用于井下钻探设备的竖直方向调节工具的制作方法

专利名称：用于井下钻探设备的竖直方向调节工具的制作方法
用于井下钻探设备的竖直方向调节工具本发明涉及一种方向调节工具，其用于包含该工具的井下钻探设备，尤其涉及一种用于当钻探设备偏离竖直方向时校正其钻探方向的工具。本发明尤其是但不仅仅涉及这 种用于在油井和气井钻探设备中所使用的工具。钻探方向调节工具已知用于校正包含该工具的钻探设备的钻探方向，并且其包括 例如加速计或磁强计等装置，该装置提供了代表工具纵向轴线偏离竖直方向的偏差的电信 号。代表工具的纵向轴线偏离竖直方向的偏差的电信号用于控制设备的钻探方向，其例如 通过与钻探设备所形成的钻孔的壁相接合的转向推动器造成工具的定向有所偏离，从而调 整钻探方向回到竖直方向。现存的这类工具的缺点是使用复杂的电子元件增加了设备生产成本并且使得设 备更容易发生故障。这在工具位于井下时可能特别不利，因为在修复工具时必须停止钻探 操作。本发明的优选实施例试图克服现有技术的上述缺点。根据本发明，其提供了一种用于井下钻探设备的方向调节工具，该工具包括管状外壳，其适合于结合到井下钻探设备中；多个转向推动器，其可滑动地安装在所述外壳上，其中各个所述转向推动器可在 相应的伸展位置和相应的收缩位置之间移动，在相应的伸展位置，所述转向推动器与钻探 设备所形成的钻孔的壁相接合，并且在相应的收缩位置，所述转向推动器不与钻孔的壁相 接合；空心的旋转轴，其适合于结合到钻探设备中，用于将驱动力传递给钻探设备的钻 头，其中轴限定了用于将钻探流体传递给钻头的通道；至少一个限定在所述外壳和所述轴之间并与所述通道连通的第一压力室，其中至 少一个所述转向推动器适合于由于至少一个相应的所述第一压力室中的流体压力的增加 而从其收缩位置移动到伸展位置；相对于外壳可枢轴转动地安装的摆动部件，使得当所述轴相对于外壳不旋转并且 当所述轴的纵向轴线在基本竖直方向上延伸时，摆动部件的纵向轴线在基本竖直方向上延 伸；和控制机构，其适合于防止至少一个所述转向推动器由于轴的纵向轴线和摆动部件 的纵向轴线之间的角度超过预定量而运动至其伸展位置，以便使得至少一个所述转向推动 器将钻探设备的钻探方向朝着基本竖直方向调整，并且/或者阻止钻探方向偏离基本竖直 方向。通过提供相对于外壳可枢轴转动地安装的摆动部件，使得当轴相对于外壳不旋转 并且当轴的纵向轴线在基本竖直方向上延伸时，摆动部件的纵向轴线在基本竖直方向上延 伸，并通过提供控制机构，其适合于防止至少一个所述转向推动器由于轴的纵向轴线和摆 动部件的纵向轴线之间的角度超过预定量而运动至其伸展位置，从而这提供了仅仅利用机 械构件即可构造钻探方向校正工具的优势。这避免了复杂的电子元件的使用，从而减少了 制造成本和维护时间及成本，并提高了工具鲁棒性和可靠性。
在一个优选实施例中，该工具还包括多个第二压力室，其中至少一个所述转向推 动器由于至少一个相应的所述第二压力室中的流体压力的增加而适合于从其收缩位置移 动至伸展位置，并且所述控制机构包括多个活塞，其中各个所述活塞与至少一个所述第一 压力室及至少一个所述第二压力室连通，并具有第一状态和第二状态，在第一状态下，活塞 不与摆动部件相接合，并且与所述活塞连通的所述第一压力室中的流体压力的增加造成所 述活塞相对于外壳而移动，以增加与所述活塞连通的所述或各个第二压力室中的压力，从 而使相对应的转向推动器移动至其伸展位置，在第二状态下，活塞与摆动部件相接合，以限 制所述活塞相对于外壳的运动，从而防止相对应的转向推动器运动至其伸展位置。通过提供多个活塞，其中各个所述活塞与所述第一压力室及所述第二压力室连 通，并具有活塞不与摆动部件相接合的第一状态，以及活塞与摆动部件相接合以限制所述 活塞相对于外壳运动的第二状态，从而这提供了以简单的机械方式构成控制机构的优势， 从而提高了工具的鲁棒性和可靠性，并减少了工具的制造成本。密封装置还可包括多个密封板，其中各个所述密封板适合于安装在外壳上，以便 至少部分地限定相应的所述第二压力室。