短半径可控轨迹钻井工具制造技术

本实用新型专利技术提供了一种短半径可控轨迹钻井工具，其包括钻头和可控柔性钻压扭矩传递管柱，可控柔性钻压扭矩传递管柱包括偏置杠杆和多个承载短节，偏置杠杆的下端与钻头固定连接，相邻两承载短节之间通过钻压扭矩偏转传递机构相铰接，位于最下方的承载短节为承载本体，承载本体上设有偏转导向机构，偏置杠杆的下部通过可控钻压扭矩偏转传递机构与承载本体的下部相铰接，且偏置杠杆与承载本体之间形成有活动间隙，偏转导向机构设于活动间隙内并位于可控钻压扭矩偏转传递机构的上方，偏转导向机构能驱动偏置杠杆摆动和/或转动。本实用新型专利技术可实现短‑极短半径井井眼造斜或通过短‑极短半径井段实现其延伸井段的导向钻井。

【技术实现步骤摘要】
短半径可控轨迹钻井工具
本技术涉及钻井
，特别涉及一种短半径可控轨迹钻井工具。
技术介绍
开采成本的控制一直以来都是石油天然气钻探所追求的目标，随着非常规油气田的开发等对钻井装备的要求越来越高，自动化、智能化的高效钻井技术已成为降低成本，提高效率主流，此外，钻探技术在地质工程领域、矿产开发领域也有大量的应用。目前，旋转钻井设备的下部钻具组合一般是通过不同稳定器的安放位置或者其他的钻具组合关系变化来控制钻具的造斜性能，可实现旋转钻井的定向井钻具组合的极限造斜率极低，可在旋转状态下提供钻井的井下工具有旋转导向技术，一般的旋转导向造斜能力在6°/30m左右，目前国际最先进的斯伦贝谢公司的最短半径定向导向仅能达到15°/30m，在小井眼中最也不超过18°/30m。在超短半径钻井领域中，造斜曲率半径要求一般在10m～60m之间，在极短半径钻井领域中，极短半径钻井造斜曲率半径要求在小于10米的米级范围。这样可以很好的精准定位储层，避免在泥岩、盐岩等地质状况复杂的隔层实施钻井作业。此外，通过上述超短半径井段或极短半径井段完成其延伸井段的钻井，由于钻柱仍然需要实现高度的弯曲，因此也属于上述超短半径井段或极短半径井段钻井的范畴。现有最先进的旋转导向系统先天性的无法被弯折，几乎不可能适应短半径钻井实际需求，其造斜能力以及通过弯曲井眼的能力均无在旋转钻井条件下实现转弯半径在10m～60m之间的短半径定向钻井的先例,其他有关产品也均存在无法在旋转钻井条件下实现井眼轨迹控制的功能，导致严重的拖钻压问题。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°/30m的造斜率。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，其他的可控轨迹钻井工具的导向性能、通过性能也无法超过18°/30m的极限，存在与上述详细说明的螺杆钻具同等的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能够具有导向性能且实现短-超短半径定向钻井或通过短-超短半径井眼完成其延伸井段的定向钻井，并实现短造斜率的短半径可控轨迹钻井工具。为达到上述目的，本技术提供了一种短半径可控轨迹钻井工具，其包括：钻头；可控柔性钻压扭矩传递管柱，其包括偏置杠杆、电器执行器和多个承载短节，所述偏置杠杆的下端与所述钻头固定连接，相邻两所述承载短节之间通过钻压扭矩偏转传递机构相铰接，位于最下方的所述承载短节为承载本体，所述承载本体上设有偏转导向机构，所述偏置杠杆的下部通过可控钻压扭矩偏转传递机构与所述承载本体的下部相铰接，且所述偏置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钻压扭矩偏转传递机构的上方，所述偏转导向机构能驱动所述偏置杠杆以所述可控钻压扭矩偏转传递机构为中心摆动和/或绕所述承载本体的轴线转动。如上所述的短半径可控轨迹钻井工具，其中，所述可控柔性钻压扭矩传递管柱还包含第一扶正结构和第二扶正结构，所述第一扶正结构设置于所述偏转导向机构和所述钻头之间并位于所述承载本体的外侧，或者，所述第一扶正结构设置于所述偏转导向机构和所述钻头之间并位于所述偏置杠杆的外侧；所述第二扶正结构设置于所述承载本体的上方的首个所述钻压扭矩偏转传递机构的附近。