短半径钻井工具制造技术

本发明专利技术提供了一种短半径钻井工具，其包括导向钻进短节、驱动钻柱和驱动控制短节，导向钻进短节包括导向短节和钻头，导向短节包括承载本体，承载本体上设置有偏转导向机构和电驱动执行器，钻头与承载本体相接，偏转导向机构能驱动钻头按预设方向偏转；驱动钻柱包括多个由上至下依次连接的承载短节，位于最下方的承载短节与承载本体相接，且相邻两承载短节之间以及承载短节与承载本体之间均通过钻压扭矩偏转传递机构相铰接，驱动控制短节设有电驱动执行器驱动控制电路，电驱动执行器驱动控制电路通过跨接线路与电驱动执行器电连接。本发明专利技术能够实现短造斜率，且有效缩短了导向短节的长度，进而更容易在高曲率井眼里实现定向钻井功能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
短半径钻井工具


[0001]本专利技术涉及钻井
，特别涉及一种短半径钻井工具。

技术介绍

[0002]很多油气藏、或者需要流化开采的固体矿藏的开发需要大量用到钻井技术，甚至于水平井钻探技术。由于现有的定向钻井技术无法实现短半径转向，难于开发超薄储层；或在盖层中难于造斜但进入储层后又需要大曲率转向的定向井；或尽可能大限度的实现分支钻井；或在浅部地层实现大角度转弯，或通过在已有井眼中侧钻分支井以实现井旁储量的动用。现有技术中，通常采用带有弯接头的螺杆钻具钻分支井的方式实现井旁储量的动用。已有资料表明，现有的螺杆钻具定向钻井技术以及其他定向钻井技术无法超过15
°
/30米的造斜率。
[0003]综上所述，井眼曲率太大，现有的可控轨迹的定向井技术无法实现；井眼曲率太小，导致造斜段太长，处于转弯状态的井段会产生大量的无效进尺，经济效益差且增加了施工井段的作业难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种导向结构短小且能实现短-极短半径井眼定向钻进或通过短-极短半径井眼实现其延伸井段定向钻进的短半径钻井工具。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供了一种短半径钻井工具，其包括：
[0006]导向钻进短节，其包括钻头和导向短节，所述导向短节包括承载本体，所述承载本体上设置有偏转导向机构和电驱动执行器，所述钻头连接于所述承载本体的下端，所述偏转导向机构能驱动所述钻头按预设方向偏转；
[0007]驱动钻柱，其包括多个由上至下依次连接的承载短节，位于最下方的所述承载短节与所述承载本体相接，且相邻两所述承载短节之间以及所述承载短节与所述承载本体之间均通过钻压扭矩偏转传递机构相铰接；
[0008]驱动控制短节，其设有电驱动执行器驱动控制电路，所述电驱动执行器驱动控制电路通过跨接线路与所述电驱动执行器电连接，所述驱动控制短节连接于所述导向钻进短节与所述驱动钻柱之间，或者，所述驱动控制短节连接于所述驱动钻柱中任意位置，或者，所述驱动控制短节连接于所述驱动钻柱的上端。
[0009]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述偏转导向机构包括至少三组沿所述承载本体的周向间隔设置的驱动液压缸，所述驱动液压缸包括连接于所述承载本体的筒壁上的活塞缸和设置于所述活塞缸内的驱动活塞，所述驱动活塞能抵靠井壁，通过所述驱动活塞的伸缩驱动所述钻头按预设方向偏转。
[0010]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述电驱动执行器驱动控制电路至少包括呈环状排布的开关管承载电路板和呈环状排布的开关管驱动器承载电路板，所述开关管承载电路板上设有开关管，所述开关管驱动器承载电路板上设有开关管驱动器，所述开关管与
所述开关管驱动器电连接。
[0011]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述短半径钻井工具还包括捷联式姿态测量模块和导向控制电路，所述捷联式姿态测量模块固定设置于所述短半径钻井工具中，所述捷联式姿态测量模块能在井下测量所述短半径可控轨迹钻井工具的井斜角和/或重力工具面角和/或磁工具面角；所述导向控制电路与所述捷联式姿态测量模块和所述电驱动执行器驱动控制电路电连接，所述导向控制电路能根据所述捷联式姿态测量模块的检测数据控制所述电驱动执行器执行指令动作。
[0012]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述钻头的上端同轴连接有传动杠杆，所述传动杠杆通过可控万向节与所述承载本体的下部相接，且所述传动杠杆与所述承载本体之间形成有活动间隙，所述偏转导向机构设于所述活动间隙内并位于所述可控万向节的上方，所述驱动活塞能通过所述传动杠杆与所述井壁抵接，所述驱动活塞的伸缩能驱动所述传动杠杆绕所述可控万向节的中心转动，所述传动杠杆的转动能带动所述钻头按预设方向偏转。
[0013]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述驱动液压缸设置于与所述承载本体相接的所述钻压扭矩偏转传递机构的下方；
[0014]所述电驱动执行器包括转阀和驱动电机，所述承载本体上设有贯通流道，所述转阀能使所述贯通流道与所述驱动液压缸周期性相连通，所述驱动电机与所述电驱动执行器驱动控制电路电连接。
[0015]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述转阀包括转阀转子和转阀定子，所述转阀定子与所述承载本体固定连接，所述转阀定子设置有多个分别与各所述驱动液压缸一一对应的阀位，所述驱动电机包括驱动电机转子和驱动电机定子，所述驱动电机定子与所述承载本体固定连接；所述转阀转子与所述驱动电机转子相互耦接，所述驱动电机转子能驱动所述转阀转子相对所述转阀定子旋转。