通过避免使限定了所有第二压力室的组件沿着工具的孔滑动的必要性，这提供了 简化工具组装并最大限度地减小了密封板在工具组装期间受损的风险的优势。另外，这提 供了容许转向推动器彼此密封隔离而无须使其位置沿着外壳的长度交错的优势。各个所述密封板可具有可压缩的密封件，其适合于压缩在所述密封板的主体和所 述外壳之间。该工具还可包括至少一个形成于所述外壳中并至少部分地限定相应的所述第二 压力室的孔。通过在外壳中形成至少一个至少部分地限定相应的第二压力室的孔，这提供了减 少在密封装置附近发生泄漏的风险并通过减少所需构件的数量而简化工具制造的优势。这 在密封装置遇到极大的背压时是特别有利的，例如在已经从第二压力室中排出空气之后， 然后用在压力下由泵驱动到第二压力室中的油填充第二压力室时。在一个优选实施例中，当轴的纵向轴线和摆动部件的纵向轴线之间的角度不超过 所述预定量时，没有任何所述活塞与使用中的摆动部件相接合，并且所有所述转向推动器 能够移动至其伸展位置。该工具还可包括密封装置，其适合于安装到外壳上，以便至少部分地限定至少一 个所述第二密封室。这种密封装置可包括至少一个具有多个封闭表面的封闭部件，其适合于至少部分 地限定多个相应的第二压力室。该密封装置还可包括用于辅助所述密封装置相对于外壳对准的对准装置。这提供了有助于工具组装的优势。该工具还可包括布置在所述外壳和所述轴之间并限定了多个弯曲的活塞室的活 塞室组块，多个弯曲的活塞室用于可滑动地容纳各个所述活塞的相应的弯曲部分。通过提供用于容纳活塞的弯曲部分的弯曲的活塞室，这提供了完全利用在外壳和 轴之间被活塞室组块主体所占用的空间的优势，从而减少了所需要的油储存器的轴向深 度。从而提供更耐用的活塞，同时还减少了制造和之后检查的困难，因为活塞和活塞室必须
5彼此精确匹配的长度被减小了。各个所述活塞室可通过形成于外壳中的相应的导管而与相应的所述第二压力室 连通。这提供了进一步简化工具组装的优势。各个所述第二压力室可包含油。各个所述活塞可包括相应的第一接合部分，其用于与所述摆动部件上相对应的第 二接合部分相接合。各个所述第一接合部分和/或所述第二接合部分可限定至少一个相应的倾斜表这提供了在活塞和摆动部件之间提供牢固接合，并最大限度地减小了即使在升高 的钻探流体压力下由于例如钻探径向和轴向振动而使活塞无意中脱离摆动部件的程度的 优势。各个所述第一接合部分和/或所述第二接合部分可限定多个相应的倾斜表面。在一个优选实施例中，摆动部件通过枢轴可枢轴转动地相对于外壳而进行安装， 枢轴响应于至少一个所述第一压力室中增加的流体压力而适合于相对于所述外壳进行轴 向移动。这提供了最大限度地增加活塞和摆动部件之间的重叠长度的优势，从而最大限度 地增加控制机构对工具从基本竖直方向偏离的灵敏度。这还提供了可使摆动部件在除去第 一压力室中的钻探流体压力时具有相对于外壳的返回冲程，在后续增加第一压力室中的流 体压力时最大限度地增加活塞和摆动部件之间的接合可靠性的优势。该工具还优选包括第一偏压装置，其用于推动所述摆动部件，使其相对于外壳轴 向朝着所述控制机构移动。这提供了在后续对第一压力室中的钻探流体加压时最大限度地增加活塞和摆动 部件之间的接合的可靠性的优势。该工具还可包括至少一个位于外壳和轴之间的限流器，限流器与所述第一压力室 连通以限制通过的钻探流体的流量，从而在所述第一压力室的内部和外部之间造成压力差。这提供了为第一压力室提供针对旋转密封的更坚固且更低成本的备选方案的优 势，并且其还可用作径向轴颈轴承。摆动部件可枢轴转动地安装在至少一个所述限流器上。这提供了最大限度地减少构造工具所需要的构件数量的优势，从而改善了工具的 鲁棒性和可靠性。各个所述转向推动器可包括转向叶片，用于与钻孔的壁相接触，并通过至少一个 与所述第二压力室连通的推动器活塞而安装在外壳上。各个所述推动器活塞可适合于从工具的外部从所述外壳上除去。这提供了最大限度地增加可在钻探现场执行维护、调整和修理的程度的优势。外壳可由多个部分组装而成。这通过将其制成尽可能较短以减少叶片外壳(或“外壳”)的成本，从而提供了减 少工具的构造和维护成本的优势，所述外壳在井下使用的过程中可能由于磨损而需要进行