如上所述的短半径可控轨迹钻井工具，其中，所述偏置杠杆的上力臂长度大于所述可控钻压扭矩偏转传递机构至其上方邻近的所述钻压扭矩偏转传递机构之间间距的30％；所述偏置杠杆的下力臂长度小于所述可控钻压扭矩偏转传递机构至其上方邻近的所述钻压扭矩偏转传递机构之间间距的50％。如上所述的短半径可控轨迹钻井工具，其中，所述偏转导向机构与所述钻头的下端之间的距离大于所述钻头的下端至所述偏转导向机构的上方邻近的所述钻压扭矩偏转传递机构之间的距离的50％。如上所述的短半径可控轨迹钻井工具，其中，所述偏置杠杆插设于所述承载本体的内部，所述偏转导向机构为偏心环，所述承载本体上设有驱动电机，所述驱动电机环套于所述偏置杠杆的外侧，所述偏心环设置于所述驱动电机的上方并与所述驱动电机的转子输出端连接，所述驱动电机能驱动所述偏心环转动，所述偏心环与所述偏置杠杆间设置有轴承，所述偏心环的转动能驱动所述偏置杠杆以所述可控钻压扭矩偏转传递机构为中心摆动和/或绕所述承载本体的轴线转动。如上所述的短半径可控轨迹钻井工具，其中，所述偏置杠杆插设于所述承载本体的内部，所述偏转导向机构包括至少三组沿所述承载本体的径向间隔设置的驱动液压缸，所述电器执行器包括电磁阀，所述驱动液压缸包括连接于所述承载本体的侧壁上的缸筒和设置于所述缸筒内的驱动活塞，所述电磁阀能周期性的驱动所述驱动活塞沿所述承载本体的径向移动，所述驱动活塞的移动能驱动所述偏置杠杆以所述可控钻压扭矩偏转传递机构为中心转动。如上所述的短半径可控轨迹钻井工具，其中，所述偏置杠杆为铰接套筒，所述偏转导向机构连接于所述承载本体的内壁面上，所述偏转导向机构包括至少三组沿所述承载本体的径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侧壁上的缸筒和设置于所述缸筒内的驱动活塞，所述驱动活塞能与所述铰接套筒的内壁相互抵接，所述承载本体上还设有电器执行器，所述承载本体内部设有流道，所述电器执行器包括转阀驱动电机和转阀，所述转阀包括转阀阀盘和转阀阀座，所述转阀阀座与所述驱动液压缸相连通，所述转阀驱动电机能驱动所述转阀将所述流道与所述驱动液压缸周期连通。如上所述的短半径可控轨迹钻井工具，其中，所述短半径可控轨迹钻井工具中还包括用于测量重力工具面角或磁工具面角的姿态测量传感器。如上所述的短半径可控轨迹钻井工具，其中，所述可控钻压扭矩偏转传递机构的偏转角度为0°～15°。如上所述的短半径可控轨迹钻井工具，其中，所述可控钻压扭矩偏转传递机构包括传递万向节和套设于所述传递万向节的外部的固定套筒，所述固定套筒与所述传递万向节之间具有间隙形成偏转空间，所述传递万向节能在所述偏转空间内相对所述固定套筒的轴线偏转0°～15°。如上所述的短半径可控轨迹钻井工具，其中，所述短半径可控轨迹钻井工具还包括电源模块和泥浆脉冲器，所述电源模块和所述泥浆脉冲器均设置于所述可控柔性钻压扭矩传递管柱的上端。如上所述的短半径可控轨迹钻井工具，其中，各所述承载短节沿轴线方向设有贯通结构，所述承载本体的内部沿轴向穿设有流管，所述流管的出口位于所述可控钻压扭矩偏转传递机构的下方并与所述钻头相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短半径可控轨迹钻井工具，其特征在于，所述短半径可控轨迹钻井工具包括：/n钻头；/n可控柔性钻压扭矩传递管柱，其包括偏置杠杆、电器执行器和多个承载短节，所述偏置杠杆的下端与所述钻头固定连接，相邻两所述承载短节之间通过钻压扭矩偏转传递机构相铰接，位于最下方的所述承载短节为承载本体，所述承载本体上设有偏转导向机构，所述偏置杠杆的下部通过可控钻压扭矩偏转传递机构与所述承载本体的下部相铰接，且所述偏置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钻压扭矩偏转传递机构的上方，所述偏转导向机构能驱动所述偏置杠杆以所述可控钻压扭矩偏转传递机构为中心摆动和/或绕所述承载本体的轴线转动。/n

