專利名稱：轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力定向鉆井工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用轉(zhuǎn)盤(pán)作動(dòng)力的定向鉆井工具，可用于油(氣)井勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的定向井、短半徑和超短半徑水平井、叢式井、分支井鉆井。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的定向水平井工具可參見(jiàn)名稱為轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具，專利號(hào)為03236776.7的技術(shù)方案，傳統(tǒng)的定向水平井工具均采用螺桿作動(dòng)力，動(dòng)力不足，造斜鉆進(jìn)、穩(wěn)斜鉆進(jìn)要反復(fù)起下鉆，致使施工周期長(zhǎng)?，F(xiàn)有的超短半徑水平井工具需將造斜和水平延伸分幾趟鉆完成，工人效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力定向鉆井工具，可以解決定向井鉆進(jìn)中，在不起下鉆的情況下，既可造斜鉆進(jìn)，也可穩(wěn)斜鉆進(jìn)的問(wèn)題，以及超短半徑不平井鉆進(jìn)中，在不起下鉆的情況下，將造斜和水平延伸一趟鉆完成的技術(shù)問(wèn)題。
本實(shí)用新型所述的轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力定向鉆井工具，包括外殼、旁通孔、主動(dòng)軸、游銷(xiāo)、導(dǎo)軌、延伸桿、彈簧片、外六方即從動(dòng)軸、內(nèi)六方、止轉(zhuǎn)銷(xiāo)孔、軸承、柔性鉆桿、柔桿筒和斜向器；所述主動(dòng)軸外表有導(dǎo)軌，在其下部有內(nèi)六方，其內(nèi)部有供延伸桿做密封的孔；所述的外殼內(nèi)壁上有一個(gè)固定的游銷(xiāo)；所述的從動(dòng)軸是一個(gè)外六方結(jié)構(gòu)，在其上端有延伸桿；將外殼、柔桿筒、斜向器和鉆頭接頭通過(guò)軸承連接形成一個(gè)外層；將主動(dòng)、從動(dòng)軸、柔性鉆桿和鉆頭接頭連接形成一人內(nèi)層；所述的內(nèi)、外層間采用軸承連接，內(nèi)、外層對(duì)應(yīng)位置處開(kāi)有止轉(zhuǎn)銷(xiāo)孔；所述的主動(dòng)軸和從動(dòng)軸以六方結(jié)構(gòu)配合滑動(dòng)連接；所述主動(dòng)軸外表的導(dǎo)軌為游銷(xiāo)定位槽，滑道拐角為游銷(xiāo)地運(yùn)動(dòng)方向限位轉(zhuǎn)角；所述的游銷(xiāo)掛入游銷(xiāo)定位槽中，內(nèi)、外層為同步轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，游銷(xiāo)從滑軌中摘下，內(nèi)、外層互為解脫狀態(tài)。
如上所述的轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力定向鉆井工具，在外層的下部安裝有一個(gè)斜向器。
如上所述的轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力寂靜向鉆進(jìn)工具，所述外層的可彎曲段采用無(wú)縫鋼管割縫或由帶鋼螺旋繞制而成的能360度彎曲旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
如上所述的轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力定向鉆井工具，其中的柔性鉆桿的水眼采用高壓膠管整體密封結(jié)構(gòu)。
