静态指向式旋转导向钻井工具.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102900364102900364B(45)授权公告日2014.10.15(21)申请号201210353358.3US7721826B2,2010.05.25,CN202788615U,2013.03.13,(22)申请日2012.09.20审查员周怡帆(73)专利权人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号天津大学(72)发明人牛文铁李洪涛王丽娜李远志(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人张金亭(51)Int.Cl.E21B7/04(2006.01)(56)对比文件US2009/0065251A1,2009.03.12,全文.CN201934022U,2011.08.17,CN201460731U,2010.05.12,US2005/0115741A1,2005.06.02,权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图3页附图3页(54)发明名称静态指向式旋转导向钻井工具(57)摘要本发明公开了一种静态指向式旋转导向钻井工具，包括外筒，在外筒内设有从上至下依次连接的钻柱、中空万向联轴节和芯轴，钻柱转动连接在外筒内，在芯轴的上端部设有位于外筒内的偏置机构，在芯轴的下端部设有位于外筒内的关节轴承总成，在关节轴承总成的下方设有安装在外筒上的密封总成，在芯轴的下端固接有钻头。本发明通过采用少齿差偏心行星轮系实现芯轴的偏置，使该工具具有不受地质层影响的特点，因而能够获得稳定的造斜率，实现井眼轨迹的精确控制。不需要提钻就可以实现多种工作状态，达到增斜、降斜和稳斜的目的。能有效地改善了芯轴偏置时的受力状况，提高旋转导向工具的工作寿命。CN102900364BCN1029364BCN102900364B权利要求书1/1页1.一种静态指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，包括外筒，在外筒内设有从上至下依次连接的钻柱、中空万向联轴节和芯轴，所述钻柱转动连接在外筒内，在所述芯轴的上端部设有位于所述外筒内的偏置机构，在所述芯轴的下端部设有位于所述外筒内的关节轴承总成，在所述关节轴承总成的下方设有安装在外筒上的密封总成，在所述芯轴的下端固接有钻头；所述偏置机构包括伺服电机Ⅰ，所述伺服电机Ⅰ的输出轴上连接有齿轮Ⅲ，所述齿轮Ⅲ与内偏心齿轮连接，所述内偏心齿轮设有与所述齿轮Ⅲ啮合的外齿圈和与行星齿轮啮合的内齿圈，在所述行星齿轮上设有小偏心孔，所述小偏心孔内安装有向心关节轴承，所述向心关节轴承内支撑有所述芯轴；所述偏置机构还包括伺服电机Ⅱ，所述伺服电机Ⅱ的输出轴上连接有齿轮Ⅳ，所述齿轮Ⅳ上啮合有外偏心齿轮，在所述外偏心齿轮上设有大偏心孔，所述大偏心孔内设有与其转动连接的所述行星齿轮；所述中空万向联轴节包括依次连接的上连接叉、连接轴和下连接叉，在所述连接轴的外围设有密封波纹管，所述上连接叉与所述钻柱的下端连接，所述下连接叉与所述芯轴的上端连接。2.根据权利要求1所述的静态指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述内偏心齿轮通过轴承Ⅴ连接在内偏心外筒内，所述外偏心齿轮通过轴承Ⅵ连接在外偏心外筒内，所述内偏心外筒和所述外偏心外筒固接，并固定在所述外筒内，所述伺服电机Ⅰ和所述伺服电机Ⅱ固定在所述内偏心外筒上。3.根据权利要求1所述的静态指向式旋转导向钻井工具，其特征在于，所述关节轴承总成包括安装在所述芯轴上的调心轴承，所述调心轴承的两端各设有一推力轴承。2CN102900364B说明书1/3页静态指向式旋转导向钻井工具技术领域[0001]本发明专利涉及石油、天然气等钻探领域的钻井工具，特别是关于一种静态指向式旋转导向钻井工具。背景技术[0002]目前，钻井技术已经向超深井、大位移井和定向井等方向发展，传统的滑动式钻井工具已经不能满足当前的钻井需求，旋转导向钻井技术作为一种高科技钻井技术逐渐得到应用和发展。[0003]目前市场上的旋转导向工具主要有斯伦贝谢的PowerDrive、贝克休斯的AutoTrack及哈利伯顿的Geo-Pilot等。前两者属于推靠式旋转导向钻井工具，这两种钻井工具的特点是能够在钻头处获得较大的偏置力。但由于地质状况的不同及钻井液压力的变化会影响工具造斜率，造成井眼轨迹不圆滑，井身质量和井眼状况较差，容易产生井下事故。[0004]哈利伯顿的Geo-Pilot系统属于指向式旋转导向钻井工具，它采用控制钻柱弯曲特征来实现钻头轴线的有效导控，其优点是造斜率由工具本身确定，不受钻进地层岩性的影响，在软地层及不均质地层中效果明显，但芯轴承受高强度的交变应力，芯轴容易发生疲劳破坏，影响工具寿命。发明内容[0005]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种静态指向式旋转导向钻井工具,该工具既不受地质层影响，又能实现