一种钻井导向工具及钻井系统技术方案

本发明专利技术提供了一种钻井导向工具及钻井系统，属于钻井工具领域。钻井导向工具包括空心外套、旋转轴、空心钻铤和驱动机构。空心外套套设于旋转轴的外侧，旋转轴与所述空心外套通过球面轴承连接。空心钻铤可转动的设置于空心外套内，空心钻铤支撑于旋转轴。驱动机构包括旋转体、偏心轮、第一驱动装置和第二驱动装置，旋转体可转动的设置于空心外套内，偏心轮与旋转体转动连接，第一驱动装置用于驱动旋转体相对空心外套围绕旋转轴转动，第二驱动装置用于驱动偏心轮相对旋转体转动。偏心轮相对旋转体转动能够使旋转轴弯曲。这种钻井导向工具，偏心轮转动使旋转轴弯曲，偏心轮与旋转轴为线接触，偏心轮不会限制旋转轴的弯曲。

A drilling tool and drilling system

The invention provides a drilling guiding tool and a drilling system, belonging to the field of drilling tools. The drilling guidance tools include hollow jacket, rotary shaft, hollow drill collar and driving mechanism. The hollow outer sleeve is sleeved on the outside side of the rotary shaft, and the rotating shaft is connected with the hollow jacket through spherical bearings. The hollow drill collar can be rotatably arranged in the hollow jacket, and the hollow drill collar is supported on the rotating shaft. The driving mechanism includes the rotating body, the eccentric wheel, the first driving device and the second driving device. The rotatable body can be rotated in the hollow coat. The eccentric wheel is connected with the rotating body. The first driving device is used to drive the rotating body to rotate relative to the rotating shaft, and the second drive device is used to drive the eccentric rotation. Turn around the body. The eccentric wheel rotates relative to the rotating body, so that the rotating shaft is bent. The steering tool of the drilling tool causes the rotating shaft to be bent by rotating the eccentric wheel, and the eccentric wheel is in line contact with the rotating shaft, and the eccentric wheel does not limit the bending of the rotating shaft.