如上所述的轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力定向鉆井工具，在高壓膠管以上開(kāi)有旁通孔。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及積極效果1.通過(guò)外殼施加鉆壓，柔性鉆桿各球鍵萬(wàn)向節(jié)之間沒(méi)有正壓力，減小了鉆進(jìn)時(shí)所需的扭矩。
2.用轉(zhuǎn)盤(pán)作動(dòng)力，動(dòng)力大，不受井深限制。
3.不起下鉆的情況下，可變換鉆進(jìn)方式，既可造斜鉆進(jìn)，也可穩(wěn)斜鉆進(jìn)。
4.造斜和水平延伸一趟鉆完成。


圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是圖1的局部放大圖。
圖3是本實(shí)用新型的摘掛裝置示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的摘掛裝置中的導(dǎo)軌實(shí)施例展開(kāi)圖。
圖5是本實(shí)用新型的摘掛裝置中的導(dǎo)軌另一實(shí)施例展開(kāi)圖。
圖6是本實(shí)用新型的柔桿筒結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的工作原理及實(shí)施例可參見(jiàn)附圖圖中1是上接頭，2是旁通孔，3是軸承座，4是彈子，5是軸承一，6是水眼，7是延伸桿，8是外殼，9是雙公接頭，10是止轉(zhuǎn)銷(xiāo)孔，11是軸承套，12是軸承座，13是絲堵，14是連接銷(xiāo)，15是止轉(zhuǎn)銷(xiāo)孔，16是內(nèi)球鍵，17是割縫，18是焊口，19是斜向器，20是連接銷(xiāo)，21是絲堵，22是軸承座，23是定向鍵，24是主動(dòng)軸，25是絲堵，26是O型圈，27是游銷(xiāo)，28是導(dǎo)軌，29是彈簧片，30是外六方從動(dòng)軸，31是內(nèi)六方，32是連接銷(xiāo)，33是彈子，34是柔桿筒，35是外球鍵，36是膠管鎖頭，37是膠管，38是內(nèi)外鎖頭，39是軸承二，40是彈子，41是鉆頭接頭，42是燕尾槽，43是焊口，44是絲扣圈。
本實(shí)用新型由摘掛裝置、柔性鉆桿、導(dǎo)向系統(tǒng)三大部分組成。
地面摘掛裝置由上接頭1、主動(dòng)軸31(內(nèi)六方)、從動(dòng)軸30(外六方)旁通孔2，軸承(軸承座3、彈子4、軸承一5、絲堵25)、“O”型圈26、游銷(xiāo)27、彈簧片29、導(dǎo)軌28等組成。
導(dǎo)向系統(tǒng)由鉆頭接頭41、軸承(包括軸承座22、彈子40、軸承二39、絲堵21)、連接銷(xiāo)20、柔桿筒34、斜向器19組成。圖6是柔桿筒的結(jié)構(gòu)示意圖，在圓筒上有很多均布的割縫或由帶鋼螺旋繞制而成，可360度彎曲旋轉(zhuǎn)。
柔性鉆桿由內(nèi)、外球鍵16、35組成球鍵萬(wàn)向節(jié)，再由多個(gè)球鍵萬(wàn)向節(jié)串接而成，入井長(zhǎng)度可根需要確定。
如圖1將摘掛裝置、柔性鉆桿、導(dǎo)向系統(tǒng)三大部分組裝成一體就是本實(shí)用新型。鉆進(jìn)時(shí)、扭矩通過(guò)上接頭1、主動(dòng)軸24、內(nèi)六方31、外六方30、雙公接頭9、柔性鉆桿(內(nèi)、外球鍵16、35)、鉆頭接頭41到鉆頭。鉆壓則通過(guò)上接頭1、軸承座3、彈子4、軸承一5、外殼8、軸承套11、柔桿筒34、斜向器19加到鉆頭上。膠管37和延伸桿上的“O”型圈26可保證泥漿正常循環(huán)。在上述過(guò)程中，由于主動(dòng)軸24上的內(nèi)六方31與從動(dòng)軸30(外六方)可沿軸向相對(duì)滑動(dòng)，鉆壓會(huì)壓縮彈簧片29(有四根)，彈簧片的下端焊在外殼8上，彈簧片上端受燕尾槽42約束只能軸向滑動(dòng)，鉆壓使彈簧片中部突出帖緊井壁，其結(jié)果是外殼8不轉(zhuǎn)、通過(guò)軸承套11與外殼8連接的柔桿筒34不轉(zhuǎn)、斜向器19不轉(zhuǎn)，斜向器19會(huì)讓鉆頭始終朝著一個(gè)方向鉆進(jìn)，這就是造斜鉆進(jìn)。
