[發明專利]一種易造斜混合式旋轉導向鉆井系統

在審

• 申請號: 202111425813.1
• 申請日: 2020-06-05
• 公開（公告）號: CN114320157A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 徐梓辰;萬曉躍
• 申請（專利權）人: 萬曉躍
• 主分類號: E21B7/06
• 分類號: E21B7/06;E21B44/00;E21B47/022;E21B47/0228;E21B47/024
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 張濤;朱亞娜

1.一種易造斜混合式旋轉導向鉆井系統，其特征在于，包括前置承載本體、鉆壓扭矩偏轉傳遞短節和偏轉控制系統，還包括設于所述鉆壓扭矩偏轉傳遞短節后方的多個串接的萬向鉆壓扭矩傳遞短節；所述鉆壓扭矩偏轉傳遞短節和所述萬向鉆壓扭矩傳遞短節均包括萬向節，所述前置承載本體前端固定連接有鉆頭、后端固定連接所述萬向節的輸出端，所述前置承載本體的周向表面設有前置推靠組件；所述偏轉控制系統通過控制所述前置推靠組件沿著所述前置承載本體的徑向方向推靠井壁，使所述前置承載本體以所述萬向節中心點位置為中心相對所述萬向節的輸入端產生偏轉角。

2.根據權利要求1所述易造斜混合式旋轉導向鉆井系統，其特征在于，所述鉆壓扭矩偏轉傳遞短節和所述萬向鉆壓扭矩傳遞短節均還包括限制所述偏轉角在0°～5°范圍內的限位機構。

3.根據權利要求1或2所述易造斜混合式旋轉導向鉆井系統，其特征在于，還包括設于所述前置推靠組件后方的扶正器，若所述扶正器中心點位置位于所述萬向節中心點位置的后方，則所述扶正器中心點位置與所述萬向節中心點位置的距離不大于鉆頭直徑的3倍；所述偏轉控制系統通過控制所述前置推靠組件的徑向推靠件沿著所述前置承載本體的徑向推靠井壁，使所述前置承載本體以所述萬向節中心點位置為中心、以所述扶正器與井壁的接觸點為支點，相對所述萬向節的輸入端軸線產生偏轉角。

4.根據權利要求3所述易造斜混合式旋轉導向鉆井系統，其特征在于，所述前置承載本體及所述鉆壓扭矩偏轉傳遞短節均為貫通結構，且其貫通結構組成供鉆井循環介質流通的主流道。

5.根據權利要求4所述易造斜混合式旋轉導向鉆井系統，其特征在于，還包括穿過所述萬向節的空心結構連接所述萬向節的輸入端和輸出端的彈性流管；和/或所述鉆壓扭矩偏轉傳遞短節還包括使萬向節的輸入軸與輸出軸保持同軸狀態的彈性穩定裝置；所述彈性穩定裝置包括穿過所述萬向節的貫通結構，并分別與所述萬向節的輸入端和輸出端同軸連接的彈性管。

6.根據權利要求5所述易造斜混合式旋轉導向鉆井系統，其特征在于，所述限位機構包括杠桿結構和承載鉆鋌外殼，所述杠桿結構與所述承載鉆鋌外殼的內壁間產生有偏轉空間，所述杠桿結構與承載鉆鋌外殼的內壁接觸，用于承受旋轉導向液壓活塞的推力和/或井下的振動所帶來的彎矩和/或鉆壓帶來的側向分力。

7.根據權利要求5所述易造斜混合式旋轉導向鉆井系統，其特征在于，所述彈性管與萬向節間留有活動間隙。

8.根據權利要求5或6所述易造斜混合式旋轉導向鉆井系統，其特征在于，所述彈性穩定裝置包括中心對稱環設于所述承載鉆鋌外殼內表面的多根彈性桿，所述彈性桿提供使所述萬向節的輸入軸與輸出軸處于同一直線上的回復力；和/或所述彈性穩定裝置包括設于所述杠桿結構和承載鉆鋌外殼之間的偏轉空間內的多塊板簧，在鉆壓扭矩偏轉傳遞短節的偏轉角在0°～5°范圍轉動任意角度時，所述彈性穩定裝置提供的驅使萬向節輸入端和萬向節輸出端恢復同軸狀態的阻尼力應當大于該角度下額定最大鉆壓下產生的徑向分力。

9.根據權利要求1所述易造斜混合式旋轉導向鉆井系統，其特征在于，所述偏轉控制系統包括用于控制徑向推靠件向所述前置承載本體的徑向推靠井壁產生偏轉力的電氣執行設備、用于測量所述前置承載本體偏轉角的姿態測量設備和井下計算設備；所述井下計算設備包括與所述姿態測量設備、所述電氣執行設備和供電設備電連接的計算芯片。

10.根據權利要求9所述易造斜混合式旋轉導向鉆井系統，其特征在于，所述計算芯片接收所述姿態測量設備采集的偏轉角信息與目標偏轉角信息比對以計算導向方向和導向力，進而控制電氣執行機構使前置推靠組件對井壁產生與所述導向方向相反的推力合力，通過閉環控制使鉆壓扭矩偏轉傳遞短節的轉角大小和轉動幅度與預設值一致，進而控制井眼軌跡。