一种基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具制造技术

本发明专利技术公开一种基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具，属于钻井装置技术领域，包括钻压转向传递结构、扭矩传递轴、旋转导向机构；所述钻压转向传递结构为弧面接触结构或球铰结构，用于承担钻压；所述扭矩传递轴包括万向轴或柔性轴，用于传递扭矩；旋转导向钻井过程中，上部钻具通过钻压转向传递结构将钻压传递给旋转导向机构并进一步的传递给钻头；上部钻具通过扭矩传递轴将扭矩传递给旋转导向机构并进一步的传递给钻头。本发明专利技术提供的基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具，在不影响旋转导向正常功能的前提下实现了钻压传递和扭矩传递的分离，便于联合井下马达实现旋转导向复合钻井。

A rotary steering drilling tool based on the transfer structure of WOB steering

【技术实现步骤摘要】
一种基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具
本专利技术涉及钻井装置
，特别是涉及一种基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具。
技术介绍
目前的推靠式旋转导向钻井工具普遍依靠第一扶正器实现近钻头的扶正，并在第一扶正器后方设置柔性节，使钻具具有一定柔性，柔性节虽然能提高旋转导向钻井工具的造斜率，但由于其本身占用了很大的长度空间，且会在遇到井下复杂时成为卡钻的因素，导致了旋转导向钻井工具无法很好的与井下马达结合。针对上述问题，现有方法是通过减短柔性节并在柔性节后方设置井下马达的方法实现与旋转导向钻井工具与井下马达的联合作业，但是减短柔性节后会导致工具造斜率的下降，同时无法有效解决井下复杂时的卡钻问题。此外，旋转导向钻井工具的扶正器需设置于旋转导向偏置机构和柔性节之间。复合钻井时，井下马达钻具或其他井下动力工具安装于柔性节后方，这也就导致井下动力工具的扭力必须驱动柔性节、扶正器及其下方的旋转导向短节。钻井期间会造成大量的井下马达扭矩损失，在遭遇井下复杂时，可能会导致井下马达输出扭矩不足或卡阻。针对上述问题，基于现有技术的任何优化都难以从根本上解决问题。机械的将柔性节与扶正器调换顺序，将扶正器设置于井下马达外壳上，也仅能从一定程度上解决安全问题，但使得旋转导向丧失了动态稳定性，在没有近钻头支点的情况下，造斜率大幅下滑，安全性降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具，且通过扭矩传递轴实现钻压和扭矩的分离传递。以解决上述现有技术存在的问题，在不影响旋转导向正常功能的前提下实现了钻压传递和扭矩传递的分离，便于联合井下马达实现旋转导向复合钻井，增加了安全性。此外，利用钻压转向传递结构本身在转向时不需要很大的弯矩，甚至不需要弯矩，因此可以在旋转导向钻井过程中，可以减小推靠臂所需要的推力。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具，包括钻压转向传递结构、扭矩传递轴、旋转导向机构；所述钻压转向传递结构为弧面接触结构或球铰结构，用于传递钻压；所述扭矩传递轴包括万向轴或柔性轴；旋转导向钻井过程中，上部钻具通过钻压转向传递结构将钻压传递给旋转导向机构并进一步的传递给钻头；上部钻具通过扭矩传递轴将扭矩传递给旋转导向机构并进一步的传递给钻头。具体的，还包括井下马达，上部钻具为井下马达，所述井下马达转子外设置有井下马达定子外壳，所述井下马达定子外壳下端连接有钻压转向传递结构，所述井下马达转子下端连接有扭矩传递轴，所述钻压转向传递结构设置于所述扭矩传递轴外侧；所述钻压转向传递结构和扭矩传递轴下端与所述旋转导向机构分别连接，分别为所述旋转导向机构传递钻压和扭矩，或，当钻压转向传递结构为球铰结构时，所述球铰球头上方通过所述扭矩传递轴与井下马达转子连接，使马达转子将扭矩通过扭矩传递轴传递给球铰球头，马达定子外壳通过球铰外壳向球铰球头传递钻压，最终由球铰球头为所述旋转导向机构传递钻压。可选的，所述驱动轴包括下驱动轴、中驱动轴和上驱动轴，所述下驱动轴与中驱动轴采用螺纹连接，所述中驱动轴和上驱动轴采用一体制造。可选的，所述旋转导向偏置机构包括不旋转偏置单元，所述不旋转偏置单元包含3套分别采用液压驱动的推靠系统，所述不旋转偏置单元上还设置有控制电路和整流电路。可选的，所述中驱动轴和不旋转偏置单元之间设置有非接触能量传递装置，所述非接触能量传递装置包括能量发射机构和能量接收机构，所述能量发射机构与中驱动轴固定连接，所述能量接收机构与不旋转偏置单元固定连接。可选的，所述上驱动轴中设置有能量供应模块，所述能量供应模块能够为能量发射机构提供交变电流。可选的，所述不旋转偏置单元的径向间隔设置有三组活塞缸，所述活塞缸连接有活塞，所述活塞外侧设置有翼肋；所述不旋转偏置单元的筒壁上设有液压系统，所述液压系统包括连接有电动机的液压泵、液压动力容置腔和回液存储腔，所述电动机和所述液压泵设置于所述液压动力容置腔内，所述活塞缸与所述液压泵的出口联通，所述活塞能在液压泵的供液作用下朝向或者远离所述驱动轴的轴线移动并使翼肋推抵井壁。可选的，所述旋转导向机构上设置有姿态测量模块，用于测量不旋转偏置单元的重力工具面角和近钻头井斜角。进一步的所述姿态测量模块设置于不旋转偏置单元的侧壁中。可选的，所述钻压转向传递结构为弧面接触结构或球铰结构。如图4和图5中所示，钻压转向传递机构不与井下马达直接相连的前提下。可选的，所述扭矩传递轴的下端与钻压转向传递结构下端的钻具同轴连接，所述扭矩传递轴的上端与钻压转向传递结构的上端同轴连接，用于传递弯矩。可选的，所述钻压转向传递结构为球铰。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术将扶正器设置于井下马达的定子外壳总成下端，大大减小了井下复杂时井下马达钻具的输出扭矩，并将井下马达下方的柔性节取消，换为钻压转向传递结构即阻挡了后方钻具的弯矩向前传递，又不影响旋转导向的偏转。本专利技术达到了在不影响旋转导向正常功能的前提下提高复合钻进安全性的目的。此外，对于分支井，需要开窗侧钻作业，针对这种情况，传统柔性节自身的刚度反而会成为旋转导向侧钻的阻碍，因此，本专利技术巧妙地利用钻压转向传递结构，使旋转导向偏置机构可以较为轻易的产生转角。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术布局示意图；图3为本专利技术局部具体剖面示意图；图4为本专利技术另一结构(万向节扭矩传递轴)剖面示意图；图5为本专利技术另一结构(挠性节扭矩传递轴)剖面示意图；其中，1为不旋转偏置单元，101为钻压转向传递结构，102扭矩传递轴，111为扶正器，21为上驱动轴，22为中驱动轴，23为下驱动轴，25为原边钻铤短节，10为翼肋，11为回液存储腔，12为活塞缸，13为翼肋盖板，14为活塞，15为电器接头，4为液压动力模块，41为液压泵，42为电动机，51为能量发射机构，52为能量接收机构，54为控制电路，55为姿态测量模块，81为第二止推轴承，82为第二扶正轴承，83为第一扶正轴承，84为第一止推轴承，118为能量供应模块，119为驱动轴电路骨架，176为流道转换器，132为井下马达转子，133为井下马达定子外壳，134为柔性节，140为钻头。具体实施方式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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。本专利技术的目的是提供一种基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具，且通过扭矩传递轴实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具，其特征在于：包括钻压转向传递结构、扭矩传递轴、旋转导向机构；所述钻压转向传递结构为弧面接触结构或球铰结构，用于传递钻压；所述扭矩传递轴包括万向轴或柔性轴；旋转导向钻井过程中，上部钻具通过钻压转向传递结构将钻压传递给旋转导向机构并进一步的传递给钻头；上部钻具通过扭矩传递轴将扭矩传递给旋转导向机构并进一步的传递给钻头；上部钻具是包括但不限于井下马达、测井仪器、脉冲器的任意钻具。/n

