CN119641237B - 电动式井下推靠装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井下推靠装置技术领域，是一种电动式井下推靠装置，其包括外筒、旋转轴和电活性组合块，旋转轴外侧套装有外筒，外筒中部沿圆周均布有至少两个内外贯通的安装孔，每个安装孔内均设有通断电能够缩回或膨胀的电活性组合块。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过设置不需要液压的纯电动式电活性组合块推靠力装置，解决了液压推靠装置存在的超高温、高振动等工况适应问题，可应用于静止推靠式垂直钻井、旋转导向等工具，适应深井超深井防斜与导向钻井需求，具有不受温度限制、不受振动影响，输出力稳定、部件少、释放机械结构抗压设计尺寸的特点。

Description

电动式井下推靠装置

技术领域

本发明涉及井下推靠装置技术领域，是一种电动式井下推靠装置。

背景技术

随着深井超深井钻井技术发展，井下温度、压力、地层等井下工况日趋复杂。温度达到200℃以上，压力超过200MPa，受地层压实影响，钻进过程振动更加剧烈，对垂直钻井工具提出了新的技术需求。目前的垂直钻井工具主要有全旋转式与静止推靠式。由于静止推靠式采用了液压推靠装置，受温度等影响严重。静止推靠式在井下工作，通过三只液压推靠装置产生压力，实现防斜。在钻井过程中推靠装置不旋转，中心轴旋转。井下推靠力装置作为垂直钻井工具产生井下推靠力、实现井下闭环防斜等重要工作部件，其工作性能对垂钻工具防斜作用是否有效发挥起着至关重要作用。目前，静止推靠式垂钻工具使用井下推靠力装置均是基于小孔节流或电磁阀控制原理，通过微型电机控制微型泵工作产生液压压力，实现井下推靠力输出。但由于井下温度的升高，液压油受高温影响粘度等性能变化，液压系统推靠力稳定输出出现温度衰减问题。且随着井下压力、振动等加剧，推靠装置机械结构抗压、抗磨损能力均无法满足现场需求。

发明内容

本发明提供了一种电动式井下推靠装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有液压推靠系统受井下高温影响推靠力衰减的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种电动式井下推靠装置，包括外筒、旋转轴和电活性组合块，旋转轴外侧套装有外筒，外筒中部沿圆周均布有至少两个内外贯通的安装孔，每个安装孔内均设有通断电能够缩回或膨胀的电活性组合块。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述电活性组合块可为电活性材料，由整片电活性材料纵向层层堆叠而成，电活性组合块两端分别连接电源正负极。

上述还可包括电子仓，旋转轴上部外侧套装有位于外筒内的电子仓，电子仓内设有测控电路，测控电路包括测斜传感器和控制电路，测斜传感器与控制电路连接，电活性组合块两端导线末端连接有密封胶套，控制电路通过高压密封插针插入密封胶套内与电活性组合块连接。

上述还可包括密封圈，电子仓上部外侧、下部外侧与外筒之间均设有密封圈。

上述还可包括地线螺钉，电子仓内设有地线螺钉，控制电路与地线螺钉连接。

上述还可包括推靠板和固定块，每个电活性组合块外侧均设有推靠板，推靠板呈开口向内的凵字形，推靠板内侧上端和内侧下端分别一体设有上滑台和下滑台，对应上滑台位置的外筒内侧设有滑槽，上滑台位于滑槽内，对应安装孔下端位置的外筒上通过螺栓安装有固定块，下滑台位于固定块内。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过设置不需要液压的纯电动式电活性组合块推靠力装置，解决了液压推靠装置存在的超高温、高振动等工况适应问题，可应用于静止推靠式垂直钻井、旋转导向等工具，适应深井超深井防斜与导向钻井需求，具有不受温度限制、不受振动影响，输出力稳定、部件少、释放机械结构抗压设计尺寸的特点。

附图说明

附图1为本发明实施例的主视半剖视结构示意图。

附图2为附图1中的在A-A处的剖视结构示意图。

附图3为附图1中的在B-B处的剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为外筒，2为旋转轴，3为电活性组合块，4为电子仓，5为测控电路，6为密封胶套，7为高压密封插针，8为密封圈，9为地线螺钉，10为推靠板，11为固定块，12为上滑台，13为下滑台，14为滑槽，15为螺栓。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1、2、3所示，该电动式井下推靠装置包括外筒1、旋转轴2和电活性组合块3，旋转轴2外侧套装有外筒1，外筒1中部沿圆周均布有至少两个内外贯通的安装孔，每个安装孔内均设有通断电能够缩回或膨胀的电活性组合块3。