6更换。该工具还可包括至少一个布置在所述通道中的喷嘴。这提供了如果装配在钻头中的喷嘴具有较大的孔径时，对于给定的流速可使工具 孔中的内部压力增加的优势。根据本发明的另一方面，提供了一种包括上面所限定的方向调节工具的井下钻探 设备。该设备还可包括适合于增加所述通道中的流体压力的至少一个喷嘴。现在将参照附图描述本发明的优选实施例，其只作为示例而非任何限制意义，其 中

图1是本发明第一实施例的竖直钻探工具的第一部分的局部横截面图；图2是图1工具的第二部分的横截面图；图3是图1工具的第三部分的横截面图；图4沿着图3中的线IV-IV的横截面图；图5是图1工具的第四部分的横截面图；图6是图1至图5中的工具的密封板的透视图；图7A是从一侧看去的图1至图5中的工具的活塞的透视图；图7B是从另一侧看去的图7A活塞的透视图；图8A是从一侧看去的图1至图5中的工具的活塞油室组块的透视图；图8B是从另一侧看去的图8A的活塞油室组块的透视图；图9是本发明第二实施例的竖直钻探工具的第一部分的局部横截面图；图10是图9工具的第二部分的横截面图；图11是图9工具的第三部分的横截面图；图12是图9工具的第四部分的横截面图；图13是图9工具的第五部分的横截面图；图14是图9工具的第六部分的横截面图；图15是本发明第三实施例的密封部件的透视图；和图16是本发明第四实施例的工具的局部横截面图。用于结合到油井或气井钻探用的钻探设备中的竖直钻探工具2具有用于连接到 钻柱上部(未显示)的上端4(图1)以及用于连接到钻柱下部的下端6 (图5)。工具2具 有管状外壳8，三个转向叶片10可通过推动器活塞12而滑动地安装在外壳8中，使得转向 叶片10可相对于外壳8在收缩位置和伸展位置之间滑动，在伸展位置，相应的叶片10与钻 探设备所形成的钻孔的壁(未显示)相接合。各个叶片10适合于按照以下将更详细描述 的方式通过增加钻探流体压力而向外移动至其伸展位置，并且通过相应的片簧14而相对 于外壳8被向内推动。用于将旋转驱动力从表面传递至钻头的驱动轴16通过轴承18，20和限流器组件 22，24，26和66而可旋转地安装在外壳8中(其还用作活塞油室组块和径向轴承，其还可具 有沿着右手端的油室的孔的轴向槽，并从而不是限流器)，并限定了用于将钻探流体沿着工 具的孔传送到钻头(未显示)的空心通道28。驱动轴16在其壁上设有一系列孔30，其与 限定在轴16和外壳8之间的第一压力室32连通。限流器组件24包括限流器部件34，其可滑动地安装在轴16上，并在限流器部件34和驱动轴16之间限定了限流通道36，使得当钻 探流体穿过孔30进入第一压力室32中时，限流器部件34克服抵靠着弹簧座40的压缩弹 簧38的作用而被推向图2中的左边，并且由于销42接合在限流器部件34的外表面的相应 的轴向槽44中而受到控制。弹簧座40通过簧环46而保持在合适位置上。限流器组件24操作，使得当高压钻探流体位于第一压力室32中时，不管限流器部 件34在轴16上的轴向位置如何，其都将流过限流器部件34和轴16之间的限流通道36，从 而在第一压力室32的内部和限定于外壳8及轴16之间的环形空间45之间产生压力降。限流器部件34与限流器螺母(flow restrictor nut) 48协作，以便在限流器部件 34和限流器螺母48上限定部分球形内表面50，其与摆动部件54的部分球形上端52相接 合，从而可使摆动部件54在任意方向上相对于外壳8转动一个小的角度。摆动部件54的 相对端限定了周向凸缘56，其限定了具有负倾角的向后倾斜的表面，用于与三个活塞60上 的相对应的接合部分58相接合，接合部分58位于第一压力室32中。