井底电动钻井制造技术

本发明专利技术提供了一种井底电动钻井。该井底电动钻井包括地面部分和井下部分，地面部分包括供电系统和控制系统，井下部分包括钻具(26)和设置在钻具(26)末端的钻进机构，钻进机构包括钻头(27)、驱动机构(28)和动力控制装置(29)，驱动机构(28)与钻头(27)驱动连接，动力控制装置(29)与驱动机构(28)导电连接，用于控制驱动机构(28)的运行，控制系统与动力控制装置(29)通过电缆(24)导电连接。根据本发明专利技术的井底电动钻井，能够使得钻井钻进深度不受井深限制或者受到井深限制较小，大幅度提高钻井能力，实现钻井智能化和自动化。

【技术实现步骤摘要】
井底电动钻井
本专利技术涉及钻井设备
，特别是涉及一种井底电动钻井。
技术介绍
伴随着油气开采逐年累计增加，油气钻井正逐步向深层、水平井、复杂地层和精准钻井发展，目前常规钻井设备最大钻深限制在7000m以内。现有机械钻井设备深层钻井难度不断增大，表现为深层钻井能力受限、机械破岩效率低、泵压高、风险大，主要原因是现有钻井机械动力源主要来自地面，伴随着钻井深度增加，钻井设备的动力从地表长距离传输至井底的过程中，衰减逐步增加，而伴随着深度增加，井底破岩能量消耗呈指数增大，钻井设备对垂向七千米以下深地层水平井钻井常常束手无策，钻长距离水平井十分困难，同时井底地质导向信号传输效率低、质量差、无线传输限制了许多井下电动设备应用，制约了深层长距离水平钻井及智能化钻井发展。目前钻井工业急需一种不受井底深度限制或者是受到井底深度限制较小的钻进技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种井底电动钻井，能够使得钻井钻进深度不受井深限制或者受到井深限制较小，大幅度提高钻井能力，实现钻井智能化和自动化。为解决上述技术问题，作为本专利技术的一个方面，提供了一种井底电动钻井，包括地面部分和井下部分，地面部分包括供电系统和控制系统，井下部分包括钻具和设置在钻具末端的钻进机构，钻进机构包括钻头、驱动机构和动力控制装置，驱动机构与钻头驱动连接，动力控制装置与驱动机构导电连接，用于控制驱动机构运行，控制系统与动力控制装置通过电缆导电连接。优选地，井下部分还包括井筒套管，钻具和钻进机构均套设在井筒套管内或者裸眼井筒内。优选地，驱动机构包括变频调速潜水空心轴电机。优选地，钻具外套设有内筒，内筒上设置有电缆固定架，电缆固定在电缆固定架上。优选地，电缆固定架为多个，多个电缆固定架沿钻具的轴向间隔设置，相邻电缆固定架上的电缆之间通过快接电插头连接。优选地，电缆包括位于钻具外的管外部分和位于钻具内的管内部分，在管外部分和管内部分的连接位置处设置有导电滑环，管外部分和管内部分通过导电滑环导电连接。优选地，电缆固定架与钻具之间设置有内扶正器；和/或，电缆固定架与井筒套管之间设置有外扶正器；和/或，导电滑环与驱动机构之间的钻具外套设有下扶正器。优选地，钻具外套设有内筒，内筒与井筒套管之间设置有测转纠转器，测转纠转器包括电缆固定架，电缆固定架上设置有电缆、测转机构和纠转机构，测转机构用于测量电缆固定架相对于井筒套管的转动角度，纠转机构用于根据测转机构测得的转动角度对电缆固定架进行纠转。优选地，纠转机构包括纠转电机和纠转轮，纠转轮设置在纠转电机的输出端，纠转轮压贴在井筒套管内壁上，并在纠转电机的驱动作用下与井筒套管内壁相互作用，带动安装架回转至初始位置。优选地，测转机构包括测转电机和测转轮，测转轮设置在测转电机的输入端，测转轮压贴在井筒套管内壁上，并在安装架的转动作用下与井筒套管内壁相互作用，带动测转电机输入轴转动。本专利技术的井底电动钻井，包括地面部分和井下部分，地面部分包括供电系统和控制系统，井下部分包括钻具和设置在钻具末端的钻进机构，钻进机构包括钻头、驱动机构和动力控制装置，驱动机构与钻头驱动连接，动力控制装置与驱动机构导电连接，用于控制驱动机构的运行，控制系统与动力控制装置通过电缆导电连接。本专利技术的井底电动钻井，将驱动机构设置在钻具末端，并直接与钻头驱动连接，控制驱动机构运动的动力控制装置也设置在钻具末端，并直接与驱动机构导电连接，然后通过电缆将动力控制装置与地面部分的控制系统之间导电连接，从而使得电力可以通过电缆从地表长距离输送至井底，并直接向井底驱动机构供电，使得驱动机构产生的动力直接作用于钻头，大幅度提升了钻井的钻进能力，保证了钻井的供电充足，能够使得钻井钻进深度不受井深限制或者受到井深限制较小，大幅度提高钻井能力，实现钻井智能化和自动化，有利于推动自动化钻井及远程控制钻井发展，为井底摄像、有线遥测、各类井下传感器、磁导向、井下压缩机等电动工具开发创造条件。附图说明图1示意性示出了本专利技术实施例的测转纠转器剖视结构示意图；图2示意性示出了本专利技术实施例的测转纠转器俯视图的剖视结构示意图；图3示意性示出了本专利技术实施例的井底电动钻井结构示意图。