【技术实现步骤摘要】
一种钻井导向工具及钻井系统
本专利技术涉及钻井工具领域，具体而言，涉及一种钻井导向工具及钻井系统。
技术介绍
旋转导向钻井系统是靠空心外套与旋转轴之间的驱动机构使旋转轴弯曲偏执，从而为钻头提供一个与井眼轴线不一致的倾角，产生导向作用。现有的旋转导向钻井系统中的驱动机构一般都采用偏心环，旋转轴套设在偏心环内，偏心环对旋转轴的弯曲具有一定的限制作用，旋转轴的弯曲效果差，从而导致钻头的倾斜效果不佳，钻井效果不能达到预期。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钻井导向工具，以改善驱动机构对旋转轴的弯曲具有限制作用的问题。本专利技术的目的在于提供一种钻井系统，以改善驱动机构对旋转轴的弯曲具有限制作用的问题。本专利技术是这样实现的：基于上述第一目的，本专利技术提供一种钻井导向工具，包括：空心外套；旋转轴，所述空心外套套设于所述旋转轴的外侧，所述旋转轴与所述空心外套通过球面轴承连接；空心钻铤，所述空心钻铤可转动的设置于所述空心外套内，所述空心钻铤支撑于所述旋转轴，所述空心钻铤与所述旋转轴能够同步转动；驱动机构，所述驱动机构包括旋转体、偏心轮、第一驱动装置和第二驱动装置，所述旋转体可转动的设置于所述空心外套内，所述偏心轮与所述旋转体转动连接，所述第一驱动装置用于驱动所述旋转体相对所述空心外套围绕所述旋转轴转动，所述第二驱动装置用于驱动所述偏心轮相对所述旋转体转动；所述偏心轮与所述旋转轴接触，所述偏心轮相对所述旋转体转动能够使所述旋转轴弯曲。进一步地，所述旋转体包括第一旋转环和第二旋转环，所述第二旋转环与所述第一旋转环滑动连接，所述第二旋转环与所述第一旋转环之间设置有第一限位结构，以限制所述第二旋转环相对第一旋转环转动，所述第一旋转环与所述空心外套转动连接，所述偏心轮与所述第二旋转环转动连接；所述第一旋转环与所述第二旋转环之间设有第三驱动装置，所述第二驱动装置用于驱动所述第二旋转环相对第一旋转环轴向滑动；所述旋转轴具有接触面，接触面为圆锥面，所述第二旋转环相对所述第一旋转环轴向移动能够使所述偏心轮与所述接触面接触并沿所述接触面移动。进一步地，所述第一旋转环包括基环和沿所述基环轴向延伸的导向环，所述基环的外壁与所述空心外套接触并形成转动配合，所述第二旋转环套设于所述导向环的外侧，所述第二旋转环的内壁与所述导向环接触并形成滑动配合。进一步地，所述第一限位结构包括设于所述导向环的外壁上的凸出部和设于所述第二旋转环的内壁上的滑槽，所述凸出部延伸至所述滑槽内；所述第二旋转环相对所述第一旋转环轴向移动时，所述凸出部能够在所述滑槽内滑动。进一步地，所述偏心轮相对旋转体转动的轴线垂直于转动体相对所述空心外套转动的轴线。进一步地，所述空心钻铤上设有限位孔，所述旋转轴插设于所述限位孔内，所述限位孔的孔壁与所述旋转轴的外壁存在间隙，所述空心钻铤与所述旋转轴间设有第二限位结构，以限制所述旋转轴相对所述空心钻铤转动。进一步地，所述第二限位结构包括设于多个推杆、多个第一弹性件和设于所述旋转轴上的多个圆周分布的卡槽，所述推杆、第一弹性件与卡槽一一对应；所述卡槽沿所述旋转轴的轴向布置，所述推杆与所述空心钻铤滑动连接，所述推杆能够沿所述空心钻铤的径向滑动，所述第一弹性件作用于所述推杆，以使所述推杆卡于所述卡槽内。进一步地，所述空心钻铤与旋转轴间设有密封结构。进一步地，所述密封结构包括滑动体、固定体和第二弹性件；所述滑动体可滑动的设置于所述旋转轴上，所述滑动体与所述旋转轴滑动密封，所述滑动体具有第一球面；所述固定体固定于所述旋转轴上；所述空心钻铤上设有凹槽，所述凹槽具有第二球面，所述第二弹性件作用于所述滑动体与所述固定体之间，以使所述第一球面与所述第二球面接触密封。基于上述第二目的，本专利技术提供一种钻井系统，包括钻机、钻柱、钻头和上述的钻井导向工具，钻柱的一端与钻机连接，钻柱的另一端与所述空心钻铤连接，所述钻头与旋转轴连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种钻井导向工具，驱动机构由旋转体、偏心轮、第一驱动装置和第二驱动装置构成。当第二驱动装置工作时，偏心轮将发生转动，偏心轮可向旋转轴施加压力，从而使旋转轴发生弯曲。当第一驱动装置工作时，旋转体将围绕旋转轴转动，从而使偏心轮可从多个方向上向旋转轴施加压力，使得旋转轴能够在多个方向上发生弯曲，实现钻头的任意转向。这种钻井导向工具中，偏心轮转动使旋转轴弯曲，偏心轮与旋转轴为线接触，偏心轮不会限制旋转轴的弯曲，可保证旋转轴能够很好的弯曲，使得钻头的倾斜效果更好。本专利技术提供一种钻井系统，包括上述钻井导向工具，具有上述钻井导向工具的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1提供的钻井导向工具的结构示意图；图2为图1所示的空心外套的结构示意图；图3为图1所示的空心轴的结构示意图；图4为图3所示的IV-IV剖视图；图5为图1所示的空心钻铤的结构示意图；图6为图1所示的旋转体的结构示意图；图7为图1所示的钻井导向工具的局部视图；图8为本专利技术实施例2提供的钻井系统的结构示意图。图标：200-钻井导向工具；10-空心外套；11-第一筒体；111-第一限位环；12-过渡体；13-第二筒体；131-第二限位环；20-旋转轴；21-轴头；22-第一轴部；23-锥形部；231-接触面；24-第二轴部；241-卡槽；30-空心钻铤；31-周壁；32-底壁；33-限位孔；34-插孔；35-推杆；36-第一弹性件；37-凹槽；38-第二球面；40-驱动机构；41-旋转体；411-第一旋转环；4111-基环；4112-导向环；4113-凸出部；412-第二旋转环；4121-环体；4122-凸环；4123-滑槽；413-第三驱动装置；42-偏心轮；43-第一驱动装置；44-第二驱动装置；50-轴承；60-第一压盖；70-第一密封圈；80-球面轴承；90-第二压盖；100-第二密封圈；110-密封结构；1101-滑动体；1102-固定体；1103-第二弹性件；1104-第一球面；300-钻井系统；310-钻机；320-钻柱；330-钻头。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井导向工具，其特征在于，包括：空心外套；旋转轴，所述空心外套套设于所述旋转轴的外侧，所述旋转轴与所述空心外套通过球面轴承连接；空心钻铤，所述空心钻铤可转动的设置于所述空心外套内，所述空心钻铤支撑于所述旋转轴，所述空心钻铤与所述旋转轴能够同步转动；驱动机构，所述驱动机构包括旋转体、偏心轮、第一驱动装置和第二驱动装置，所述旋转体可转动的设置于所述空心外套内，所述偏心轮与所述旋转体转动连接，所述第一驱动装置用于驱动所述旋转体相对所述空心外套围绕所述旋转轴转动，所述第二驱动装置用于驱动所述偏心轮相对所述旋转体转动；所述偏心轮与所述旋转轴接触，所述偏心轮相对所述旋转体转动能够使所述旋转轴弯曲。