如图7A和7B中更详细所示，各个活塞60具有限定了略小于120度圆弧的头部 60a,并且可滑动地通过相应的0形环62或更优选的弹性密封件进行安装，该弹性密封件的 外部轮廓在活塞于图8A和8B中更详细显示并定位在外壳8和驱动轴16之间的圆柱形活 塞室组块/限流器/径向轴承66的相应的活塞室64中轴向移动时更能抑制密封件在其槽 中滚动。活塞室组块/限流器66限定三个活塞室64，其各填充有油，并可滑动地容纳活塞 60，并通过导管68，70而与限定在推动器活塞12和相应的密封板之间的相应的第二压力室 72连通，所述密封板采用定位在外壳8和轴16之间的密封垫74的形式。三个密封垫74通过螺钉76，78而安装在外壳8上，使得各个密封垫74和0形环 80限定了位于密封垫74和推动器活塞12之间的相应的填充油的第二压力室72，如图6中 更清晰地所示。还可将未显示的额外的螺钉连接到密封垫的中心，以增强密封垫片在密封 垫周边的密封性能，从而在内部压力和外部压力施加于填充油的第二室上的所有情况下实 现恰当的密封。各个第二压力室72通过导管68，70而与相应的活塞室64连通，使得第一 压力室32中增加的钻探流体压力通过活塞60而传递给第二压力室72，从而可克服沿着转 向叶片10的两侧而定位的两个片簧14的作用而向外推动相对应的转向叶片10。因为提供了三个分开的第二压力室72，所以如果相对应的活塞60能够在相对应 的活塞室64中滑动到足够的程度，那么各个转向叶片10只能够从外壳8向外延伸至其伸 展位置，以与钻孔的壁相接合。然而，当摆动部件54移动至如图2所示的左边，并且活塞60 移动至如图2所示的右边时，如果任一活塞60的接合部分58与摆动部件54的相对应的接 合部分56相接合，那么可防止活塞60向右移动至足够的程度而造成相对应的转向叶片10 相对于外壳8向外移动而与钻孔壁相接合。其中一个或两个活塞60与摆动部件54的接合 是由于在摆动部件54的纵向轴线和活塞室组块/限流器66的纵向轴线之间的角度比阈值 大非常小量而发生的。在图所示的设计变体中，为了使摆动部件54捕捉孔下侧的活塞60，只需要偏离竖 直方向0. 45度。现在将描述工具2的操作。为了矫正包含工具2的钻探设备的钻探方向偏离竖直方向的任何偏差，或者为了 保持基本竖直的钻探方向，首先停止沿着轴16的孔泵送钻探流体，以便将轴16和第一压力
8室32中的钻探流体的压力减小至周围的静态环境压力。结果，通过压缩弹簧38可将限流器部件34和因而摆动部件54推动至图2中的右边(即钻孔的下部)。钻探流体压力的除 去还造成转向叶片10在片簧14的作用下相对于外壳8而受到向内推动，结果，第二压力室 72中的压力将活塞60推动至图2中所示的左边，使得活塞60的上部58与摆动部件54的 下部56重叠。同时，摆动部件54围绕部分球表面52自由地枢轴转动，使其纵向轴线由于 重力而大致与竖直方向对准。如果外壳8的纵向轴线也设置在小于0. 45度倾斜的竖直定向上时，在这个设计示例中，随着轴16的孔和因而第一压力室32中的钻探流体的压力的增加，限流器部件34和 摆动部件54被推动至图2中所示的左边，并且活塞60被推至右边，并且没有任何活塞60 与摆动部件54的凸缘56相接合。活塞60因此可滑动至其完全程度，结果，所有转向叶片 10被向外壳8的外面推动，以便与钻孔壁相接合，从而保持工具2的竖直定向。另一方面，如果工具2的外壳8的纵向轴线对准图2中所示的竖直方向的顺时针的小角度时，因为摆动部件54本身对准大致竖直方向，所以摆动部件54的纵向轴线将设置 在外壳8的纵向轴线逆时针的小角度上(0.45度左右是可行的)。随着轴16中的钻探流体 的压力逐渐增加，压力增量将通过孔30而被传递至第一压力室32中，其结果是克服压缩弹 簧38的作用而将限流器部件34和摆动部件54推动至左边，并将活塞60推动至右边。因为摆动部件54的定向，一个或两个活塞60的接合部分58与摆动部件54上的凸缘56相接合，其结果防止了接合的活塞60进一步运动至图2中所示的右边。