专利名称：自动垂直钻具液压控制装置的制作方法
技术领域：
自动垂直钻具液压控制装置属于地下钻探装置的辅助设备，特别是涉及钻具中液压传动控制机构。
背景技术：
闭环钻具防斜纠斜的原理是在钻孔倾斜时在钻具的高边施加一个相反的横向力，推动钻具向降斜的方向钻进。若采用公知技术流量控制方法，执行活塞只能产生有限个方向的纠斜力，无法在任意方向产生一个方向与倾斜钻具高边相反，其大小能根据地层的力学性能的调整力；另外，在公知技术中采用泥浆作为液体压力传递介质，造成对液压阀的磨损；若采用单回路输出时，要使三个执行活塞得到不同的压力，使用部件较多，成本高，可靠性低。为解决上述问题，设计了本液压控制装置。
发明内容
为了使在钻探过程中对任意方向都能测量出钻具的倾斜值和给出相应的纠斜信号，使钻具在允许的偏斜值范围内完成钻探，液压控制装置是自动垂直钻具中的一个重要环节，本实用新型的目的是提供一种使之在钻并的任意方向的倾斜均可予以纠正；采用独立封闭的液压油路，在油路中注入高级的清洁液压油作为压力传递介质的自动垂直钻具液压控制装置。它解决了任意方向的测量纠斜的功能；装置不易受到污染、工作寿命长；稳定安全可靠；结构简单、维修方便等技术问题。
为此，本实用新型采用了以下的技术方案--本装置由柱塞式液压泵(3)、电磁压力比例阀(6)、执行活塞(8)和蓄能器(10)组成的液压控制装置被安装在由内管(1)和外管(2)构成的自动垂直钻具的环状腔体中；柱塞式液压泵通过油路分别与电磁压力比例阀、执行活塞、蓄能器连通；钻具的内管、外管的上、下部分别与钻杆或钻铤、钻头相连；电磁压力比例阀与电子控制装置相连。
--柱塞式液压泵通过外壳被固定在外管上，由钻杆或钻铤带动回转。
--执行活塞与支撑板相接触；经力的传递耦合导致外管与钻孔的孔壁相触。
--在液压控制装置中注入清洁液压油为压力传递介质。
--在执行活塞的外侧装有支撑板(7)，其上部安装有轴销(11)，支撑板可绕轴销转动；在支撑板的下部设有复位弹簧(9)。
实践证明与现有技术相比较，本实用新型具有以下有益效果
(1)对在钻探过程中任意方向的倾斜值，均能测出，并予以纠斜，克服了现有技术仅能在有限方向纠斜的缺点。
(2)由于采用了独立封闭的以清洁液压油为介质的液压油路，克服了公知技术中采用泥浆作为液压力传递介质，造成对液压阀的磨损的缺陷，提高了本装置的稳定可靠性和工作寿命。
(3)结构简单，维修方便。
图1是自动垂直钻具液压控制装置部分纵向剖视结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是液压控制装置油路连接示意图。
图4是执行活塞受力状况分析图。
具体实施方式
图1图2和图3即为实施本实用新型的一种优选方式，现参照它们对技术方案再作进一步地描述。图中各标号的定义如下1-内管，为圆形管，构成自动垂直钻具的心轴，其上部与钻杆相连，下部与钻头相连，发电机转子被固定在它的外壁上。2-外管，即为普通钻具所选用的器材，装在内管之外，两者轴心相重合，它与内管构成自动垂直钻具的主体结构。内、外管之间为环形腔体，发电机，测量、控制及执行装置安装在其内。3-柱塞式液压泵，系通用标准件，它与执行活塞，电磁压力比例阀等相连，也可选用其它高压泵。4-柱塞。5-柱塞泵外壳，位于柱塞与外管之间。6-电磁压力比例阀。7-支撑板，安装在执行活塞的外侧，其上部安装有轴销，支撑板可绕其转动，在其下部设有复位弹簧。8-执行活塞，它与支撑板相接触，经力的传递耦合，导致支撑板与钻孔的孔壁相触。9-复位弹簧，调整支撑板的正常状态。10-蓄能器，经油路与柱塞式液压泵、执行活塞、电磁压力比例阀等相连通。11-轴销。12-油缸，经油路与柱塞式液压泵、电磁压力比例阀连通。M-电磁压力比例阀与电子控制装置的连接点。8-1、8-2、8-3为执行活塞几何位置示意图。F1、F2为分别作用在执行活塞(8)上的力。
本装置的工作原理钻杆转动时，带动柱塞泵转动，产生高压油，高压油分三路通过三个电磁比例压力阀输送到三个执行活塞。当不同信号电压施加在三个电磁比例压力阀上时，则在三个执行活塞上得到三个不同的压力。若测得钻孔倾斜且钻具倾斜的高边如图4箭头所指的方向时，则给连接于执行活塞(8-1)的电磁比例压力阀施加信号电压，使其产生大小如F1的压力；同理使执行活塞(8-2)产生如图F2所示的压力；而对执行活塞(8-3)未施加压力；则F1与F2的合力指向高边方向。当执行活塞(8-1)(8-2)分别推动与其相触的支撑板时，支撑板支撑于钻孔孔壁，在反作用力的推动下，钻具被推向与图4中箭头相反的方向，即进行降斜钻进。这样就可以使钻孔沿着垂直方向前进。
权利要求1.一种自动垂直钻具液压控制装置，它包括柱塞式液压泵、电磁压力比例阀、执行活塞与蓄能器，其特征是由柱塞式液压泵(3)、电磁压力比例阀(6)、执行活塞(8)和蓄能器(10)组成的液压控制装置被安装在由内管(1)和外管(2)构成的自动垂直钻具的环状腔体中；柱塞式液压泵通过油路分别与电磁压力比例阀、执行活塞、蓄能器连通；钻具的内管、外管的上、下部分别与钻杆或钻铤、钻头相连；电磁压力比例阀与电子控制装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种自动垂直钻具液压控制装置，其特征是柱塞式液压泵通过外壳被固定在外管上，由钻杆或钻铤带动回转。
3.根据权利要求1所述的一种自动垂直钻具液压控制装置，其特征是执行活塞与支撑板相接触；经力的传递耦合导致外管与钻孔的孔壁相触。
4.根据权利要求1所述的一种自动垂直钻具液压控制装置，其特征是在执行活塞的外侧装有支撑板(7)，其上部安装有轴销(11)，支撑板可绕轴销转动；在支撑板的下部设有复位弹簧(9)。
专利摘要自动垂直钻具液压控制装置属于地下钻探装置的辅助设备，特别涉及钻具中液压传动控制机构。其技术方案是由注塞式液压泵、电磁压力比例阀、执行活塞、蓄能器组成的液压控制装置被安装在由内管和外管构成的自动垂直钻具的环状腔体中；液压泵通过油路分别与电磁压力比例阀、执行活塞、蓄能器连通；钻具的内管、外管的上、下部分别与钻杆或钻铤、钻头相连。液压泵通过外壳被固定在外管上，由钻杆或钻铤带动回转。执行活塞与支撑板相接触；经力的传递耦合，使支撑板与钻孔的孔壁相触。支撑板的上、下部分别装有轴销和复位弹簧。它具有任意方向测量纠斜功能；不易受污染；工作寿命长；稳定可靠；结构简单、维修方便。可作为钻具的液压控制装置。
文档编号E21B7/04GK2592840SQ02279109
公开日2003年12月17日 申请日期2002年9月10日 优先权日2002年9月10日
发明者姚爱国, 徐德明 申请人:中国地质大学(武汉)