专利名称：一种指向式旋转导向钻井工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钻井工具，特别是关于一种指向式旋转导向钻工井工具。
背景技术：
控制井眼轨迹是指对井眼进行导向，使井眼斜度和方位按照预设计的斜度和方 位进行操作，达到预设计好的目标。目前已有中国专利，申请号为200720021462. 7 的《滑动推靠式导向钻井工具》已实现了对井眼轨迹的控制，但是这种钻井工具结 构复杂，控制精度不高，更重要的是该钻井工具同样依赖地层的松软度。其它传统 的旋转导向钻井工具也主要依赖地层的表面力学特性，这极大限制了控制井眼轨迹 的可能性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种不依赖地层的表面力学特性，结构简 单，并且能够准确有效控制井眼轨迹的指向式旋转导向钻工井工具。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案它包括一两端通透的中空外壳， 所述外壳通过其上端的母扣与一空心钻铤相连通；所述外壳下端内插设有一空心芯 轴，所述芯轴上部的杯状端口紧贴在所述外壳内壁上，紧挨所述杯状端口的芯轴上 部外壁上由上至下依次环套固定有一上浮动密封总成和一支撑芯轴用的上浮动轴 承；所述芯轴贯穿一安装固定在所述外壳内壁上的偏心机构；所述芯轴下端伸出所 述外壳外，依次与一空心旋转头和一钻头相连接；所述外壳下端空腔内紧贴芯轴的 外壁上由下至上依次环套有一下密封总成和一下固定轴承，所述下密封总成和下固 定轴承均固定连接所述外売的内壁上。
所述偏心机构位于所述芯轴的中点处。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、由于本发明包括一上浮 动轴承，且上浮动轴承环套固定在芯轴的上部外壁上，芯轴的下端连接一钻头，偏 心机构压弯芯轴产生径向位移时，上浮动轴承随着芯轴的运动而沿芯轴轴向运动，
钻头随着芯轴的弯曲产生侧向倾角，因此本发明可以通过控制芯轴产生的径向位移 大小或者上浮动轴承沿芯轴产生的轴向位移大小，来准确有效地控制钻头产生的侧 向倾角，间接控制井眼轨迹，而不需要依赖地层的表面力学特性。2、由于本发明 的芯轴上部端口设计为杯状口 ，杯状口与上浮动密封总成构成了有效的径向密封， 保证了钻井过程中的泥浆不会从杯状口外溢出来，而且外壳下端空腔内紧贴芯轴的 外壁上也环套有一下密封总成，因此将外壳内壁与芯轴外壁形成的空腔密封住，防
3止了泥浆的进入，进而避免了泥浆对偏心机构的损坏，延长了偏心机构的使用寿命。 3、本发明由于将偏置机构设置在芯轴的中点处，可以使芯轴产生更大的挠度，因 此更能有效地控制井眼轨迹。本发明不仅控制精度高，而且结构简单，可以广泛应 用在各种不同表面力学特性的地层中。
图l是本发明的结构示意图
具体实施例方式
下面结合实施例，对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括一两端通透的中空外壳1，外壳1通过其上端的母扣
(图中未示出)与一空心钻铤2相连通。外壳1内插设有一空心芯轴3，芯轴3的 上部端口设置有一紧贴外壳内壁的杯状口 31。紧挨杯状口 31的芯轴3外壁上由上 至下依次环套固定有一上浮动密封总成4和一支撑芯轴3用的上浮动轴承5，这样 不仅可以使钻井过程中的芯轴3不承受轴向钻压作用，还可以使芯轴3具有旋转状 态的自由度，且在旋转过程中动摩擦力达到最小。由于杯状口 31紧贴外壳1内壁， 因此当杯状口 31沿外壳1的内壁上下滑动时，上浮动密封总成4和上浮动轴承5 随杯状口 31的滑动而滑动，杯状口 31与上浮动密封总成4构成了有效的径向密封。 芯轴3的中点处设置有一偏置机构6，偏置机构6安装固定在外壳1的内壁上，这 样使得偏置机构6对芯轴3作用时，芯轴3产生的挠度最大，便于更有效地控制井 眼轨迹。外壳1下端空腔内的芯轴3外壁上由下至上依次环套有一下密封总成7和 一下固定轴承8，下密封总成7和下固定轴承8均固定在外壳1的内壁上，这样芯 轴3仍保持一旋转自由度。上浮动密封总成5和下密封总成7使得外壳1内壁与芯 轴3外壁形成的空腔密封，防止了泥浆的进入，进而避免了泥浆对偏置机构6的损 坏。芯轴3的下端伸出外壳1外，且依次与以空心旋转头9和一钻头IO相连接， 旋转头9和钻头10均与钻铤2同轴。
当采用本发明钻井工具施工时，通过直接控制偏心机构4的径向位移，间接控 制上浮动轴承5上下滑动的距离。也就是说，当芯轴3被偏置机构6压弯时，芯轴 3上端縮短的距离即为上浮动轴承5沿芯轴3下滑的距离；当偏置机构6未施加力 的作用时，芯轴3由弯变直，芯轴3上端伸长的距离即为上浮动轴承5沿芯轴3上 滑的距离。与此同时，钻头10随着芯轴3的弯曲变化产生不同的侧向倾角，最终 达到控制井眼轨迹的目的。
上述各实施例中，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的， 在本发明技术方案的基础上，对个别部件进行的改进和等同变换，不应排除在本发 明的保护范围之外。
权利要求
1、一种指向式旋转导向钻井工具，其特征在于它包括一两端通透的中空外壳，所述外壳通过其上端的母扣与一空心钻铤相连通；所述外壳下端内插设有一空心芯轴，所述芯轴上部的杯状端口紧贴在所述外壳内壁上，紧挨所述杯状端口的芯轴上部外壁上由上至下依次环套固定有一上浮动密封总成和一支撑芯轴用的上浮动轴承；所述芯轴贯穿一安装固定在所述外壳内壁上的偏心机构；所述芯轴下端伸出所述外壳外，依次与一空心旋转头和一钻头相连接；所述外壳下端空腔内紧贴芯轴的外壁上由下至上依次环套有一下密封总成和一下固定轴承，所述下密封总成和下固定轴承均固定连接所述外壳的内壁上。
2、 如权利要求1所述的一种指向式旋转导向钻井工具，其特征在于所述偏 心机构位于所述芯轴的中点处。
全文摘要
本发明涉及一种指向式旋转导向钻井工具，它包括一两端通透的中空外壳，外壳通过其上端的母扣与一空心钻铤相连通；外壳下端内插设有一空心芯轴，芯轴上部的杯状端口紧贴在外壳内壁上，紧挨杯状端口的芯轴上部外壁上由上至下依次环套固定有一上浮动密封总成和一支撑芯轴用的上浮动轴承；芯轴贯穿一安装固定在外壳内壁上的偏心机构；芯轴下端伸出外壳外，依次与一空心旋转头和一钻头相连接；外壳下端空腔内紧贴芯轴的外壁上由下至上依次环套有一下密封总成和一下固定轴承，下密封总成和下固定轴承均固定连接外壳的内壁和芯轴。本发明不仅控制精度高，而且结构简单，可以广泛应用在各种不同表面力学特性的地层中。
文档编号E21B3/00GK101586440SQ20091008394
公开日2009年11月25日 申请日期2009年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者伟 姜 申请人:中国海洋石油总公司;中海石油研究中心