[0016]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述承载本体上设有贯通流道，所述电驱动执行器包括多个分别与各所述驱动液压缸一一对应的电磁阀，各所述电磁阀与所述电驱动执行器驱动控制电路电连接，所述电磁阀具有第一通路和第二通路，所述第一通路与所述驱动液压缸相连通，所述第二通路与所述贯通流道相连通，所述电磁阀能将所述贯通流道与所述驱动液压缸周期性连通。
[0017]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述导向控制电路固定设置于所述驱动控制短节内部，且所述导向控制电路在所述驱动控制短节内部与所述电驱动执行器驱动控制电路电连接。
[0018]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述导向控制电路为采用厚膜电路工艺制造的导向控制电路。
[0019]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述短半径钻井工具还包括电源短节，所述电源短节串接于所述驱动钻柱中任意位置，或者，所述电源短节连接于所述驱动钻柱的上端。
[0020]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述捷联式姿态测量模块固定连接于所述承载本体上，所述捷联式姿态测量模块包括至少一只加速度计，所述加速度计能测量井斜角。
[0021]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述捷联式姿态测量模块还包括至少一只磁力计，所述磁力计能测量方位角，所述承载本体为采用无磁材质制成的承载本体，用于避免
磁干扰。
[0022]如上所述的短半径钻井工具，其中，所述捷联式姿态测量模块为采用厚膜电路工艺制造的捷联式姿态测量模块
[0023]与现有技术相比，本专利技术的优点如下：
[0024]本专利技术的短半径钻井工具，通过设置偏转导向机构，使得在旋转的条件下偏转导向机构能驱动钻头按预设方向偏转，以改变井眼轨迹，从而实现短-极短半径定向钻井或通过所述短-极短半径井段完成其延伸井段的定向钻探；通过将含有大量功率器件且需要散热空间的电驱动执行器驱动控制电路设置于承载本体后方的驱动控制短节内，使得导向短节内仅保留偏转导向机构和电驱动执行器，从而有效缩短了导向短节的长度，进而更容易在高曲率井眼里实现定向功能。
[0025]本专利技术选用电驱动执行器为驱动液压缸分配贯通流道中钻井循环介质，以实现向特定方向的导向，可以最大限度的节约导向过程所需额能量，对缩小机械结构和电路的体积起到至关重要的作用。
[0026]所述捷联式姿态测量模块可以不依赖惯性平台实现所述短半径钻井工具的姿态测量，消除了惯性平台占用的大量空间和带来的隐患。有助于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短半径钻井工具，其特征在于，所述短半径钻井工具包括：导向钻进短节，其包括钻头和导向短节，所述导向短节包括承载本体，所述承载本体上设置有偏转导向机构和电驱动执行器，所述钻头连接于所述承载本体的下端，所述偏转导向机构能驱动所述钻头按预设方向偏转；驱动钻柱，其包括多个由上至下依次连接的承载短节，位于最下方的所述承载短节与所述承载本体相接，且相邻两所述承载短节之间以及所述承载短节与所述承载本体之间均通过钻压扭矩偏转传递机构相铰接；驱动控制短节，其设有电驱动执行器驱动控制电路，所述电驱动执行器驱动控制电路通过跨接线路与所述电驱动执行器电连接，所述驱动控制短节连接于所述导向钻进短节与所述驱动钻柱之间，或者，所述驱动控制短节连接于所述驱动钻柱中任意位置，或者，所述驱动控制短节连接于所述驱动钻柱的上端。2.根据权利要求1所述的短半径钻井工具，其特征在于，所述偏转导向机构包括至少三组沿所述承载本体的周向间隔设置的驱动液压缸，所述驱动液压缸包括连接于所述承载本体的筒壁上的活塞缸和设置于所述活塞缸内的驱动活塞，所述驱动活塞能抵靠井壁，通过所述驱动活塞的伸缩驱动所述钻头按预设方向偏转。3.根据权利要求1所述的短半径钻井工具，其特征在于，所述电驱动执行器驱动控制电路至少包括呈环状排布的开关管承载电路板和呈环状排布的开关管驱动器承载电路板，所述开关管承载电路板上设有开关管，所述开关管驱动器承载电路板上设有开关管驱动器，所述开关管与所述开关管驱动器电连接。4.根据权利要求1所述的短半径钻井工具，其特征在于，所述短半径钻井工具还包括捷联式姿态测量模块和导向控制电路，所述捷联式姿态测量模块固定设置于所述短半径钻井工具中，所述捷联式姿态测量模块能在井下测量所述短半径可控轨迹钻井工具的井斜角和/或重力工具面角和/或磁工具面角；所述导向控制电路与所述捷联式姿态测量模块和所述电驱动执行器驱动控制电路电连接，所述导向控制电路能根据所述捷联式姿态测量模块的检测数据控制所述电驱动执行器执行指令动作。5.根据权利要求2所述的短半径钻井工具，其特征在于，所述钻头的上端同轴连接有传动杠杆，所述传动杠杆通过可控万向节与所述承载本体的下部相接，且所述传动杠杆与所述承载本体之间形成有活动间隙，所述偏转导向机构设于所述活动间隙内并位于所述可控万向节的上方，所述驱动活塞能通过所述传动杠...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：万晓跃，
类型：发明
国别省市：