专利名称：自动防斜钻井装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动防斜钻井装置，尤其是一种通过在钻铤体上设置偏心机构和液压活塞机构，能够自动防止井眼偏斜的钻井装置，属于钻井工程技术领域。
背景技术：
钻井是石油天然气等地下资源勘探开发的基本手段，直井防斜打直是钻井现场经常碰到的技术难题之一。在打直井时，如果井斜过大，会使井眼偏离地下设计目标，打乱油气田开发的布局。在斜井内，钻柱易靠在井壁一侧，旋转时发生严重摩擦，易使钻柱磨损和折断，也可能造成井壁坍塌及键槽卡钻等事故。井斜超标也会影响固井质量，对抽油井也常引起抽油杆的磨损和折断。所以，井斜超标对油气田的勘探与开发都有很大危害。
而目前所使用的钻具，包括钟摆钻具、塔式钻具、满眼钻具、偏轴钻具等主要靠钻柱本身的重量来产生降斜力，在井斜角很小时，降斜力一般很小，在有些区块钻井时不能满足防斜的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够利用不倒翁原理和杠杆原理来自动产生很大的降斜力，从而防止井眼偏斜的钻井装置。
本发明自动防斜钻井装置包括有钻铤体，其特征在于钻铤体一端部为钻铤体支承段，设有活塞腔，还设有通孔将活塞腔与钻铤体内腔连通，在活塞腔内匹配设有活塞。在钻铤体另一端部轴向固定套设有偏心套筒，此偏心套筒内壁上设有半圆环型槽，钻铤体外壁上相对应也有半圆环型槽，由这两个半圆环型槽所形成的圆环腔中充满设有多个钢球。偏心套筒支承块的外径大于钻铤体支承段的外径，偏心套筒其它部分的外径小于钻铤体支承段的外径。偏心套筒的重心边与支承块成一定角度。
上述本发明利用不倒翁原理，当井斜角超过一定数值时，偏心套筒支承块就会停在井眼的高边。这时当活塞在井眼的高边时可直接将钻头推向低边，产生降斜效果；当活塞在井眼的低边时，根据杠杆原理，它可通过偏心套筒支承块这一支点还把钻头推向低边，实现降斜作用。从而此工具可很快将井斜降下来，使井眼达到设计要求。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图为本发明实施例的剖视图。
图中1钻铤体 11通孔12活塞腔13轨道槽14内腔15支承段2活塞 21限位槽3螺栓 4偏心套筒41支承块42重心边 43轨道槽5钢球具体实施方式
如附图所示，钻铤体1一端部为钻铤体支承段15，设有活塞腔12，还设有通孔11将活塞腔12与钻铤体内腔14连通，在活塞腔12内匹配设有活塞2。螺栓3一端在活塞2表面所设的限位槽21内，可防止活塞2掉出活塞腔12。偏心套筒4内壁上设有半圆环型轨道槽43，相对应钻铤体1外壁上也有一半圆环型轨道槽13，由这两个半圆环型轨道槽所形成的圆环腔中充满设有多个钢球5。偏心套筒支承块41的外径大于钻铤体支承段15的外径，偏心套筒其它部分的外径小于钻铤体支承段15的外径。偏心套筒重心边42与偏心套筒支承块41成一定角度。
在钻井时，将钻头直接接在此工具有偏心套筒4一端的下面。由于偏心套筒4与钻铤体1之间是通过钢球5连接的，所以偏心套筒4不会随钻铤体1一起旋转。当井斜角很小时，偏心套筒4会在摩擦力矩作用下慢慢旋转；当井斜角超过一定的值，偏心套筒4的重力所产生的旋转力矩大于摩擦力矩时，它就会停在井眼中的某一位置。偏心套筒重心边42与支承块41的所成的角度值最佳为90°，这样当偏心套筒4刚刚不转时，偏心套筒支承块41正好在井眼的高边。由于钻铤体内腔14的压力大于环空处的压力，钻井液通过通孔11将活塞5推出活塞腔12，顶在井壁上。由于活塞5是在钻铤体1的活塞腔12内滑动，所以它是与钻铤体1一起旋转的。当活塞5在井眼的高边时，一方面它可直接将钻头推向低边，实现降斜作用，另一方面可将偏心套筒支承块41推离井壁，由于偏心套筒其它部分的外径小于钻铤体支承段15的外径，所以偏心套筒4不再与井壁接触，可自由旋转，能够保证偏心套筒支承块41始终在井眼的高边；当活塞5在井眼的低边时，它将此处的钻柱抬高，由于偏心套筒支承块41的外径大于钻铤体支承段15的外径，偏心套筒支承块41就会顶在井眼高边的井壁上，起到支点的作用，根据杠杆原理，钻头还是被推向井眼低边，产生降斜效果。
这样，无论活塞5在井眼的高边还是低边，都能产生很大的降斜力，井斜会很快被降下来。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种自动防斜钻井装置，包括有钻铤体，其特征在于钻铤体一端部为钻铤体支承段，设有活塞腔，还设有通孔将活塞腔与钻铤体内腔连通，在活塞腔内匹配设有活塞。在钻铤体另一端部轴向固定套设有偏心套筒，此偏心套筒内壁上设有半圆环型槽，钻铤体外壁上相对应也有半圆环型槽，由这两个半圆环型槽所形成的圆环腔中充满设有多个钢球。偏心套筒支承块的外径大于钻铤体支承段的外径，偏心套筒其它部分的外径小于钻铤体支承段的外径。偏心套筒的重心边与支承块成一定角度。
2.根据权利要求1所述的自动防斜钻井装置，其特征在于所述活塞表面设有限位槽，所述钻铤体内设有一螺栓，该螺栓的端部陷入所述限位槽中。
全文摘要
本发明涉及一种自动防斜钻井装置，包括有钻铤体，钻铤体一端部为钻铤体支承段，设有活塞腔，还设有通孔将活塞腔与钻铤体内腔连通，在活塞腔内匹配设有活塞。在钻铤体另一端部轴向固定套设有偏心套筒，此偏心套筒内壁上设有半圆环型槽，钻铤体外壁上相对应也有半圆环型槽，由这两个半圆环型槽所形成的圆环腔中充满设有多个钢球。偏心套筒支承块的外径大于钻铤体支承段的外径，偏心套筒其它部分的外径小于钻铤体支承段的外径。偏心套筒的重心边与支承块成一定角度。根据不倒翁原理和杠杆原理，该钻具能够自动产生很大的降斜力，从而防止井眼的偏斜。
文档编号E21B7/04GK101025075SQ20061000812
公开日2007年8月29日 申请日期2006年2月21日 优先权日2006年2月21日
发明者宋执武 申请人:中国石油大学(北京)