一种高造斜率旋转导向钻井工具.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107882507A(43)申请公布日2018.04.06(21)申请号201711311509.8(22)申请日2017.12.11(71)申请人西安石油大学地址710065陕西省西安市电子二路东段18号(72)发明人闫文辉刘江民彭勇王文平吴倩刘珊珊(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人弋才富(51)Int.Cl.E21B7/06(2006.01)E21B12/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高造斜率旋转导向钻井工具(57)摘要一种高造斜率旋转导向钻井工具，包括稳定平台、液压分配单元、偏置执行单元和万向节单元；稳定平台由上、下悬挂支撑，上、下涡轮发电机、电子仓和控制轴组成；液压分配单元由上、下盘阀等液压系统组成；偏置执行单元由活塞推块、调节环总成和导向套筒组成；万向节单元由钻压传递装置和扭矩传递装置组成；本发明通过采用调节环总成、钻压传递装置和扭矩传递装置，分别将钻压和扭矩传递到钻头上，使钻压和扭矩分开传递，利用杠杆增力原理使钻头轴向发生偏移，给钻头提供一个推靠力，实现了很高的造斜率，最终达到导向的目的；能有效避免恶劣钻井环境的影响，减少了故障率，降低了钻井风险，延长了工具寿命。CN107882507ACN107882507A权利要求书1/1页1.一种高造斜率旋转导向钻井工具，其特征在于，包括稳定平台单元、液压分配单元、偏置执行单元和万向节单元；所述稳定平台单元包括控制轴(7)，控制轴(7)上依次安装有上涡轮发电机(3)、电子仓(4)和下涡轮发电机(5)，控制轴(7)安装在上悬挂主支撑(22)和下悬挂主支撑(21)上，上悬挂主支撑(22)和下悬挂主支撑(21)固接于钻铤(1)上。2.根据权利要求1所述的一种高造斜率旋转导向钻井工具，其特征在于，所述液压分配单元包括控制轴(7)上安装的上盘阀(8)和下盘阀(9)，上盘阀(8)上开有弧形状的高压孔；下盘阀(9)与万向轴(10)连接，所述万向轴(10)通过螺栓(19)固接于钻铤(1)上，下盘阀(9)上设置有3个夹角为120度的低压孔，低压孔与活塞推块(12)的液压腔相通。3.根据权利要求1所述的一种高造斜率旋转导向钻井工具，其特征在于，所述偏置执行单元包括安装在钻铤(1)上的调节环总成(11)，以及相互成120度角均布于万向轴(10)上的活塞推块(12)，所述调节环总成(11)包括保护套(11-1)、调节环(11-2)、深沟球轴承(11-3)、套筒(11-4)、推力球轴承(11-5)，调节环(11-2)通过深沟球轴承(11-3)和推力球轴承(11-5)安装在钻铤(1)上，调节环(11-2)凹面呈球面状，调节环(11-2)凹面内滑动设置有导向套筒(13)，所述导向套筒(13)内置万向节单元，导向套筒(13)外接钻头(17)。4.根据权利要求1所述的一种高造斜率旋转导向钻井工具，其特征在于，所述万向节单元包括钻压传递装置(14)和扭矩传递装置(16)，所述钻压传递装置(14)包括上球面导向块(14-7)和下球面导向块(14-4)，上球面导向块(14-7)通过推力球轴承(14-2)和深沟球轴承(14-3)安装在万向轴(10)上，轴承保护套(14-1)通过螺纹连接于上球面导向块(14-7)，上球面导向块(14-7)通过螺母(14-5)固定套筒(14-6)；下球面导向块(14-4)通过螺栓(18)固接于导向套筒(13)内；所述扭矩传递装置(16)包括球笼外壳(16-1)，球笼外壳(16-1)内设置有滚珠(16-3)，球笼外壳(16-1)通过固定螺母(16-2)固定于下球面导向块(14-4)中。2CN107882507A说明书1/4页一种高造斜率旋转导向钻井工具技术领域[0001]本发明专利涉及油气资源钻探领域的钻井工具，特别涉及一种高造斜率旋转导向钻井工具。背景技术[0002]旋转导向钻井技术代表了当今世界钻井技术发展的最高水平，主要包括地面监控系统、双向通讯系统、井下测量系统、井下控制系统及井下旋转导向工具等五部分。该技术具有钻井效率高，安全性高，井眼质量好，岩屑不易沉积摩阻小，能适应恶劣环境和复杂地质，位移延伸能力强，以及更加智能化自动化等优点，克服了滑动钻井技术的诸多缺陷。由于非常规油气资源的开发，特别是页岩气的开发，对钻井技术的要求越来越高，常规的旋转导向钻井技术对于超深井、大位移井、丛式水平井等高难度复杂定向井的高效开发具有局限性，存在着造斜能力偏低、作业成本高等问题。[0003]目前市场上的旋转导向钻井工具根据导向方式的不同，可分为推靠式和指向式两种形式。推靠式旋转导向钻井工具的特点是能够在钻头处产生一个的推靠力，推靠力的大小与活塞面积和