图中附图标记：1、纠转轮；2、纠转传动轴；3、纠转固定盒；4、轴承；5、第一数据处理器；6、纠转电机；7、电机座；8、数据传输处理器；9、纠转信号线；10、温压补偿胶囊；11、传压孔；12、压力补偿传压管；13、测转轮；14、测转传动轴；15、测转固定盒；16、测转传感器；17、电源连接线；18、第二数据处理器；19、测转电机；20、电缆固定架；21、测转信号线；22、内筒；23、穿缆管；24、电缆；25、井筒套管；26、钻具；27、钻头；28、驱动机构；29、动力控制装置；30、导电滑环；31、内扶正器；32、外扶正器；33、下扶正器；34、动力马达；35、快接电插头；36、井口系统；37、泥浆循环系统；38、泥浆罐；39、数采处理系统；40、供电电缆控制系统。具体实施方式以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。请参考图1至图3所示，根据本专利技术的实施例，井底电动钻井包括地面部分和井下部分，地面部分包括供电系统和控制系统，井下部分包括钻具26和设置在钻具26末端的钻进机构，钻进机构包括钻头27、驱动机构28和动力控制装置29，驱动机构28与钻头27驱动连接，动力控制装置29与驱动机构28导电连接，用于控制驱动机构28的运行，控制系统与动力控制装置29通过电缆24导电连接。本专利技术的井底电动钻井，将驱动机构28设置在钻具26末端，并直接与钻头27驱动连接，将控制驱动机构28运动的动力控制装置29也设置在钻具26末端，并直接与驱动机构28导电连接，然后通过电缆24将动力控制装置29与地面部分的控制系统之间导电连接，从而使得电力可以通过电缆24从地表长距离输送至井底，并直接向井底驱动机构28供电，使得驱动机构28产生的动力直接作用于钻头27，大幅度提升了钻井的钻进能力，保证了钻井供电充足，能够使得钻井钻进深度不受井深限制或者受到井深限制较小，大幅度提高钻井能力，实现钻井智能化和自动化，有利于推动自动化钻井及远程控制钻井发展，为井底摄像、有线遥测、各类井下传感器、磁导向、井下压缩机等电动工具开发创造条件。井下部分还包括井筒套管25，钻具26和钻进机构均套设在井筒套管25内。钻进机构位于钻具26末端，在进行钻进过程中，只需要通过动力控制装置29对驱动机构28控制，然后通过驱动机构28对钻头27驱动，使得钻头27钻进。在整个钻进过程中，驱动机构28只需要为钻头27提供钻进旋转力，因此动力传输效率更高，能量消耗更小，钻进能力更强。驱动机构28包括变频调速潜水空心轴电机，变频调速潜水空心轴电机为高性能大功率三相交流异步电机，能够输出较大动力，带动钻头27旋转破岩。驱动机构28还包括动力马达34，动力马达34输入端与变频调速潜水空心本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井底电动钻井，其特征在于，包括地面部分和井下部分，所述地面部分包括供电系统和控制系统，所述井下部分包括钻具(26)和设置在所述钻具(26)末端的钻进机构，所述钻进机构包括钻头(27)、驱动机构(28)和动力控制装置(29)，所述驱动机构(28)与所述钻头(27)驱动连接，所述动力控制装置(29)与所述驱动机构(28)导电连接，用于控制所述驱动机构(28)的运行，所述控制系统与所述动力控制装置(29)通过电缆(24)导电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种井底电动钻井，其特征在于，包括地面部分和井下部分，所述地面部分包括供电系统和控制系统，所述井下部分包括钻具(26)和设置在所述钻具(26)末端的钻进机构，所述钻进机构包括钻头(27)、驱动机构(28)和动力控制装置(29)，所述驱动机构(28)与所述钻头(27)驱动连接，所述动力控制装置(29)与所述驱动机构(28)导电连接，用于控制所述驱动机构(28)的运行，所述控制系统与所述动力控制装置(29)通过电缆(24)导电连接。


2.根据权利要求1所述的井底电动钻井，其特征在于，所述井下部分还包括井筒套管(25)，所述钻具(26)和所述钻进机构均套设在所述井筒套管(25)内或者裸眼井筒内。


3.根据权利要求1所述的井底电动钻井，其特征在于，所述驱动机构(28)包括变频调速潜水空心轴电机。


4.根据权利要求2所述的井底电动钻井，其特征在于，所述钻具外套设有内筒(22)，所述内筒(22)上设置有电缆固定架(20)，所述电缆(24)固定在所述电缆固定架(20)上。


5.根据权利要求4所述的井底电动钻井，其特征在于，所述电缆固定架(20)为多个，多个所述电缆固定架(20)沿所述钻具(26)轴向间隔设置，相邻所述电缆固定架(20)上的电缆(24)之间通过快接电插头连接。


6.根据权利要求4所述的井底电动钻井，其特征在于，所述电缆(24)包括位于钻具(26)外的管外部分和位于钻具(26)内的管内部分，在所述管外部分和所述管内部分的连接位置处设置有导电滑环(30)，所述管外部分和所述管内部分通过所述导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿国福，吴洋，
申请(专利权)人：旺坤北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11