[实用新型]导向钻具液压系统压力补偿器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种石油天然气勘探钻井作业的井下导向装置的压力补偿器，特别是一种导向钻具液压系统压力补偿器。

背景技术：

石油天然气钻井过程中，由于井下钻具组合结构、已钻井眼的几何形状、钻井工艺参数、地层特性等原因的影响，实钻井眼常常偏离预定轨道。特别对于自动垂直钻井系统或旋转导向工具，为了控制钻头钻进方向，目前通常采用液压系统作为井下导向执行机构的动力源，从而使井下工具产生增斜、稳斜或降斜的效果。由于井下几千米高温、高压、强振等特殊环境的影响，液压系统内的液压油因承受大范围变化的温度、压力和冲击的作用体积会发生改变，例如有资料显示，当井下温度达到125℃时，液压油的体积会增加12.5％，而当井下压力达到50MPa时，液压油的体积会减小3.2％，因此在密封液压系统有效容积不变的情况下，这会造成系统容积和油液实际体积不匹配，导致系统出现压力异常，以至动作失灵，将严重影响井眼轨迹控制水平与作业安全。

导向钻具液压系统压力补偿器是钻井井眼轨迹控制系统液压系统的重要组成部分，目前井下工具所采用的胶囊式压力平衡及补偿方法多用在静态测井仪器上，不能很好地适应导向钻具的恶劣工况，并且易受环空泥浆冲刷和污染而失效。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的旋转导向或自动垂直钻井系统中井下导向执行装置液压系统所存在的压力受环境影响而产生波动的问题，而提供一种导向钻具液压系统压力补偿器，该导向钻具液压系统压力补偿器能准确、可靠的保证井下轨道控制液压系统的压力平衡，实现对井眼轨迹的有效控制。

本实用新型解决其问题可通过如下技术方案来达到：该导向钻具液压系统压力补偿器包括皮囊，皮囊上下端分别连接注油口及排油口，注油口及排油口分别通过上锁紧螺母和下锁紧螺母悬挂在防护罩壳体内，所述的防护罩壳体由中间的圆柱形防护罩及两端半球面的防护罩上盖、防护罩下盖固定连接而成，所述的防护罩圆周上分布有径向贯通的压力补偿孔，注油口内装有螺堵。

本实用新型与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该导向钻具液压系统压力补偿器由于采用上述结构，皮囊悬挂在防护罩壳体内，保证环境压力施加到皮囊上，形成压力补偿，避免环空泥浆对皮囊的直接冲刷磨损；防护罩圆周上分布有径向贯通的压力补偿孔，将环境压力通畅地引至皮囊外表面，形成压力平衡补偿，防止液压系统压力异常，又能有效防止环空泥浆中的砂石、岩屑进入防护罩与皮囊的间隙，损坏皮囊。该压力补偿器能够应用于旋转钻柱钻进和滑动钻进两种方式下导向装置液压系统的压力补偿，能准确、可靠的保证井眼轨道控制液压系统的压力平衡，实现对井眼轨迹的有效控制。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1-上锁紧螺母，2-注油口，3-螺堵，4-密封垫圈，5-防护罩上盖，6-皮囊，7-紧固螺钉，8-防护罩，9-补偿孔，10-下锁紧螺母，11-防护罩下盖，12-排油口。

具体实施方式：

下面结合附图将对本实用新型作进一步说明：

如附图1所示，该导向钻具液压系统压力补偿器包括皮囊6，在皮囊6上端连接注油口2，下端连接排油口12，皮囊6的注油口2及排油口12分别通过上锁紧螺母1和下锁紧螺母10悬挂在防护罩壳体内，所述的防护罩壳体由中间的圆柱形防护罩8及两端半球面的防护罩上盖5、防护罩下盖11通过紧固螺钉7连接而成的不锈钢壳体，这种结构保证环境压力施加到皮囊6上形成压力补偿，避免环空泥浆对皮囊6的直接冲刷磨损，防护罩上盖5和防护罩下盖11内表面与皮囊6两端尺寸一致，紧托皮囊6，能有效防止皮囊6因剧烈振动产生反复大位移变形及形成疲劳失效，降低皮囊6两端与注油口2、排油口12结合部位开裂的机率；所述的防护罩8圆周上分布有若干径向贯通的压力补偿孔9，所述的补偿孔9直径为0.3～1.5mm，补偿孔9既能将环境压力通畅地引至皮囊6外表面，形成压力平衡补偿，防止液压系统压力异常，又能有效防止环空泥浆中的砂石、岩屑进入防护罩8与皮囊6的间隙，损坏皮囊6；注油口内装有螺堵3，螺堵3装有密封垫圈4；为提高压力补偿响应速度和精度，所述的皮囊6的壁厚为2～10mm，能迅速将环境压力传递到液压系统工作介质上去，响应速度快；皮囊6为耐高温橡胶加工而成，橡胶刚度小，压力补偿时变形压力损失小，对导向液压系统吸油和回油压力影响小，液压系统反应灵敏工作稳定。

该导向钻具液压系统压力补偿器的工作原理是：安装于钻铤上的导向钻具液压系统压力补偿器随钻头钻进时，随着钻深的变化，导向液压系统工作点的环境压力也在变化，为保证导向液压系统正常工作，需将环空泥浆压力通过压力补偿器防护罩8上的环境压力补偿孔9引到压力补偿皮囊6的外表面，皮囊6内外若存在压力差，皮囊6的形状会发生变化，从而导致皮囊6的容积也发生变化，进而调整皮囊6内部的液压油压力，最终保证皮囊6内外压力相等，实现了导向钻具液压系统压力补偿。