[發明專利]旋轉導向鉆井系統的導向方法

有效

• 申請號: 201410429499.8
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104196452B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 劉乃震;趙齊輝;盧毓周;李永和;白銳;劉策;李敬;劉瀟;翁波強
• 申請（專利權）人: 中國石油集團長城鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 吳開磊

技術領域

本發明涉及地質勘探領域，具體而言，涉及一種旋轉導向鉆井系統的導向方法。

背景技術

目前，定向鉆井系統主要有兩種：1)推靠式系統；2)指向式系統。其中，推靠式系統通過推動特定鉆井方位對面的井壁來控制鉆井方向。指向式系統直接將鉆頭對準確定好的鉆井方向。指向式系統通常至少包括鉆鋌內的一根鉆頭驅動軸，鉆頭驅動軸由鉆鋌內的萬向節支撐，通過鉆鋌實現旋轉驅動。

圖1是配有傳統隨鉆測井系統100的旋轉導向鉆井系統112的主視圖。傳統隨鉆測井系統100包括鉆機102、鉆柱106、鉆頭110以及一個旋轉導向鉆井系統112。鉆柱106由鉆機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和旋轉導向鉆井系統112配合，進行定向鉆井。

在定向鉆井中，鉆鋌旋轉期間，需要保持鉆頭驅動軸相對靜止且朝鉆鋌方向傾斜，該指向式系統會結合定向控制方法，確保在鉆井工具旋轉時鉆頭會向預定的方向偏置。但是，這種旋轉導向鉆井系統的機械設計較為復雜，導向過程繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種旋轉導向鉆井系統的導向方法，以解決上述的問題。

在本發明的實施例中提供了一種旋轉導向鉆井系統的導向方法，該系統包括：鉆鋌、鉆頭驅動軸、泥漿管、泥漿管連接器、萬向節、泥漿密封裝置和鉆頭，以及與鉆鋌的內壁相連接的定向控制模塊；鉆頭驅動軸通過萬向節和定向控制模塊機械耦合至鉆鋌內，鉆頭驅動軸能繞著萬向節旋轉；定向控制模塊為電磁導向結構；該方法包括：通過電磁導向結構內的磁力對鉆頭驅動軸進行定向控制。

上述定向控制模塊包括：一對導軌和定位架；其中，每對導軌由兩個橫截面為“L”形的導軌上下相對設置構成，每個導軌的一側固定在鉆鋌的內壁上；定位架由一個橫臂和一個豎臂組成，其橫截面為“T”形；其中，所述豎臂與鉆鋌的內壁平行，所述橫臂位于相對設置的導軌的中部，所述豎臂的兩端設置有與導軌耦合的支撐輪；上下相對設置的導軌的相對面分別設置有第一定位磁鐵組，橫臂對應第一定位磁鐵組的位置設置有第二定位磁鐵組；定位架的橫臂遠離所述豎臂一端設置有耦合管，耦合管與鉆頭驅動軸連接；基于此，上述通過電磁導向結構內的磁力對鉆頭驅動軸進行定向控制包括：根據定位要求調節第一定位磁鐵組與第二定位磁鐵組間的磁力大小，用以推動或拉動所述定位架的橫臂，控制鉆頭驅動軸與鉆鋌之間的傾角。

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；基于此，根據定位要求調節所述第一定位磁鐵組與所述第二定位磁鐵組間的磁力大小可以包括：根據定位要求調節所述電磁鐵的電流大小。

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；基于此，根據定位要求調節第一定位磁鐵組與第二定位磁鐵組間的磁力大小包括：根據定位要求調節所述電磁鐵的電流大小。

本發明實施例提供的旋轉導向鉆井系統的導向方法，通過帶有電磁導向結構的定向控制模塊的磁力對鉆頭驅動軸進行定位控制，系統結構簡單，易于導向控制。

附圖說明

圖1是配有傳統隨鉆測井系統的旋轉導向鉆井系統的主視圖；

圖2是本發明實施例提供的旋轉導向鉆井系統的主視圖；

圖3是本發明實施例提供的圖2中旋轉導向鉆井系統的定向控制模塊的具體結構示意圖；

圖4A是本發明實施例提供的圖3中AA’沿線第一組電磁鐵的剖面圖；

圖4B是本發明實施例提供的圖3中BB’沿線第二組電磁鐵的剖面圖；

圖5A是本發明實施例提供的圖3中與鉆頭驅動軸耦合的定位架的仰視圖；

圖5B是本發明實施例提供的定位架、鉆頭驅動軸和永磁鐵另一布局的仰視圖；

圖6是本發明實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是本發明實施例提供的旋轉導向鉆井系統工作機制的示意圖；

圖8是本發明實施例提供的圖2所示的定向控制模塊的另一部署方式示意圖；

圖9是本發明實施例提供的圖8中AA’沿線永磁鐵的剖面圖；

圖10A是本發明實施例提供的圖8中耦合到鉆頭驅動軸上的電磁鐵組和定位架的仰視圖；

圖10B是本發明實施例提供的定位架、電磁鐵組和鉆頭驅動軸的另一部署方式示意圖。

具體實施方式

下面通過具體的實施例并結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。