动时，与套筒94内壁接触，相对应的支撑件92能够发生弹性形变，对芯轴10施加一个缓冲的作用力，使得芯轴10做偏心运动时减少径向的额外跳动，运行更加平稳；有利于减少钻头的磨损。
33.本实用新型的工作原理及使用流程：芯轴10顶部穿过旋转外套1与驱动机构进行连接，通过驱动机构驱动整个芯轴10转动；在本实用新型中，芯轴10的中部设置有多个柔性带51，柔性带51将芯轴10等间距分隔成多个连接件5，连接件5之间的柔性带51能够发生偏转，从而使得整个芯轴10的角度能够进行调整；设置在防护壳4内部的控制器控制偏心机构7运行，偏心机构7包括多个独立运行的支撑组件，控制机3控制每个支撑组件独立运行；支撑组件内部的液压杆76起到主要支撑作用，辅助杆75以及弹性绳74起到辅助固定的作用；控制机3控制每个支撑组件伸长的长度不同；对于芯轴10的不同部位受力不同，而芯轴10通过柔性带51形成多个连接件5，受力不同时偏转的角度不同，通过控制偏心机构7每个支撑组件的伸长量达到精确控制芯轴10偏转角度的目的，此外通过偏心机构7调整芯轴10的角度后，芯轴10底部的固定端与限位环9接触并进行限位，芯轴10做偏心运动时，与套筒94内壁接触，相对应的支撑件92能够发生弹性形变，对芯轴10施加一个缓冲的作用力，使得芯轴10做偏心运动时减少径向的额外跳动，运行更加平稳；有利于减少钻头的磨损。本实用新型能够方便的调整芯轴10的角度，稳定性好适用于高造斜率的深井进行钻井作业。
34.应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。