[發(fā)明專利]滑動(dòng)推靠式導(dǎo)向鉆井工具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710014378.7
• 申請(qǐng)日: 2007-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN101059061A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪紅堅(jiān)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 倪紅堅(jiān)
• 主分類號(hào): E21B7/04
• 分類號(hào): E21B7/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油、天然氣鉆井的配套裝置。

背景技術(shù)

鉆井的根本目的是采用破巖鉆井工具，破碎地層巖石，為開發(fā)地 下資源形成通道，即井眼。因此，井眼質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到地下資 源開發(fā)的成敗和效率的高低，也就必須對(duì)破巖鉆井、延伸井眼等井下 過程進(jìn)行控制。

井眼軌跡控制是井下過程控制技術(shù)中極其重要的一個(gè)方面，是指 對(duì)井眼進(jìn)行導(dǎo)向，控制井眼按設(shè)計(jì)的井斜、方位，向預(yù)定地層目標(biāo)延 伸。現(xiàn)代鉆井工程在發(fā)展的過程中，形成了多種控制井眼軌跡的工具 和技術(shù)，基本可以概括為以下幾種：

一、采用轉(zhuǎn)盤鉆鉆具組合，即利用經(jīng)驗(yàn)和力學(xué)分析，設(shè)計(jì)井底鉆 具組合，達(dá)到控制井斜的目的。該方法的弊病是降斜效率較低、機(jī)械 鉆速慢，例如用于直井糾斜用的鐘擺組合要求“輕壓吊打”，這實(shí)際 上是一種以犧牲鉆井速度換取質(zhì)量，將井身質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益對(duì)立起來(lái) 了的消極方法，不利于控制鉆井成本。

二、采用彎外殼井下動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)。這種方式控制精度不高，施 工難度大，對(duì)鉆井液凈化要求高，形成的井眼軌跡不光滑，井眼質(zhì)量 難以保證，易造成井下復(fù)雜情況，導(dǎo)致建井周期延長(zhǎng)，鉆井成本增加。

三、近年來(lái)國(guó)外發(fā)展的自動(dòng)閉環(huán)控制鉆井系統(tǒng)。例如KTB項(xiàng)目 組和德國(guó)Eastman?Teleco公司聯(lián)合研究開發(fā)了垂直鉆井系統(tǒng)VDS、 Schlumberger?Oilfield?Service公司的意大利Agip公司 和美國(guó)Baker?Hushes?INTEQ公司聯(lián)合開發(fā)的垂直鉆井系統(tǒng)SSD等。 由于自動(dòng)閉環(huán)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)是機(jī)電液一體的高技術(shù)產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 對(duì)配套工具、工藝和設(shè)備的要求很高，使用維護(hù)成本極高，難以普遍 推廣。

綜合上述分析來(lái)看，研制適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高，精度滿足現(xiàn)場(chǎng)要 求，能夠合理兼顧“經(jīng)濟(jì)”和“效率”的鉆井工具，是井眼軌跡控制 技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明正是為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、高效地控制井眼軌跡，提高鉆井效率和 井身質(zhì)量而設(shè)計(jì)的，其原理是利用鉆井液循環(huán)在鉆柱內(nèi)外形成的壓 差，推動(dòng)直徑不同的活塞靠向井壁，對(duì)鉆頭施加連續(xù)的側(cè)向合力，并 通過調(diào)整活塞推靠井壁的位置，控制井眼按設(shè)計(jì)的井斜、方位進(jìn)行延 伸，本發(fā)明的目的就是為現(xiàn)場(chǎng)提供一種滑動(dòng)推靠式導(dǎo)向鉆井工具。

本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它包括轉(zhuǎn)換接頭、滑套、鎖塞、導(dǎo)向活 塞、穩(wěn)定活塞和心軸，心軸呈階梯狀，沿軸心加工有流道，上部加工 有鎖塞槽，中部加工有導(dǎo)壓孔，將軸承與呈中空?qǐng)A柱狀的滑套和心軸 順序套裝，然后把轉(zhuǎn)換接頭聯(lián)接在心軸上端，滑套本體中部圍繞其軸 線均勻加工有活塞缸，導(dǎo)向活塞的直徑大于穩(wěn)定活塞的直徑，導(dǎo)向活 塞缸套的內(nèi)徑大于穩(wěn)定活塞缸套的內(nèi)徑，將導(dǎo)向活塞與導(dǎo)向活塞缸 套、穩(wěn)定活塞與穩(wěn)定活塞缸套配裝后，整體裝入活塞缸，并用壓塊壓 緊，壓塊固定在滑套本體上，在活塞缸的上部、滑套本體上加工有徑 向貫通的鎖塞孔，將鎖塞和彈簧順序裝入其中，鎖塞伸入心軸上部的 鎖塞槽中，用擋板封堵鎖塞孔，滑套表面加工有流道，擋板上加工有 通孔，心軸下端與鉆頭相聯(lián)，轉(zhuǎn)換接頭上端與鉆柱相聯(lián)，心軸與滑套 內(nèi)壁、鎖塞孔與鎖塞、導(dǎo)向活塞與導(dǎo)向活塞缸套、穩(wěn)定活塞與穩(wěn)定活 塞缸套、導(dǎo)向活塞缸套與活塞缸、穩(wěn)定活塞缸套與活塞缸采用密封配 合，鉆井液循環(huán)在鉆柱內(nèi)外形成的壓差經(jīng)導(dǎo)壓孔傳遞至穩(wěn)定活塞、導(dǎo) 向活塞和鎖塞，在該壓差的作用下，鎖塞壓縮彈簧沿徑向外移，脫離 心軸上部的鎖塞槽，而穩(wěn)定活塞、導(dǎo)向活塞則在該壓差的作用下沿徑 向外伸，推靠井壁，依靠穩(wěn)定活塞、導(dǎo)向活塞和井壁之間的摩擦力， 滑套在鉆進(jìn)的過程中只沿井壁滑動(dòng)，而不隨心軸和鉆柱一起旋轉(zhuǎn)，由 于導(dǎo)向活塞的直徑大于穩(wěn)定活塞的直徑，在同樣壓差的作用下，導(dǎo)向 活塞推靠井壁產(chǎn)生的反作用力要大于穩(wěn)定活塞的，因此，鉆頭在心軸 的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)破巖鉆進(jìn)的同時(shí)，受到一個(gè)由導(dǎo)向活塞和穩(wěn)定活塞推靠 井壁產(chǎn)生的、沿導(dǎo)向活塞軸線指向心軸軸線的側(cè)向合力，當(dāng)需要調(diào)整 該側(cè)向合力的作用方向時(shí)，先停止鉆井液循環(huán)，此時(shí)由鉆井液循環(huán)在 鉆柱內(nèi)外形成的壓差消失，鎖塞在壓縮彈簧恢復(fù)力的作用下，沿徑向 內(nèi)移，進(jìn)入心軸上部的鎖塞槽，然后旋轉(zhuǎn)鉆柱，帶動(dòng)心軸撥動(dòng)鎖塞， 再由鎖塞撥動(dòng)滑套隨心軸一起旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)整導(dǎo)向活塞和穩(wěn)定活塞推 靠井壁的位置，即可調(diào)整側(cè)向合力的作用方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的調(diào) 控，而側(cè)向合力的大小通過調(diào)整鉆井液性能、導(dǎo)向活塞和穩(wěn)定活塞的 直徑等參數(shù)來(lái)獲得。