這可以理解為把一根柔性鉆桿分成了內(nèi)層和外層，兩層之間靠多個(gè)軸承連接，內(nèi)層用來(lái)傳遞扭矩，外層用來(lái)控制導(dǎo)向。它有兩種工作狀態(tài)；內(nèi)外層一起旋轉(zhuǎn)時(shí)為穩(wěn)斜鉆進(jìn)，內(nèi)層轉(zhuǎn)外層不轉(zhuǎn)時(shí)為造斜鉆進(jìn)，工作狀態(tài)可以通過(guò)摘掛裝置來(lái)轉(zhuǎn)換。圖3是摘掛裝置的示意圖，圖4、5是導(dǎo)軌示意圖，所述主動(dòng)軸外表的導(dǎo)軌為游銷(xiāo)的摘掛滑道，它呈雙側(cè)倒勾狀，勾狀端部呈倒V形，其頂點(diǎn)設(shè)有游銷(xiāo)定位槽，滑道拐角為游銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)方向限位轉(zhuǎn)角。如果要將造斜鉆進(jìn)變?yōu)榉€(wěn)斜鉆進(jìn)則先停鉆，上提鉆具，彈簧片回位，主動(dòng)軸和導(dǎo)軌上行，與外殼一體的游銷(xiāo)會(huì)順著導(dǎo)軌由A、B到C點(diǎn)，再下放鉆具使游銷(xiāo)到D點(diǎn)(不到原方入)，受游銷(xiāo)和導(dǎo)軌相互約束，外殼和主動(dòng)軸不能相對(duì)旋轉(zhuǎn)。再打鉆時(shí)主動(dòng)軸上的導(dǎo)軌會(huì)帶著游銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)，游銷(xiāo)是固定在外殼上的，外殼也一起旋轉(zhuǎn)，柔桿筒和斜向器也轉(zhuǎn)，這時(shí)的斜向器是360度導(dǎo)向，結(jié)果是使井徑擴(kuò)大，這就是穩(wěn)斜鉆進(jìn)。這時(shí)的鉆壓是通過(guò)導(dǎo)軌、游銷(xiāo)、外殼到鉆頭的。由于穩(wěn)斜鉆進(jìn)時(shí)摘掛裝置變長(zhǎng)了，不到原方入，這是判定是否掛上的條件，否則要將鉆頭放到井底轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)(讓游銷(xiāo)進(jìn)入AB區(qū))、再上提下放鉆具，直到確認(rèn)掛上為止。要將穩(wěn)斜鉆進(jìn)變?yōu)樵煨便@進(jìn)，則需要將游銷(xiāo)從導(dǎo)軌上摘下，方法是上提鉆具游銷(xiāo)由D點(diǎn)到E點(diǎn)，再下放鉆具游銷(xiāo)由E點(diǎn)到AB區(qū)(方入有變化)，游銷(xiāo)與導(dǎo)軌分離。在鉆頭放到井底之前(見(jiàn)圖3，游銷(xiāo)在直道區(qū)間)定好向，即可進(jìn)行造斜鉆進(jìn)。當(dāng)定向要求不高時(shí)可采用圖6所示的導(dǎo)軌，每提放一次鉆具，工具的工作狀態(tài)就改變一次。不管游銷(xiāo)位置如何，延伸桿上的“O”型圈均保證系統(tǒng)密封，循環(huán)正常。對(duì)超短半徑水平井來(lái)說(shuō)需要一次下入幾十米柔性鉆桿，可造斜鉆進(jìn)和水平延伸一次完成。
在定向井鉆井中，相對(duì)于超短半徑水平井來(lái)說(shuō)造斜率很小，該工具除保留一節(jié)球鍵萬(wàn)向節(jié)外省掉了柔桿筒，工具長(zhǎng)度約1.5-2米，在工具的上端帶上隨鉆測(cè)斜儀就能打出任意軌跡的井眼，像蚯蚓哪樣靈活。
由于該工具是多層結(jié)構(gòu)，用于密封的膠管37(高壓)內(nèi)徑很小，泥漿通過(guò)膠管37時(shí)的流速太大，會(huì)很快將膠管37破壞，為此設(shè)計(jì)了旁通孔2。原理是工具在井內(nèi)最下部，工具尺寸大，與井眼形成的環(huán)形空間小，滿足上返速度所需的排量小，讓多余的泥漿從旁通孔通過(guò)，以保證膠管安全工作，而工具以上的返速不變。在膠管37上端的鎖頭36上連接有絲扣圈44，將膠管37上端懸掛在柔性鉆桿上端。為了連接測(cè)井儀器，在上接頭1內(nèi)設(shè)置了定向鍵23。