这防止了 相对应的转向叶片10被向外壳8的外面推动而与钻孔的壁相接合。在图2和图3所示的 布置中，因为外壳定向在其预期位置的略微顺时针方向上，所以图2中所示的上部活塞60 与摆动部件54相接合。图3顶部所显示的转向推动器10被防止与钻孔的壁相接合，其结 果是另两个转向推动器叶片(未显示)与钻孔壁相接合，并在逆时针方向上推动外壳8，其 从而将工具2推回大致竖直方向上，以校正钻探方向离开竖直方向的偏差。参看图9至图14，其中与图1至图8的实施例相同的部件由相似但加上100的标号来表示，第二压力室172通过直接形成于工具的外壳108中的相应的枪钻孔173来限定， 如图13中详细所示。枪钻孔173通过空心管165而连接在相应的活塞室164上，空心管 165具有位于活塞室组块166端部的纵向孔。结果，不再需要图1至图8实施例中的外壳8 中的带角度的导管70。类似地，直接在外壳中形成枪钻孔173将不再需要图1至图8实施 例中的密封垫、螺栓、螺栓密封垫片和密封垫片0形环，因而简化了工具的结构，并减少了 其成本，并且使组件不容易泄漏。第二压力室的下部由限流器175限定，限流器175通过三个螺钉177而定位在外壳108中，并且通过三个堵塞器(blanking plug) 179而安装在相对应的枪钻孔173中，以 便在工具用于钻探设备时可防止限流器175随中心轴116旋转，并且螺钉177还防止限流 器175由于重力和/或振动而向下滑动。在限流器175的内表面上设有两个槽181，183。 第一槽181被提供用于使0形密封圈定位，以用于在工具组装时进行压力测试，并且第二槽 183可使限流器175从叶片外壳108中拉出来，从而可使工具用一种可扩展的牵线式维护工 具(未显示)拆卸下来。同图1至图8的实施例相比，活塞室164和活塞160更宽，并且室壁具备更大的厚度，其结果是构件变得更坚固，并且可承受更大的负压，该负压是由于活塞160被摆动部件154捕获并且由于限流器134的运动而被向上拉动，从而可能在活塞室164中发生的。活塞室组块166同图1至图8实施例的相对应的构件相比，其制造成本和在磨损时进行更换的 成本更为低廉。从图12和图13中可看出，叶片外壳108由两个构件(下部构件108和上部构件 108a)形成，并且被制成更短，其结果是在其受到磨损或受损时以更低的成本进行更换。推 动器活塞112上的密封件185定位在外壳108中，而不设于活塞112上，其可使活塞112的 滑动表面被覆坚硬的防腐蚀涂层，例如HVOF碳化钨。相对于外壳108上的推动器活塞112 在其中滑动的相对应的凹腔，其更容易施加于推动器活塞112上。如图14中更详细所示，在输出轴116中设有喷嘴187。如果在钻探期间钻头上没 有足够的压力降，那么其可使推动器活塞112上的背压增加。另外，在叶片110的外表面上 设有多个薄的纵向表面硬化带(例如碳化钨)，其结果是叶片110不太可能容许叶片外壳由 于主驱动轴116组件的旋转而旋转。参看图15，其中与图1至图8实施例相同的部件由相似但增加200的标号来表示， 图1至图8实施例的密封垫74被单个管状密封部件274替代，其提供了比图1至图8实施 例的三个分开的密封垫74更大的刚性。管状密封部件274在其各个端部设有三个螺栓联 接点275，从而可使密封部件274相对于工具外壳108正确定位。密封部件274定位在合适 位置上，并且密封部件274的合适的凹腔277限定了第二压力室，第二压力室通过位于密封 部件274和工具外壳108的内表面之间的合适的密封0形圈(未显示)进行密封。参看图16，其中与图1至图8实施例相同的部件由相似但增加300的标号来表示， 上部限流器组件324与图1至图8实施例的上部限流器24的不同之处在于其受到螺钉325 的限制而不能在外壳308中轴向滑动。