[發明專利]旋轉導向式雙級潛孔錘鉆具

有效

• 申請號: 202110254500.8
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112983274B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 朱麗紅;黃勇;鄒德永
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B4/12;E21B7/28;E21B44/00
• 代理公司: 濰坊正信致遠知識產權代理有限公司 37255
• 代理人: 王秀芝

本發明公開了一種旋轉導向式雙級潛孔錘鉆具，包括相連接的導向潛孔錘單元和擴孔潛孔錘單元，導向潛孔錘單元包括依次連接的導向潛孔錘、偏置短節和控制短節，擴孔潛孔錘單元的擴孔潛孔錘錘頭外徑大于導向潛孔錘錘頭外徑；偏置短節的外殼設置有三個推靠塊總成，推靠塊總成包括由動力傳動機構通過連桿驅動的推靠塊；鉆井過程中，導向潛孔錘單元在前，形成小直徑領眼，擴孔潛孔錘單元在后，通過擴孔形成大直徑井眼；定向鉆井時，導向潛孔錘單元的控制短節實時監測鉆具井下方位，并將控制信號傳遞給偏置短節，動力傳動機構通過連桿驅動推靠塊交替實現伸出和回縮，使鉆具偏轉并保持在設定方位，按井眼設計軌跡進行鉆進。

技術領域

本發明涉及鉆井工程技術領域，具體涉及一種旋轉導向式雙級潛孔錘鉆具。

背景技術

礦山開采過程中，當發生礦井透水、瓦斯突出、沖擊地壓等重大礦山災害事故時，由于坍塌冒落、巷道積水及動力現象等因素，造成礦井巷道堵塞，井下作業人員被困，施救困難。目前，除傳統救援方法外，鉆井救援技術可有效建立快速救援通道，是實施救援的重要技術途徑，其在國內外礦山事故中已取得成功案例。鉆井救援技術可分為小口徑的生命保障井和大口徑逃生救援井兩類。

目前，大直徑逃生救援鉆井面臨兩項技術難題：導向性差和鉆進效率低。現階段，大直徑救援井采用二次成孔工藝，即先鉆成一個小直徑導向孔，再在導向孔的引導下采用大直徑潛孔錘進行二次擴孔。上述技術方案雖解決了大直徑導向問題，但施工工序多，施工時間長，大幅減低的鉆井救援效率。

因此，急需研制一種適用于大直徑定向鉆井的旋轉導向式雙級潛孔錘鉆具，該鉆具可在大直徑救援鉆井中具有較高的定向性能和鉆進效率。

發明內容

有鑒于此，本發明所要解決的技術問題是：提供一種旋轉導向式雙級潛孔錘鉆具，提高鉆進效率，實現定向鉆進。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：旋轉導向式雙級潛孔錘鉆具，所述旋轉導向式雙級潛孔錘鉆具包括：同軸向設置并且相連接的導向潛孔錘單元和擴孔潛孔錘單元；

所述導向潛孔錘單元包括依次連接的導向潛孔錘、偏置短節和控制短節，所述導向潛孔錘包括導向潛孔錘錘體和設置于所述導向潛孔錘錘體下端的導向潛孔錘錘頭，所述控制短節用于實時監測鉆具的井下方位并控制所述偏置短節使所述鉆具保持在設定方位；

所述擴孔潛孔錘單元包括擴孔潛孔錘，所述擴孔潛孔錘包括擴孔潛孔錘錘體和設置于所述擴孔潛孔錘錘體下端的擴孔潛孔錘錘頭，所述擴孔潛孔錘錘頭的外徑大于所述導向潛孔錘錘頭的外徑，所述擴孔潛孔錘錘頭與所述控制短節相連接。

其中，所述偏置短節包括偏置短節外殼，所述偏置短節外殼的外周設置有三個推靠塊總成，每一所述推靠塊總成包括由動力傳動機構通過連桿驅動的推靠塊，所述連桿的一端與所述動力傳動機構的輸出端鉸接，所述連桿的另一端與所述推靠塊鉸接，所述推靠塊的下端與所述偏置短節外殼鉸接。

其中，所述動力傳動機構包括直線電機和與所述直線電機的伸縮桿配合的滑塊，所述連桿的一端與所述滑塊鉸接；或者，所述動力傳動機構包括旋轉電機和由所述旋轉電機驅動的絲杠螺母副，所述連桿的一端與所述絲杠螺母副的螺母鉸接。

其中，所述推靠塊的上端面設置為用于與井壁貼靠的貼靠斜面。

其中，所述偏置短節外殼的外周設置有偏置短節容置凹槽，所述推靠塊總成設置于所述偏置短節容置凹槽。

其中，所述控制短節包括控制短節外殼，所述控制短節外殼的外周設置有三個控制單元，每一所述控制單元包括控制器和隨鉆測量器件，所述隨鉆測量器件用于實時監測鉆具的井下方位，所述控制器用于控制所述偏置短節使所述鉆具保持在設定方位。

其中，所述控制器包括可編程邏輯控制器，所述隨鉆測量器件包括磁通門傳感器和重力加速度計傳感器。

其中，所述控制單元還包括定位模塊。