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力定向鉆井工具，其特征在于它包括外殼、旁通孔、主動(dòng)軸、游銷(xiāo)、導(dǎo)軌、延伸桿、彈簧片、外六方即從動(dòng)軸、內(nèi)六方、止轉(zhuǎn)銷(xiāo)孔、軸承、柔性鉆桿、柔桿筒和斜向器；所述主動(dòng)軸外表有導(dǎo)軌，在其下部有內(nèi)六方，其內(nèi)部有供延伸桿做密封的孔；所述的外殼內(nèi)壁上有一個(gè)固定的游銷(xiāo)；所述的從動(dòng)軸是一個(gè)外六方結(jié)構(gòu)，在其上端有延伸桿；將外殼、柔桿筒、斜向器和鉆頭接頭通過(guò)軸承連接形成一個(gè)外層；將主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、柔性鉆桿和鉆頭接頭連接形成一個(gè)內(nèi)層；所述的內(nèi)、外層間采用軸承連接，內(nèi)、外層對(duì)應(yīng)位置處開(kāi)有止轉(zhuǎn)銷(xiāo)孔；所述的主動(dòng)軸和從動(dòng)軸以六方結(jié)構(gòu)配合滑動(dòng)連接；所述主動(dòng)軸外表的導(dǎo)軌為游銷(xiāo)的摘掛滑道，它呈雙側(cè)倒勾狀，勾狀端部呈倒V形，其頂點(diǎn)設(shè)有游銷(xiāo)定位槽，滑道拐角為游銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)方向限位轉(zhuǎn)角；所述的游銷(xiāo)掛入游銷(xiāo)定位槽中，內(nèi)、外層為同步轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，游銷(xiāo)從滑軌中摘下，內(nèi)、外層互為解脫狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力定向鉆井工具，其特征在于在外層的下部安裝有一個(gè)斜向器。
3.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力定向鉆井工具，其特征在于所述外層的可彎曲段采用無(wú)縫鋼管割縫或由帶鋼螺旋繞制而成的能360度彎曲旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力定向鉆井工具，其特征在于其中的柔性鉆桿的水眼采用高壓膠管整體密封結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力定向鉆井工具，其特征在于在高壓膠管以上開(kāi)有旁通孔。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種定向井鉆井工具，它包括外殼、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、止轉(zhuǎn)銷(xiāo)孔、軸承、柔性鉆桿、柔桿筒和斜向器；所述主動(dòng)軸外表有導(dǎo)軌，在其下部有內(nèi)六方，其內(nèi)部有供延伸桿做密封的孔；所述的外殼內(nèi)壁上有一個(gè)固定的游銷(xiāo)；所述的從動(dòng)軸是一個(gè)外六方結(jié)構(gòu)，在其上端有延伸桿；將外殼、柔桿筒、斜向器和鉆頭接頭通過(guò)軸承連接形成一個(gè)外層；將主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、柔性鉆桿和鉆頭接頭連接形成一個(gè)內(nèi)層；所述的內(nèi)、外層間采用軸承連接；本實(shí)用新型用于超短半徑水平井鉆井時(shí)，支持造斜和水平延伸一趟鉆完成。本實(shí)用新型用于定向井鉆進(jìn)時(shí)，工具長(zhǎng)度縮短為1.5－2米，在工具的上端帶上隨鉆測(cè)斜儀就能打出任意軌跡的井眼，像蚯蚓哪樣靈活。
文檔編號(hào)E21B3/04GK2760209SQ20042011206
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者張書(shū)明, 杜炊 申請(qǐng)人:杜炊, 張書(shū)明