一种指向式旋转导向钻井工具的导向机构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102606073A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102606073A(43)申请公布日2012.07.25(21)申请号201210099460.5(22)申请日2012.04.06(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)发明人张光伟李晓红王可可(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.E21B7/04(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称一种指向式旋转导向钻井工具的导向机构(57)摘要一种指向式旋转导向钻井工具的导向机构，近钻头稳定器固定在旋转外套的末端，旋转外套内固定有万向节，偏置轴末端安装钻头，上端与钻井液通道相联，偏置轴承的外表面上有液压活塞，液压腔中安装有传感器，液压介质通道位于旋转外套内部，液压介质通道与两个伺服阀相联，伺服阀与控制单元相连，液压泵与电机相连，电机与涡轮相连，涡轮末端为钻井液通道，在液压力作用下，偏置机构产生位移，使万向轴倾斜，液压伸缩块动态可调，使变异万向轴在钻进的过程中保持在一定的角度。泥浆带动发电机产生电能，给液压泵提供能量，整个液压系统为伺服控制，本发明系统灵活、受力好、井斜方位控制准确，井眼质量好的优点。CN102673ACN102606073A权利要求书1/1页1.一种指向式旋转导向钻井工具的导向机构，其特征在于，包括近钻头稳定器(1)，近钻头稳定器(1)固定在旋转外套(2)的末端，旋转外套(2)内固定有万向节(5)，万向节(5)中的钢球(6)放置在偏置轴(3)的球窝中，偏置轴(3)与外套(2)末端之间安装有第一密封圈(8)，偏置轴(3)末端用来安装钻头(4)，偏置轴(3)的上端伸入在偏置轴承(10)中，并通过柔性密封圈(17)与钻井液通道(19)相联，偏置轴承(10)的外表面上作用有四个液压活塞(9)，液压活塞(9)通过液压介质(14)推动，液压活塞(9)在液压腔(22)中运动，液压腔(22)开在旋转外套(2)上，液压腔(22)中安装有传感器(11)，液压介质通道(15)位于旋转外套(2)内部，液压介质通道(15)通过液压腔(22)与两个伺服阀(12)相联，伺服阀(12)与控制单元(21)相连，液压介质(14)通过液压泵(13)提供压力能，液压泵(13)的输入轴与电机(16)的输出轴相连，电机(16)的输入轴与涡轮(18)的主轴相连，涡轮(18)末端为钻井液通道(19)，钻井液通道(19)与电机(16)之间安装有第二密封圈(20)。2CN102606073A说明书1/3页一种指向式旋转导向钻井工具的导向机构技术领域[0001]本发明涉及一种石油勘探导向钻井工具，特别涉及一种指向式旋转导向钻井工具的导向机构。背景技术[0002]随着石油工业的发展，开发深井，超深井，大位移井，水平井，以及多目标井成为需要。并且要更经常地面对海洋，沙漠等一些复杂构造地层。勘探开发的难度大大增加。这些现状给钻井技术提出了提高效率，提高在恶劣环境和复杂地质条件下的钻井能力，和实现智能化等一系列新要求。[0003]旋转导向钻井技术是钻井工程领域的高新技术，代表着世界先进的钻井技术发展方向。目前，在世界范围内水平井、大位移井、分支井等高难度的复杂井正蓬勃发展，常规钻井技术难以适应需要，并且具有本身难以克服的缺点：井眼轨迹控制精度差，钻井极限深度受到限制，井眼清洗不良，较多的起下钻次数引起的钻井速度降低等。所以必须依靠先进的旋转导向钻井技术才能保证井眼轨迹的准确无误。[0004]目前旋转导向钻井工具主要分为静态偏置式旋转导向钻井工具和动态偏置式旋转导向钻井工具。按偏置机构的导向方式的不同，又可分为推靠式和指向式。推靠式旋转导向系统侧向力大，造斜率高，但旋转导向钻出的井眼狗腿大，轨迹波动大，不平滑。钻头和钻头轴承的磨损较严重。[0005]指向式旋转导向系统能钻出较平滑的井眼；摩阻和扭矩较小；可以使用较大的钻压；机械钻速较高；有助于发挥钻头的性能；钻头及其轴承承受的侧向载荷较小；极限位移增加。[0006]而动态式旋转导向系统相比静态式具有钻柱受力情况良好，调节更加灵活等优点，已经是旋转导向钻具领域研究的重点.发明内容[0007]为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种指向式旋转导向钻井工具的导向机构，结合了动态式和指向式两者的特点，既有动态式钻柱受力情况良好，调节灵活的优点，又有指向式钻具在特殊地质条件导向能力强，井眼质量好的优点。[0008]为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：[0009]一种指向式旋转导向钻井工具的导向机构，包括近钻头稳定器1，近钻头稳定器1固定在旋转外套2的末端，旋转外套2内固定