[發(fā)明專利]旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410429279.5
• 申請(qǐng)日: 2014-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN104196451A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉乃震;趙齊輝;盧毓周;李永和;白銳;劉策;李敬;張磊;張美君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司
• 主分類號(hào): E21B7/04
• 分類號(hào): E21B7/04
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探領(lǐng)域，具體而言，涉及一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，定向鉆井系統(tǒng)主要有兩種：1)推靠式系統(tǒng)；2)指向式系統(tǒng)。其中，推靠式系統(tǒng)通過推動(dòng)特定鉆井方位對(duì)面的井壁來控制鉆井方向。指向式系統(tǒng)直接將鉆頭對(duì)準(zhǔn)確定好的鉆井方向。指向式系統(tǒng)通常至少包括鉆鋌內(nèi)的一根鉆頭驅(qū)動(dòng)軸，鉆頭驅(qū)動(dòng)軸由鉆鋌內(nèi)的萬向節(jié)支撐，通過鉆鋌實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。

圖1是配有傳統(tǒng)隨鉆測(cè)井系統(tǒng)100的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)112的主視圖。傳統(tǒng)隨鉆測(cè)井系統(tǒng)100包括鉆機(jī)102、鉆柱106、鉆頭110以及一個(gè)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)112。鉆柱106由鉆機(jī)102支撐，可以從地面104表面往下延伸至鉆孔108。鉆柱106可以與鉆頭110和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)112配合，進(jìn)行定向鉆井。

在定向鉆井中，鉆鋌旋轉(zhuǎn)期間，需要保持鉆頭驅(qū)動(dòng)軸相對(duì)靜止且朝鉆鋌方向傾斜，該指向式系統(tǒng)會(huì)結(jié)合定向控制方法，確保在鉆井工具旋轉(zhuǎn)時(shí)鉆頭會(huì)向預(yù)定的方向偏置。但是，這種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，以解決上述的問題。

在本發(fā)明的實(shí)施例中提供了一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：鉆鋌、鉆頭驅(qū)動(dòng)軸、泥漿管、泥漿管連接器、萬向節(jié)、泥漿密封裝置和鉆頭，以及與鉆鋌的內(nèi)壁相連接的定向控制模塊；鉆頭驅(qū)動(dòng)軸通過萬向節(jié)和定向控制模塊機(jī)械耦合至鉆鋌內(nèi)，鉆頭驅(qū)動(dòng)軸能繞著萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)；定向控制模塊為電磁導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，通過電磁導(dǎo)向結(jié)構(gòu)內(nèi)的磁力對(duì)鉆頭驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行定向控制。

上述定向控制模塊包括：一對(duì)導(dǎo)軌和定位架；其中，每對(duì)導(dǎo)軌由兩個(gè)橫截面為“L”形的導(dǎo)軌上下相對(duì)設(shè)置構(gòu)成，每個(gè)導(dǎo)軌的一側(cè)固定在鉆鋌的內(nèi)壁上；定位架由一個(gè)橫臂和一個(gè)豎臂組成，其橫截面為“T”形；其中，所述豎臂與鉆鋌的內(nèi)壁平行，所述橫臂位于相對(duì)設(shè)置的導(dǎo)軌的中部，所述豎臂的兩端設(shè)置有與導(dǎo)軌耦合的支撐輪；上下相對(duì)設(shè)置的導(dǎo)軌的相對(duì)面分別設(shè)置有第一定位磁鐵組，橫臂對(duì)應(yīng)第一定位磁鐵組的位置設(shè)置有第二定位磁鐵組；定位架的橫臂遠(yuǎn)離所述豎臂一端設(shè)置有耦合管，耦合管與鉆頭驅(qū)動(dòng)軸連接。

上述第一定位磁鐵組可以為電磁鐵組，每組所述電磁鐵組至少包括四塊電磁鐵；所述第二定位磁鐵組可以為永磁鐵組。

上述永磁鐵組與電磁鐵組徑向?qū)R。

上述永磁鐵組通過安裝在所述橫臂上的永磁鐵支架固定，所述永磁鐵支架為非磁性金屬材料。

上述第一定位磁鐵組可以為永磁鐵組；所述第二定位磁鐵組可以為電磁鐵組。

上述電磁鐵組與所述永磁鐵組徑向?qū)R。

上述電磁鐵組通過安裝在所述橫臂上的電磁支架固定，所述電磁支架為非磁性金屬材料。

上述耦合管通過一套軸承連接到鉆頭驅(qū)動(dòng)軸上。

上述鉆頭驅(qū)動(dòng)軸的徑向方向上設(shè)置有多個(gè)定向控制模塊。

本發(fā)明實(shí)施例提供的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，通過帶有電磁導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的定向控制模塊的磁力對(duì)鉆頭驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行定位控制，控制方式可靠，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1是配有傳統(tǒng)隨鉆測(cè)井系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的主視圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的主視圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖2中旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的定向控制模塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4A是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖3中AA’沿線第一組電磁鐵的剖面圖；

圖4B是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖3中BB’沿線第二組電磁鐵的剖面圖；

圖5A是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖3中與鉆頭驅(qū)動(dòng)軸耦合的定位架的仰視圖；

圖5B是本發(fā)明實(shí)施例提供的定位架、鉆頭驅(qū)動(dòng)軸和永磁鐵另一布局的仰視圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的永磁鐵和電磁鐵兩者的磁力相互作用的示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)工作機(jī)制的示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖2所示的定向控制模塊的另一部署方式示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖8中AA’沿線永磁鐵的剖面圖；

圖10A是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖8中耦合到鉆頭驅(qū)動(dòng)軸上的電磁鐵組和定位架的仰視圖；

圖10B是本發(fā)明實(shí)施例提供的定位架、電磁鐵組和鉆頭驅(qū)動(dòng)軸的另一部署方式示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。