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1、10申请公布号CN103527084A43申请公布日20140122CN103527084A21申请号201310351855422申请日20130813E21B7/1020060171申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号72发明人李子丰74专利代理机构石家庄一诚知识产权事务所13116代理人崔凤英54发明名称重力指向式垂直钻井防斜装置57摘要一种重力指向式垂直钻井防斜装置，其主要包括管状芯轴、管状重力导向筒、同心轴承、偏心轴承、密封圈、偏心垫块、稳定器和增摩带，其管状重力导向筒平分成两半，一半的材质是高密度合金钢，另一半是低密度合金钢，并通过焊接或粘接在一起。
2、，该导向筒与管状芯轴通过同心轴承和偏心轴承套接在一起，其中在管状芯轴的两侧分别套有同心轴承的内圈，中间套有向井眼高边偏心的偏心轴承的内圈，上述同心轴承和偏心轴承的外圈设在上述导向筒内，在该导向筒的筒壁上设有垫块、其两端与管状芯轴之间设有密封圈，其外圆表面两端设有稳定器，该稳定器靠管状重力导向筒高密度合金钢的一边设有增摩带。本发明结构简单、成本低廉、稳定性好，能有效地控制井斜。51INTCL权利要求书1页说明书2页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图1页10申请公布号CN103527084ACN103527084A1/1页21一种重力指向式垂直钻井。
3、防斜装置，其主要包括管状芯轴、管状重力导向筒、同心轴承、偏心轴承、公接头、母接头、密封圈、偏心垫块、稳定器、和增摩带，其特征在于其管状芯轴由合金钢制成，上端与母接头连接，下端与公接头连接，管状重力导向筒是由两种材质组成的，该管状重力导向筒由过轴线的平面平分成两半，其中一半的材质是高密度合金钢，另一半的材质是低密度合金钢，两者之间通过焊接或粘结连接在一起，管状重力导向筒与管状芯轴通过同心轴承和偏心轴承套接在一起，其中在管状芯轴的两侧分别套有同心轴承的内圈，中间套有向管状重力导向筒低密度合金钢一侧偏心的偏心轴承的内圈，上述同心轴承和偏心轴承的外圈设在管状重力导向筒内，在管状重力导向筒高密度合金钢的。
4、一边与偏心轴承外圈相对应的筒壁上设有垫块，在管状重力导向筒的两端与管状芯轴之间设有密封圈，在管状重力导向筒外圆表面两端设有稳定器，该稳定器靠管状重力导向筒高密度合金钢的一边设有增摩带。权利要求书CN103527084A1/2页3重力指向式垂直钻井防斜装置技术领域0001本发明涉及一种钻井工具，特别是一种垂直钻井防斜钻井装置。背景技术0002在石油天然气钻井和地质钻探过程中，由于地层倾斜和地层各向异性以及钻柱弯曲等原因，一般都把设计的垂直井钻成三维的弯曲井了。钻成的与设计的差别越大，效果越差。其中一项指标就是井斜角，设计的垂直井的井斜角都是零度。为此，钻成的井眼的井斜角越小越好。为了减小井斜角，。
5、人们使用了各种防斜工具。0003现有的防斜工具有钟摆钻具、塔式钻具、满眼钻具、偏轴钻具、导向钻具和垂直钻井系统。钟摆钻具有防斜和纠斜作用，但钻速太慢。塔式钻具也有一定的防斜作用，但遇到地层倾斜大和地层各向异性强的地层，就满足不了需要了。满眼钻具在使井眼变得笔直方面效果较好，但在使井眼变得垂直方面效果较差。偏轴钻具有一定的防斜和纠斜效果，但容易断钻具。用导向钻具可以钻直井，但钻速较慢，井眼曲率较大。垂直钻井系统钻直井效果较好，但技术一直被外国公司垄断，而且成本太高。发明内容0004本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低廉、稳定性好、能有效防止井斜的重力指向式垂直钻井防斜装置。0005本发明主要。
