[發明專利]一種柔性導向鉆井工具

在審

• 申請號: 202110505202.1
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113153151A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 徐梓辰;萬曉躍
• 申請（專利權）人: 萬曉躍
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B17/20;E21B17/05;E21B10/42;E21B10/60
• 代理公司: 蘇州拓云知識產權代理事務所(普通合伙) 32344
• 代理人: 郭玉靜

本發明公開了一種柔性導向鉆井工具，其涉及鉆井、鉆孔技術領域。本發明公開的柔性導向鉆井工具，通過傳送管柱下入柔性驅動鉆柱以及導向鉆進短節，解決了小孔眼極短半徑井眼中的井眼軌跡控制問題；通過設置偏轉導向機構，使柔性導向鉆井工具在旋轉鉆井條件下能驅動鉆頭按預設方向偏轉；通過多個由萬向傳動機構連接的承載短節實現鉆井動力傳遞；通過將偏轉導向機構和電驅動執行器分別設置于不同的功能短節內，并用柔性跨接連桿實現連接，最大限度縮短了導向鉆進節的長度和各個萬向傳動機構之間的距離，解決了柔性導向鉆井工具的控制問題。本發明可實現小孔眼鉆探短半徑?極短半徑井眼或通過所述短半徑?極短半徑井眼繼續進行導向鉆探。

技術領域

本發明涉及鉆井、鉆孔技術領域，特別涉及一種柔性導向鉆井工具。

背景技術

本發明涉及一種鉆孔技術，其涉及鉆井、鉆孔技術領域。特別是一種實現小孔眼可控軌跡分支鉆井的裝置及方法。為提升滲透性地層實現注入或采出效果、提升壓裂裂縫形態的可控性，最終實現降本增效的效果。現有的導向鉆井技術主要有井下馬達導向鉆井技術和旋轉導向鉆井技術。上述技術可達到的最大造斜率一般不超過15°/30米，均無法實現曲率半徑小于60米的鉆井可控軌跡短半徑導向鉆井。現有技術中還存在諸多無法有效控制井眼軌跡的徑向或短半徑鉆井技術，此類技術對地下資源開發利用效果不佳。然而針對轉彎半徑小于10米的極短半徑鉆井領域，現有徑向鉆井技術或短半徑鉆井技術不具備導向功能，無法實現井眼軌跡的控制。由于目前使用的旋轉導向系統先天性的無法被彎折，幾乎不可能適應短半徑鉆井實際需求，并且無法在旋轉鉆井條件下實現短半徑至極短半徑定向鉆井。現有技術中的其他有關產品也均存在無法在旋轉鉆井條件下實現井眼軌跡控制的功能，導致嚴重的拖鉆壓問題。上述短-極短半徑鉆井也包含通過所述短-極短半徑井段，在短-極短半徑井段的井底端繼續進行導向鉆井。其特殊的技術效果在于，可以鉆出直徑為主井眼直徑5％-50％范圍內的分支井，方法可以在主井眼內實現低成本的可控孔眼軌跡的小直徑分支鉆孔。

針對上述問題，本發明提出了有效的解決方案。即通過將電驅動執行器、液壓分流裝置設置于不同短節承載短節的方式減小各個承載短節的長度，以達到大幅度提高柔性導向鉆井工具通過性能的目的。

發明內容

本發明的目的是提供一種能實現短-極短半徑井眼定向鉆進或通過短-極短半徑井眼實現其延伸井段定向鉆進的柔性導向鉆井工具。

為達到上述目的，本發明提供了一種柔性導向鉆井工具，其包括：

鉆具傳送系統、導向鉆進短節、柔性驅動鉆柱和剛性驅動鉆柱，導向鉆進短節、柔性驅動鉆柱和剛性驅動鉆柱依次連接；

鉆具傳送系統包括傳送管柱和轉向器，所述轉向器連接于所述傳送管柱下方，所述傳送管柱設置于主井眼內部，所述剛性驅動鉆柱設置于所述鉆具傳送鉆柱內部，并能在所述傳送管柱內部上下活動；

導向鉆進短節，其包括鉆頭和導向短節本體，所述導向短節本體上設置有偏轉導向機構，所述鉆頭設置于所述導向鉆進短節下部；

驅動短節，所述驅動短節通過至少一個萬向傳動機構連接于所述導向鉆進短節與所述柔性驅動鉆柱之間；

所述驅動短節包括電驅動執行器，所述偏轉導向機構包括液壓分流裝置和液壓導向執行機構，所述電驅動執行器通過柔性跨接連桿驅動液壓分流裝置，從而周期性地將導向短節本體上的貫通流道中的高壓鉆井流體與液壓導向執行機構連通；

柔性驅動鉆柱，能傳遞鉆井動力，所述柔性驅動鉆柱內部設置有沿軸向貫通的貫通結構，能沿柔性驅動鉆柱軸線方向形成貫通空間；

柔性驅動控制系統，其包括電驅動執行器、柔性跨接連桿、偏轉導向機構，所述柔性跨接連桿包括鉸接接頭、萬向節、撓性桿/管、彈性桿/管中的任意一種或組合；所述柔性跨接連桿設置于所述驅動短節至導向鉆進短節間的貫通空間中，所述電驅動執行器設置于所述驅動短節內部且與所述導向鉆進短節至少間隔一套萬向傳動機構；所述柔性跨接連桿的兩段分別與所述電驅動執行器和所述液壓分流裝置連接；