根据需要，电活性组合块3采用现有公知材料，通断电能够使其发生形变，从而能够作为执行机构。

根据需要，外筒1中部沿圆周均布有三个内外贯通的安装孔。

在使用时，通过通断电使电活性组合块3缩回或膨胀，当下井时使电活性组合块3缩回，在井内需要扶正管串防斜时，使三组电活性组合块3膨胀顶住井壁，管串向受力小的位置移动，推动外筒1使其居中，从而调节转轴下方钻头的位置，防止井斜。本发明采用一种新材料应用在推靠装置上，依靠电控实现电活性组合块3形变产生推靠力，从根本上解决了液压系统受高温影响导致推靠力衰减的问题，不受温度、振动等影响，可完全适应性超深井钻井高温、高振动的环境。同时由于减少了安装部件，节约了安装空间，机械结构设计面临的超高压问题得到解决。

可根据实际需要，对上述电动式井下推靠装置作进一步优化或/和改进：

实施例2：如附图1、2所示，电活性组合块3为电活性材料，由整片电活性材料纵向层层堆叠而成，电活性组合块3两端分别连接电源正负极。在使用时，电活性材料通电后正负极互相吸引导致层叠的电活性材料压缩，断电后层叠的电活性材料恢复原状，从而向外膨胀，当需要保证垂直钻井工具在井中的居中位置时对电活性材料断电，不需要推靠力时通电使其缩回。

实施例3：如附图1、2所示，还包括电子仓4，旋转轴2上部外侧套装有位于外筒1内的电子仓4，电子仓4内设有测控电路5，测控电路5包括测斜传感器和控制电路，测斜传感器与控制电路连接，电活性组合块3两端导线末端连接有密封胶套6，控制电路通过高压密封插针7插入密封胶套6内与电活性组合块3连接。

在使用时，通过测斜传感器监测管串倾斜情况，当控制系统判断测斜传感器的监测数据超出指定数值后控制电活性组合块3断电膨胀，推动外筒1居中。

实施例4：如附图1、2所示，还包括密封圈8，电子仓4上部外侧、下部外侧与外筒1之间均设有密封圈8。

通过设置密封圈8避免井下杂质进入电子仓4。

实施例5：如附图1、2所示，还包括地线螺钉9，电子仓4内设有地线螺钉9，控制电路与地线螺钉9连接。

地线螺钉9保证设备安全和正常运行。

实施例6：如附图1、2、3所示，还包括推靠板10和固定块11，每个电活性组合块3外侧均设有推靠板10，推靠板10呈开口向内的凵字形，推靠板10内侧上端和内侧下端分别一体设有上滑台12和下滑台13，对应上滑台12位置的外筒1内侧设有滑槽14，上滑台12位于滑槽14内，对应安装孔下端位置的外筒1上通过螺栓15安装有固定块11，下滑台13位于固定块11内。

推靠板10的作用是避免电活性组合块3与井壁接触产生磨损，推靠板10能够被电活性组合块3推动向外扩张，推靠板10向外移动时，上滑台12沿滑槽14向外，下滑台13沿固定块11向外移动。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (3)

1.一种电动式井下推靠装置，其特征在于包括外筒、旋转轴和电活性组合块，旋转轴外侧套装有外筒，外筒中部沿圆周均布有至少两个内外贯通的安装孔，每个安装孔内均设有通断电能够缩回或膨胀的电活性组合块；

电活性组合块为电活性材料，由整片电活性材料纵向层层堆叠而成，电活性组合块两端分别连接电源正负极；

还包括电子仓，旋转轴上部外侧套装有位于外筒内的电子仓，电子仓内设有测控电路，测控电路包括测斜传感器和控制电路，测斜传感器与控制电路连接，电活性组合块两端导线末端连接有密封胶套，控制电路通过高压密封插针插入密封胶套内与电活性组合块连接；

还包括推靠板和固定块，每个电活性组合块外侧均设有推靠板，推靠板呈开口向内的凵字形，推靠板内侧上端和内侧下端分别一体设有上滑台和下滑台，对应上滑台位置的外筒内侧设有滑槽，上滑台位于滑槽内，对应安装孔下端位置的外筒上通过螺栓安装有固定块，下滑台位于固定块内。

2.根据权利要求1所述的电动式井下推靠装置，其特征在于还包括密封圈，电子仓上部外侧、下部外侧与外筒之间均设有密封圈。

3.根据权利要求1或2所述的电动式井下推靠装置，其特征在于还包括地线螺钉，电子仓内设有地线螺钉，控制电路与地线螺钉连接。