6、包括管状重力导向筒、管状芯轴、同心轴承、偏心轴承和稳定器。其中，管状芯轴由合金钢制成，上端与母接头连接，下端与公接头连接，母接头用于与上部钻柱连接，公接头用于与下部钻柱或钻头连接。管状重力导向筒是由两种材质组成的，该管状重力导向筒由过轴线的平面平分成两半，其中一半的材质是高密度合金钢，另一半的材质是低密度合金钢，两者之间通过焊接或粘结连接在一起。管状重力导向筒与管状芯轴通过同心轴承和偏心轴承套接在一起，其中在管状芯轴上，两侧分别套有同心轴承的内圈，中间套有向管状重力导向筒低密度合金钢一侧偏心的偏心轴承的内圈，上述同心轴承和偏心轴承的外圈设在管状重力导向筒内，在管状重力导向筒高密度合金钢的一边与。
7、偏心轴承外圈相对应的筒壁上设有垫块。在管状重力导向筒的两端与管状芯轴之间设有密封圈，在管状重力导向筒外圆表面两端设有稳定器，该稳定器靠管状重力导向筒高密度合金钢的一边设有增摩带。0006本发明是根据井斜控制理论来设计的。要减小井斜，就要使钻头与下井壁有足够大的作用力或/和钻头的指向向低边拐，要达到这个目的，第一要确定低边，第二使钻头与下井壁有足够大的作用力或/和钻头的指向向低边拐。本发明的管状重力导向筒一半为高密度合金钢、另一半为低密度合金，在重力的作用下，高密度合金钢的一半处在该装置的低边，低密度合金的一半处在高边。该管状重力导向筒中部向井眼高边偏心的偏心轴承使自由状态下为直的芯轴变成了弯曲。
8、的芯轴，可使钻头的指向向低边拐或/和钻头与下井壁有足够大的作用力。轴承可以让芯轴旋转以带动钻头破碎岩石，而重力导向筒不旋转。密封说明书CN103527084A2/2页4圈可以阻止钻井液进入工具内。在井斜角很小时，由密封圈和轴承传递的扭矩尽管不大，也可能带动重力导向筒旋转。为了减少这种概率，在稳定器的低边设有增摩带。即使重力导向筒旋转，也不是匀速的，处于防斜状态的时间较长，总体上还是防斜。0007本发明与现有技术相比具有如下优点0008（1）结构简单、成本低廉。0009（2）不影响转速，稳定性好。0010（3）耐久性好，能有效地控制井斜。附图说明0011图1是本发明的结构示意简图。0012图2是。
9、图1AA的剖面图。具体实施方式0013在图1和图2所示的重力指向式垂直钻井防斜装置示意图中，管状芯轴1由合金钢制成，上端与母接头6连接，下端与公接头5连接，母接头用于与上部钻柱连接，公接头用于与下部钻柱或钻头连接。管状重力导向筒2由过轴线的平面平分成两半，其中一半的材质是高密度合金钢11，另一半的材质是低密度合金钢12，两者之间焊接在一起。管状重力导向筒与管状芯轴通过同心轴承3和偏心轴承4套接在一起，其中在管状芯轴上，两侧分别套有同心轴承的内圈，中间套有向管状重力导向筒低密度合金钢一侧偏心的偏心轴承的内圈，上述同心轴承和偏心轴承的外圈设在管状重力导向筒内，在管状重力导向筒高密度合金钢的一边与偏心轴承外圈相对应的筒壁上焊接有一个垫块8。在管状重力导向筒的两端与管状芯轴之间设有密封圈7，在管状重力导向筒外圆表面两端设有稳定器9，该稳定器靠管状重力导向筒高密度合金钢的一边设有增摩带10。0014使用时，母接头与钻柱连接，公接头与钻头连接，下入井内，转动钻具、加钻压，管状重力导向筒始终将偏心轴承置于向井眼高边偏心的状态，推动钻头与下井壁接触或/和钻头指向向下倾斜；管状芯轴旋转并传递钻压，驱动钻头钻进，实现降斜。说明书CN103527084A1/1页5图1图2说明书附图CN103527084A。