这提供了活塞室364的壁不会暴露于极大的负压下 的优势，因为限流器部件334不能在高的内部压力推动补偿活塞360的方向上反向强制拉 动补偿活塞360。摆动部件354的下部设有比图1至图8中的实施例的相对应的构件更大 数量的锯齿356，并且补偿活塞360设有相对应的锯齿357。结果，该构件由于变大的接合 面积而具有比图1至图8中所示实施例的相对应的构件大得多的强度。另外，通过摆动部 件365和活塞360的相互接合部分的轴向力更低，因为补偿活塞上的密封面积比图1至图 8中的实施例的移动限流器34上的密封面积更小。本领域中的技术人员应该懂得，上面的实施例是仅仅作为示例而非任何限制意义 进行描述的，而且各种备选例和改型在不脱离权利要求所限定的本发明的范围内都是可行 的。
权利要求
一种用于井下钻探设备的方向调节工具，所述工具包括管状外壳，所述管状外壳适合于结合到所述井下钻探设备中；可滑动地安装在所述外壳上的多个转向推动器，其中，各个所述转向推动器可在相应的伸展位置和相应的收缩位置之间移动，在所述相应的伸展位置，所述转向推动器与所述钻探设备所形成的钻孔的壁相接合，在所述相应的收缩位置，所述转向推动器不与所述钻孔的壁相接合；适合于结合到所述钻探设备中的空心的旋转轴，用于将驱动力传递给所述钻探设备的钻头，其中，所述轴限定了用于将钻探流体传递给所述钻头的通道；至少一个限定在所述外壳和所述轴之间并与所述通道连通的第一压力室，其中，至少一个所述转向推动器适合于由于至少一个相应的所述第一压力室中的流体压力的增加而从其收缩位置移动到伸展位置；相对于所述外壳可枢轴转动地安装的摆动部件，使得当所述轴相对于所述外壳不旋转并且当所述轴的纵向轴线在基本竖直方向上延伸时，所述摆动部件的纵向轴线在基本竖直方向上延伸；和控制机构，所述控制机构适合于防止至少一个所述转向推动器由于所述轴的纵向轴线和所述摆动部件的纵向轴线之间的角度超过预定量而运动至其伸展位置，以便使得至少一个所述转向推动器将所述钻探设备的钻探方向朝基本竖直方向调整，并且/或者阻止钻探方向偏离基本竖直方向。
2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，还包括多个第二压力室，其中，至少一个 所述转向推动器适合于由于至少一个相应的所述第二压力室中的流体压力的增加而从其 收缩位置移动至伸展位置，并且所述控制机构包括多个活塞，其中，各个所述活塞与至少一 个所述第一压力室和至少一个所述第二压力室连通，并具有第一状态和第二状态，在所述 第一状态下，所述活塞不与所述摆动部件相接合，并且与所述活塞连通的所述第一压力室 中的流体压力的增加将造成所述活塞相对于所述外壳移动，以增加与所述活塞连通的所述 或各个第二压力室中的压力，从而使相应的转向推动器移动至其伸展位置，在所述第二状 态下，所述活塞与所述摆动部件相接合，以限制所述活塞相对于所述外壳的运动，从而防止 相应的转向推动器运动至其伸展位置。
3.根据权利要求2或3所述的工具，其特征在于，当所述轴的纵向轴线和所述摆动部件 的纵向轴线之间的角度不超过所述预定量时，没有任何所述活塞与使用中的所述摆动部件 相接合，并且所有所述转向推动器能够移动至其伸展位置。
4.根据权利要求2或3所述的工具，其特征在于，还包括布置在所述外壳和所述轴之间 的活塞室组块，所述活塞室组块限定了多个活塞室，用于可滑动地容纳各个所述活塞的相 应的部分。
5.根据权利要求4所述的工具，其特征在于，各个所述活塞室可通过形成于所述外壳 中的相应的导管而与相应的所述第二压力室连通。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的工具，其特征在于，各个所述活塞包括相应的 第一接合部分，用于与所述摆动部件上的相应的第二接合部分相接合。
7.根据权利要求6所述的工具，其特征在于，各个所述第一接合部分和/或所述第二接 合部分限定了至少一个相应的倾斜表面。
