[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井下工具控制系統(tǒng)

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• 申請日: 2016-08-28
• 公開（公告）號: CN107780833A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙儉
• 申請（專利權(quán)）人: 趙儉
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井下工具控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)

滑動式導(dǎo)向鉆井工具在定向鉆井，特別是在大位移井及長水平段水平井的使用中暴露出不少缺點(diǎn)與不足。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一項(xiàng)自動化鉆井新技術(shù)。國外鉆井實(shí)踐證明，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)不但可以提高鉆井速度，減少井下故障的發(fā)生，降低鉆井成本，而且其旋轉(zhuǎn)鉆井過程中調(diào)節(jié)井斜角和方位角的能力被認(rèn)為是鉆井發(fā)展史上的又一次飛躍。目前國外Baker Hughes，Schlumberger和Halliburton等公司通過各種方式，分別形成了其各自商業(yè)化應(yīng)用的PowerDrive SRD，AutoTrakRCLS和Geo-Pilot旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井下工具控制系統(tǒng)，采取旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向頭和井下專用螺桿相配合的設(shè)計(jì)方式，其地面轉(zhuǎn)盤和井下專用螺桿雙動力驅(qū)動模式符合目前國際上旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)最新發(fā)展方向。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是。

所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井下工具系統(tǒng)主要由旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向頭、井下專用螺桿、萬向軸等組成。

所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向頭由心軸、測控系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、短程通訊系統(tǒng)、導(dǎo)向翼肋和外殼等組成，心軸通過一個萬向軸與井下專用螺桿的轉(zhuǎn)子相連，外殼與井下專用螺桿的定子相連，并由地面動力系統(tǒng)(轉(zhuǎn)盤)驅(qū)動。與前期研究開發(fā)的調(diào)制式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井井下工具系統(tǒng)相比，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)除了具有全旋轉(zhuǎn)工作模式、消除了粘滑卡鉆、攜巖效果好等優(yōu)點(diǎn)外，其地面和井下專用螺桿雙動力驅(qū)動工作模式為該系統(tǒng)在大位移井、長水平段水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的應(yīng)用提供了更加可靠的動力。

所述導(dǎo)向翼肋支出機(jī)構(gòu)是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井下工具系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由導(dǎo)向翼肋、液壓控制系統(tǒng)及電子控制機(jī)構(gòu)等組成，沿鉆柱四周共設(shè)計(jì)3個導(dǎo)向翼肋，每個導(dǎo)向翼肋由獨(dú)立的液壓活塞提供動力支出，導(dǎo)向翼肋距鉆頭約1.2m。導(dǎo)向翼肋接受來自控制電路的指令.控制導(dǎo)向翼肋順序支出推靠井壁，使鉆頭產(chǎn)生側(cè)向力而實(shí)現(xiàn)造斜。

所述導(dǎo)向工作狀態(tài)控制閥線主要由墊片、閥外殼、圈、閥桿、固緊螺帽和襯套等組成。制閥與液壓系統(tǒng)相連，閥的導(dǎo)通和關(guān)閉根據(jù)控制電路的控制指令工作。

所述非導(dǎo)向工作狀態(tài)控制閥主要由墊片、閥外殼、線圈、固緊螺帽、襯套和閥心等組成。在非導(dǎo)向工作時(shí)，井下控制電路關(guān)閉導(dǎo)向閥組，打開循環(huán)閥組，導(dǎo)向翼肋在鉆具旋轉(zhuǎn)過程中通過井壁的壓力將翼肋壓回，實(shí)現(xiàn)工具穩(wěn)斜非導(dǎo)向工作。

本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)由井下專用螺桿和地面轉(zhuǎn)盤雙動力驅(qū)動，通過控制導(dǎo)向翼肋的定向支出來控制井眼軌進(jìn)。其導(dǎo)向和非導(dǎo)向狀態(tài)及每個導(dǎo)向冀肋的支出均采用獨(dú)立電磁間控制，既保證了系統(tǒng)的可靠性，又保證了控制精度，并且簡化了控制方法。井下專用螺桿驅(qū)動內(nèi)部心軸不僅給鉆頭提供動力，還給液壓系統(tǒng)提供動力。室內(nèi)剛試證明，該系統(tǒng)控制方法簡單可靠，可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)，為以后的實(shí)際應(yīng)用推廣提供了依據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的導(dǎo)向工作狀態(tài)控制閥組。

圖2是本發(fā)明的非導(dǎo)向工作狀態(tài)控制閣組。

圖3是本發(fā)明的泵及液壓控制閻組。

圖中：1.固緊螺帽；2.襯套；3.墊片；4.線圈；5.閥外殼；6.閥桿；7.固緊螺帽；8.襯套；9.墊片；10.線圈；11.閥外殼；12.閥心；13.泵體；14.定位銷；15.控制閥組；16、17.固定螺絲；18.高壓密封圈。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井下工具系統(tǒng)主要由旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向頭、井下專用螺桿、萬向軸等組成。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向頭由心軸、測控系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、短程通訊系統(tǒng)、導(dǎo)向翼肋和外殼等組成，心軸通過一個萬向軸與井下專用螺桿的轉(zhuǎn)子相連，外殼與井下專用螺桿的定子相連，并由地面動力系統(tǒng)(轉(zhuǎn)盤)驅(qū)動。與前期研究開發(fā)的調(diào)制式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井井下工具系統(tǒng)相比，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)除了具有全旋轉(zhuǎn)工作模式、消除了粘滑卡鉆、攜巖效果好等優(yōu)點(diǎn)外，其地面和井下專用螺桿雙動力驅(qū)動工作模式為該系統(tǒng)在大位移井、長水平段水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的應(yīng)用提供了更加可靠的動力。

導(dǎo)向翼肋支出機(jī)構(gòu)是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井下工具系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由導(dǎo)向翼肋、液壓控制系統(tǒng)及電子控制機(jī)構(gòu)等組成，沿鉆柱四周共設(shè)計(jì)3個導(dǎo)向翼肋，每個導(dǎo)向翼肋由獨(dú)立的液壓活塞提供動力支出，導(dǎo)向翼肋距鉆頭約1. 2m。導(dǎo)向翼肋接受來自控制電路的指令.控制導(dǎo)向翼肋順序支出推靠井壁，使鉆頭產(chǎn)生側(cè)向力而實(shí)現(xiàn)造斜。