【技术特征摘要】
20200810 CN 20201079703241.一种短半径可控轨迹钻井工具，其特征在于，所述短半径可控轨迹钻井工具包括：
钻头；
可控柔性钻压扭矩传递管柱，其包括偏置杠杆、电器执行器和多个承载短节，所述偏置杠杆的下端与所述钻头固定连接，相邻两所述承载短节之间通过钻压扭矩偏转传递机构相铰接，位于最下方的所述承载短节为承载本体，所述承载本体上设有偏转导向机构，所述偏置杠杆的下部通过可控钻压扭矩偏转传递机构与所述承载本体的下部相铰接，且所述偏置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钻压扭矩偏转传递机构的上方，所述偏转导向机构能驱动所述偏置杠杆以所述可控钻压扭矩偏转传递机构为中心摆动和/或绕所述承载本体的轴线转动。


2.根据权利要求1所述的短半径可控轨迹钻井工具，其特征在于，
所述可控柔性钻压扭矩传递管柱还包含第一扶正结构和第二扶正结构，所述第一扶正结构设置于所述偏转导向机构和所述钻头之间并位于所述承载本体的外侧，或者，所述第一扶正结构设置于所述偏转导向机构和所述钻头之间并位于所述偏置杠杆的外侧；所述第二扶正结构设置于所述承载本体的上方的首个所述钻压扭矩偏转传递机构的附近。


3.根据权利要求1所述的短半径可控轨迹钻井工具，其特征在于，
所述偏置杠杆的上力臂长度大于所述可控钻压扭矩偏转传递机构至其上方邻近的所述钻压扭矩偏转传递机构之间间距的30％；
所述偏置杠杆的下力臂长度小于所述可控钻压扭矩偏转传递机构至其上方邻近的所述钻压扭矩偏转传递机构之间间距的50％。


4.根据权利要求3所述的短半径可控轨迹钻井工具，其特征在于，
所述偏转导向机构与所述钻头的下端之间的距离大于所述钻头的下端至所述偏转导向机构的上方邻近的所述钻压扭矩偏转传递机构之间的距离的50％。


5.根据权利要求1所述的短半径可控轨迹钻井工具，其特征在于，
所述偏置杠杆插设于所述承载本体的内部，所述偏转导向机构为偏心环，所述承载本体上设有驱动电机，所述驱动电机环套于所述偏置杠杆的外侧，所述偏心环设置于所述驱动电机的上方并与所述驱动电机的转子输出端连接，所述驱动电机能驱动所述偏心环转动，所述偏心环与所述偏置杠杆间设置有轴承，所述偏心环的转动能驱动所述偏置杠杆以所述可控钻压扭矩偏转传递机构为中心摆动和/或绕所述承载本体的轴线转动。


6.根据权利要求1所述的短半径可控轨迹钻井工具，其特征在于，
所述偏置杠杆插设于所述承载本体的内部，所述承载本体上设有包括电磁阀，所述偏转导向机构包括至少三组沿所述承载本体的径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侧壁上的缸筒和设置于所述缸筒内的驱动活塞...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐梓辰，万晓跃，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：万晓跃，
类型：新型
国别省市：北京;11