[發(fā)明專利]一種協(xié)同井下動力鉆具進行定向作業(yè)的工具及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110271431.1
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113047772A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李黔;朱秋楊
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B44/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.一種協(xié)同井下動力鉆具進行定向作業(yè)的工具，安裝在鉆柱（7）和下部鉆井組合之間，其特征在于：包括工具本體（6）；其中：

所述工具本體（6）包括上連接塊（601）、上連接塊驅(qū)動軸（602）、外殼體（603）、滑動齒輪（605）、下連接塊（616）和下連接塊驅(qū)動軸（617）；

所述工具本體（6）內(nèi)設(shè)有鉆井液流動的通道，包括設(shè)置在上連接塊（601）和下連接塊（616）上的中間通道（619）、外殼體中部的通道孔（620）和環(huán)空區(qū)域（621）以及下連接塊驅(qū)動軸（617）上的斜通道（622）；

所述上連接塊驅(qū)動軸（602）和下連接塊驅(qū)動軸（617）上均設(shè)有均勻分布的花鍵段（604），均插入外殼體（603）內(nèi)部且穿過滑動齒輪（605）中心；

所述外殼體（603）內(nèi)壁上還設(shè)有與滑動齒輪（605）外花鍵相對應(yīng)的花鍵凹槽；

所述上連接塊驅(qū)動軸（602）和下連接塊驅(qū)動軸（617）均通過推力軸承（606）和徑向軸承（607）與外殼體（603）相接；

所述外殼體（603）內(nèi)密封有控制系統(tǒng)；

所述控制系統(tǒng)通過液壓驅(qū)動軸（612）控制滑動齒輪（605）移動；

所述外殼體（3）外側(cè)壁上還設(shè)有扶正器刀翼（618）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種協(xié)同井下動力鉆具進行定向作業(yè)的工具，其特征在于：所述下部鉆井組合包括定向接頭（4）和彎外殼井下動力鉆具（2），所述定向接頭（4）一端設(shè)有MWD（5），另一端設(shè)有扶正器（3），所述彎外殼井下動力鉆具（2）安裝在扶正器（3）上，所述彎外殼井下動力鉆具（2）上設(shè)有鉆頭（1）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種協(xié)同井下動力鉆具進行定向作業(yè)的工具，其特征在于：所述上連接塊（601）和下連接塊（616）上均設(shè)有與鉆柱（7）和下部鉆井組合對應(yīng)的連接螺紋。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種協(xié)同井下動力鉆具進行定向作業(yè)的工具，其特征在于：所述控制系統(tǒng)包括電控液壓總成（609）、控制單元（610）、電機（611）和電控閥門（613），所述控制單元（610）與MWD（5）電連接，所述控制單元（610）通過電控閥門（613）控制電控液壓總成（609）泄壓或者加壓，所述電控液壓總成（609）通過液壓驅(qū)動軸（612）控制滑動齒輪塊（605）移動，所述電機（611）上設(shè)有可伸縮電機驅(qū)動軸（614），所述可伸縮電機驅(qū)動軸（614）和下連接塊驅(qū)動軸（617）上設(shè)有互相對應(yīng)的牙嵌面（615）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種協(xié)同井下動力鉆具進行定向作業(yè)的工具，其特征在于：所述推力軸承（606）和徑向軸承（607）均為密封件。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種協(xié)同井下動力鉆具進行定向作業(yè)的工具，其特征在于：所述推力軸承（606）和徑向軸承（607）與外殼體（603）相接處均設(shè)有彈性緩沖件（608）。

7.一種協(xié)同井下動力鉆具進行定向作業(yè)的方法，基于如權(quán)利要求1-6所述的協(xié)同井下動力鉆具進行定向作業(yè)的工具，

其特征在于：包括以下步驟：

S1 正常鉆進

S101 通過控制單元（610）控制左右兩端液壓總成（609）分別加壓和泄壓，使液壓驅(qū)動軸（612）向上移動滑動齒輪（605）；

S102 當(dāng)滑動齒輪（605）與花鍵段（604）相嚙合時，關(guān)閉電控閥門（613）使滑動齒輪（605）和花鍵段（604）保持嚙合狀態(tài)，使鉆柱（7）和下部鉆井組合正常鉆進；

S2 定向滑動鉆進

S201 控制單元（610）接收地面信號后，降低鉆柱（7）的轉(zhuǎn)速，并控制左側(cè)電控液壓總成（609）泄壓，右側(cè)液壓總成（609）加壓，使液壓驅(qū)動軸（612）向下移動滑動齒輪（605）；

S202 當(dāng)滑動齒輪（605）與花鍵段（604）脫離，即使上連接塊（601）和下連接塊（616）與外殼體（603）脫離時，關(guān)閉電控閥門（613）使滑動齒輪（605）和花鍵段（604）保持分離狀態(tài)；

S203 彎外殼井下動力鉆具（2）帶動鉆頭（1）旋轉(zhuǎn)，鉆柱（7）轉(zhuǎn)動且不影響其他部分轉(zhuǎn)動，外殼體（603）和下連接塊（616）保持靜止?fàn)顟B(tài)；

S204 控制單元（601）讀取MWD（5）采集的數(shù)據(jù)后，控制電機（611）轉(zhuǎn)動，使可伸縮電機驅(qū)動軸（614）伸出；

S205 使可伸縮電機驅(qū)動軸（614）和下連接塊驅(qū)動軸（617）上對應(yīng)的牙嵌面（615）互相嚙合；

S206 電機（611）產(chǎn)生的扭矩傳遞給下部鉆井組合，根據(jù)需要調(diào)整工具面角度，配合扶正器刀翼（618）消除鉆頭（1）旋轉(zhuǎn)造成的反扭矩和摩阻導(dǎo)致工具面漂移的現(xiàn)象，使工具面穩(wěn)定在需要的位置，保持穩(wěn)定定向鉆進。