【技术特征摘要】
20190606 CN 20191049098491.一种基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具，其特征在于：包括钻压转向传递结构、扭矩传递轴、旋转导向机构；所述钻压转向传递结构为弧面接触结构或球铰结构，用于传递钻压；所述扭矩传递轴包括万向轴或柔性轴；旋转导向钻井过程中，上部钻具通过钻压转向传递结构将钻压传递给旋转导向机构并进一步的传递给钻头；上部钻具通过扭矩传递轴将扭矩传递给旋转导向机构并进一步的传递给钻头；上部钻具是包括但不限于井下马达、测井仪器、脉冲器的任意钻具。


2.根据权利要求1所述的基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具，其特征在于：上部钻具为井下马达，所述井下马达转子外设置有井下马达定子外壳，所述井下马达定子外壳下端连接有钻压转向传递结构，所述井下马达转子下端连接有扭矩传递轴，所述钻压转向传递结构设置于所述扭矩传递轴外侧；所述钻压转向传递结构和扭矩传递轴下端与所述旋转导向机构分别连接，分别为所述旋转导向机构传递钻压和扭矩，或，当钻压转向传递结构为球铰结构时，所述球铰球头上方通过所述扭矩传递轴与井下马达转子连接，使马达转子将扭矩通过扭矩传递轴传递给球铰球头，马达定子外壳通过球铰外壳向球铰球头传递钻压，最终由球铰球头为所述旋转导向机构传递钻压。


3.根据权利要求1所述的基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具，所述旋转导向机构至少包括不旋转偏置单元和驱动轴，所述驱动轴外套接有不旋转偏置单元，所述驱动轴末端连接有钻头。


4.根据权利要求2所述的基于钻压转向传递结构的旋转导向钻井工具，所述井下马达定子外壳末端连接有扶正器，所述扶正器距离所述马达定子外壳下端面1.5米以内。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐梓辰，万晓跃，
申请(专利权)人：万晓跃，
类型：发明
国别省市：北京;11