【技术特征摘要】
1.一种钻井导向工具，其特征在于，包括：空心外套；旋转轴，所述空心外套套设于所述旋转轴的外侧，所述旋转轴与所述空心外套通过球面轴承连接；空心钻铤，所述空心钻铤可转动的设置于所述空心外套内，所述空心钻铤支撑于所述旋转轴，所述空心钻铤与所述旋转轴能够同步转动；驱动机构，所述驱动机构包括旋转体、偏心轮、第一驱动装置和第二驱动装置，所述旋转体可转动的设置于所述空心外套内，所述偏心轮与所述旋转体转动连接，所述第一驱动装置用于驱动所述旋转体相对所述空心外套围绕所述旋转轴转动，所述第二驱动装置用于驱动所述偏心轮相对所述旋转体转动；所述偏心轮与所述旋转轴接触，所述偏心轮相对所述旋转体转动能够使所述旋转轴弯曲。2.根据权利要求1所述的钻井导向工具，其特征在于，所述旋转体包括第一旋转环和第二旋转环，所述第二旋转环与所述第一旋转环滑动连接，所述第二旋转环与所述第一旋转环之间设置有第一限位结构，以限制所述第二旋转环相对第一旋转环转动，所述第一旋转环与所述空心外套转动连接，所述偏心轮与所述第二旋转环转动连接；所述第一旋转环与所述第二旋转环之间设有第三驱动装置，所述第二驱动装置用于驱动所述第二旋转环相对第一旋转环轴向滑动；所述旋转轴具有接触面，接触面为圆锥面，所述第二旋转环相对所述第一旋转环轴向移动能够使所述偏心轮与所述接触面接触并沿所述接触面移动。3.根据权利要求2所述的钻井导向工具，其特征在于，所述第一旋转环包括基环和沿所述基环轴向延伸的导向环，所述基环的外壁与所述空心外套接触并形成转动配合，所述第二旋转环套设于所述导向环的外侧，所述第二旋转环的内壁与所述导向环接触并形成滑动配合。4.根据权利要求3所述的钻井导向工具，其特征在于，所述第一限位结构包括设于所述导...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乃震，赵齐辉，卢毓周，李永和，张磊，吴琼，邵珊，张美君，董智伟，余凯，乔纳，
申请(专利权)人：中国石油集团长城钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11