[發明專利]一種指向式旋轉導向鉆井工具

在審

• 申請號: 201710783510.4
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107780834A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 裴緒建
• 申請（專利權）人: 裴緒建
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利屬于礦場鉆井機械領域，具體涉及一種指向式旋轉導向鉆井工具，主要用于定向井、水平井鉆井過程中調整井眼軌跡，解決螺桿鉆具調整井眼軌跡時定向困難、托壓等技術難題，提高鉆井作業效率，降低鉆井作業成本。

背景技術

在定向井、水平井鉆井過程中，為確保實鉆井眼軌跡沿著設計井眼軌跡鉆進，必須按照設計測斜井深或測斜間距測斜，并計算出實鉆井眼空間參數。如果實鉆井眼軌跡偏離設計井眼軌跡，那么，就要利用特種鉆井工具(例如螺桿鉆具，旋轉導向鉆井工具等)調整井眼軌跡或改變井眼空間鉆進方向，使其回到設計井眼軌跡控制范圍內。目前，旋轉導向鉆井工具主要壟斷在國外油服公司，租賃服務費用昂貴，國內多家科技院校和油田企業尚處在研制過程中，至今未商業化推廣應用，因此，除高難度水平井使用旋轉導向鉆井工具外，絕大多數定向井、水平井均用螺桿鉆具調整井眼軌跡或改變井眼空間鉆進方向。

現有旋轉導向鉆井工具主要有：以貝克休斯為代表的靜態、推靠式旋轉導向鉆井工具，以斯倫貝謝為代表的動態、推靠式旋轉導向鉆井工具，以哈里巴頓為代表的靜態、指向式旋轉導向鉆井工具。

根據多年鉆井現場經驗，本發明專利提出了一種指向式旋轉導向鉆井工具。與哈里巴頓旋轉導向鉆井工具相比，工具外筒旋轉，內部導向裝置不旋轉，因此，該旋轉導向鉆井工具屬動態、指向式旋轉導向鉆井工具。

發明專利內容

本發明專利的目的是提供一種指向式旋轉導向鉆井工具，主要用于定向井、水平井鉆井過程中調整井眼軌跡，解決螺桿鉆具調整井眼軌跡時定向困難、托壓等技術難題，提高鉆井作業效率，降低鉆井作業成本。

本發明專利采用如下具體技術方案實現：

指向式旋轉導向鉆井工具主要由外筒、球形軸承、傳動軸、導向管、內筒、前(或下)隔板、扇形圓管、圓形驅動管、后(或上)隔板和偏重塊組成。

外筒前(或下)端通過球形軸承與傳動軸關聯在一起，外筒后(或上)端通過石油鉆具螺紋與上部鉆具連接。在鉆進過程中，外筒相對井眼旋轉，且通過外筒、球形軸承和傳動軸把上部鉆具鉆壓、拉力和扭矩傳遞給鉆頭，驅動鉆頭破巖鉆進。

球形軸承把外筒和傳動軸關聯在一起，既要確保上部鉆具鉆壓、拉力和扭矩通過球形軸承傳遞給傳動軸，又要確保傳動軸靈活擺動，把導向管所在工具面方位轉換成傳動軸指向，同時，還要密封承壓，確保外筒、球形軸承和前(或下)隔板共同組成高壓腔室，鉆井液不刺不漏。

傳動軸前(或下)端通過石油鉆具螺紋與鉆頭連接，傳動軸中部通過球形軸承與外筒關聯，傳動軸后(或上)端通過肘節與導向管連接，且與導向管可任意彎曲。在鉆進過程中，傳動軸通過球形軸承由外筒驅動旋轉，通過肘節由導向管改變指向。

導向管前(或下)端通過肘節與傳動軸連接，導向管后(或上)端通過套筒與內筒連接，且與內筒軸向、徑向均可相對移動，密封承壓，確保導向管內高壓鉆井液全部經導向管排出通道進入高壓腔室。

導向管主要由管壁、進入通道、內隔板和排出通道組成，其中，進入通道設計為3個，形狀為圓孔，周向均布在導向管前(或下)端管壁，排出通道數量設計為N(N≥3且為正整數)個，具體數量在設計制造時統籌考慮，形狀為窄長孔，周向均布在導向管后(或上)端管壁，進入通道與排出通道之間由內隔板分開，確保導向管內高壓鉆井液經排出通道、高壓腔室和進入通道再進入導向管。

內筒主要作用為保護圓形驅動管，分開高壓腔室與由外筒、前(或下)隔板和后(或上)隔板共同組成的低壓腔室。內筒前(或下)端通過套筒與導向管連接，內筒后(或上)端安裝在前(或下)隔板軸孔中，且徑向相對旋轉，密封承壓。

前(或下)隔板主要作用為安裝內筒、分開高壓腔室與低壓腔室，因此，前(或下)隔板與外筒即可為整體結構，也可為分體結構，如果為分體結構，要確保密封承壓。

扇形圓管的基管是圓形管，安裝在導向管內隔板后(或上)部軸孔中。圓形管外徑與導向管內隔板后(或上)部軸孔內徑相等，配套研磨，密封承壓，且在導向管排出通道位置被對應加工成扇形圓管。扇形圓管開口圓心角設計為任意值，具體數值在設計制造時統籌考慮。扇形圓管后(或上)端與圓形驅動管連接，由圓形驅動管驅動旋轉，因此，扇形圓管與圓形驅動管可為整體結構，也可為分體結構連接而成。

圓形驅動管安裝在內筒軸孔中，圓形驅動管外徑略小于內筒內徑，確保圓形驅動管旋轉時不受內筒彎曲影響。圓形驅動管前(或下)端與扇形圓管連接，圓形驅動管后(或上)端安裝在后(或上)隔板軸孔中，且徑向旋轉靈活，密封承壓。