8.根据权利要求7所述的工具，其特征在于，各个所述第一接合部分和/或所述第二接 合部分限定了多个相应的倾斜表面。
9.根据任一前述权利要求所述的工具，其特征在于，还包括适合于安装到所述外壳的 密封装置，以便至少部分地限定至少一个所述第二密封室。
10.根据权利要求9所述的工具，其特征在于，所述密封装置包括至少一个具有多个封 闭表面的封闭部件，适合于至少部分地限定多个相应的第二压力室。
11.根据权利要求10所述的工具，其特征在于，所述密封装置还包括用于辅助所述密 封装置相对于所述外壳进行对准的对准装置。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的工具，其特征在于，所述密封装置包括多个 密封板，其中，各个所述密封板适合于安装在所述外壳上，以便至少部分地限定相应的所述 第二压力室。
13.根据权利要求12所述的工具，其特征在于，各个所述密封板具有可压缩的密封件， 所述可压缩的密封件适合于压缩在所述密封板的主体和所述外壳之间。
14.根据任一前述权利要求所述的工具，其特征在于，还包括至少一个孔，所述孔形成 于所述外壳中并至少部分地限定相应的所述第二压力室。
15.根据任一前述权利要求所述的工具，其特征在于，所述第二压力室或各个所述第二 压力室包含油。
16.根据任一前述权利要求所述的工具，其特征在于，所述摆动部件通过枢轴相对于所 述外壳可枢轴转动地进行安装，所述枢轴适合于响应至少一个所述第一压力室中增加的流 体压力而相对于所述外壳进行轴向移动。
17.根据权利要求16所述的工具，其特征在于，还包括第一偏压装置，用于推动所述摆 动部件，使所述摆动部件相对于所述外壳轴向地朝着所述控制机构移动。
18.根据任一前述权利要求所述的工具，其特征在于，还包括位于所述外壳和所述轴之 间的至少一个限流器，所述至少一个限流器与所述第一压力室连通以限制通过的钻探流体 的流量，以便在所述第一压力室的内部和外部之间造成压力差。
19.根据权利要求18所述的工具，其特征在于，所述摆动部件可枢轴转动地安装到至 少一个所述限流器上。
20.根据任一前述权利要求所述的工具，其特征在于，各个所述转向推动器包括转向叶 片，用于与所述钻孔的壁相接触，并通过至少一个与所述第二压力室连通的推动器活塞而 安装在所述外壳上。
21.根据权利要求20所述的工具，其特征在于，各个所述推动器活塞适合于从所述工 具的外部从所述外壳除去。
22.根据任一前述权利要求所述的工具，其特征在于，所述外壳由多个部分装配而成。
23.根据任一前述权利要求所述的工具，其特征在于，还包括至少一个布置在所述通道 中的喷嘴。
24.一种井下钻探设备，包括根据任一前述权利要求所述的方向调节工具。
25.根据权利要求24所述的设备，其特征在于，还包括至少一个适合于增加所述通道 中的流体压力的喷嘴。
全文摘要
本发明公开了一种用于井下钻探设备的方向调节工具(2)。该工具具有适合于结合到井下钻探设备中的管状外壳(8)，以及安装在外壳上的转向叶片(10)。驱动轴(16)将驱动力传递给钻探设备的钻头，其中所述轴限定了用于将钻探流体传递给钻头的通道。第一压力室(32)限定在外壳和轴之间并与通道连通，其中转向叶片由于第一压力室中的流体压力的增加而从其收缩位置移动到其伸展位置。摆动部件(54)可枢轴转动地安装，使得当轴相对于外壳不旋转时，摆动部件(54)在竖直方向上延伸，并且活塞(60)防止由于在轴的纵向轴线和摆动部件的纵向轴线之间的角度超过预定的量而使至少一个转向叶片运动至其伸展位置。这使得至少一个转向叶片可将钻探设备的钻探方向朝着竖直方向调整，和/或阻止钻探方向偏离竖直方向。
文档编号E21B7/08GK101802343SQ200880105336
公开日2010年8月11日 申请日期2008年6月20日 优先权日2007年6月27日
发明者A·G·克拉克, R·F·芬莱, R·M·塔洛奇, V·L·艾伦 申请人:桑德克斯有限公司