推靠指向式旋轉導向鉆井裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，包括上穩(wěn)定器（1）、中心軸（7）、控制短節(jié)（2）、穩(wěn)定器套筒（3）和鉆頭（4），穩(wěn)定器套筒（3）與控制短節(jié)（2）通過球鉸接（15）連接，穩(wěn)定器套筒（3）與鉆頭（4）固定連接，控制短節(jié)（2）內(nèi)設有控制系統(tǒng)（9）和液壓系統(tǒng)（11）導向液壓缸（13），穩(wěn)定器套筒（3）上部和控制短節(jié)（2）之間設有液壓偏心裝置（13），液壓系統(tǒng)（11）帶動液壓偏心裝置（13）動作，液壓偏心裝置（13）驅動穩(wěn)定器套筒（3）繞球鉸接（15）轉動。本實用新型鉆井裝置結構簡單，能完成高造斜率的造斜，在頁巖氣的開采中造斜點更深，最大限度地擴大了油層的暴露面積，降低開發(fā)風險，提高油氣生產(chǎn)潛能。
【專利說明】推靠指向式旋轉導向鉆井裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及旋轉導向鉆井系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種推靠指向式旋轉導向鉆井裝置。
【背景技術】
[0002]國內(nèi)外大部分油田相繼進入開發(fā)后期，而新探區(qū)大都處于海洋、灘海、沙漠等特殊環(huán)境下，必然使大位移井、超薄油氣層水平井、多分枝井、垂直超深井等復雜結構井在油氣勘探開發(fā)中所占比例越來越大。旋轉導向技術正是為了適應這些復雜結構井鉆井作業(yè)的需要而出現(xiàn)的一項高新技術、是現(xiàn)代導向鉆井的新方向。但是，由于國外實行技術封鎖，不對外出售任何產(chǎn)品，只進行高價技術服務，這對我國石油開采來說是極不經(jīng)濟的。
[0003]目前投入商業(yè)使用的旋轉導向鉆井系統(tǒng)主要分為靜態(tài)推靠式、動態(tài)推靠式、靜態(tài)指向式和動態(tài)指向式四種類型，其最大造斜率為8° /30m。隨著我國頁巖氣的開發(fā),造斜率為5-8° /30m的旋轉導向鉆井系統(tǒng)在使用過程中，其垂直井段較淺，水平段摩阻大，造成下套管困難。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型要解決的技術問題在于，提供一種能完成高造斜率的造斜、結構簡單的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，包括上穩(wěn)定器、中心軸、控制短節(jié)、穩(wěn)定器套筒和鉆頭，所述上穩(wěn)定器與所述中心軸固定連接，所述中心軸穿過所述控制短節(jié)，所述中心軸帶動所述穩(wěn)定器套筒轉動，所述穩(wěn)定器套筒與所述控制短節(jié)通過球鉸接連接，所述穩(wěn)定器套筒與所述鉆頭固定連接，所述控制短節(jié)內(nèi)設有控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，所述穩(wěn)定器套筒上部和所述控制短節(jié)之間設有液壓偏心裝置，所述控制系統(tǒng)控制所述液壓系統(tǒng)動作，所述液壓系統(tǒng)帶動所述液壓偏心裝置動作，所述液壓偏心裝置驅動所述穩(wěn)定器套筒繞所述球鉸接轉動。
[0006]在本實用新型所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置中，所述液壓偏心裝置包括導向液壓缸和軸承，所述導向液壓缸的活塞桿通過球面副與所述軸承連接，所述導向液壓缸設置在所述控制短節(jié)上，所述軸承固定在所述穩(wěn)定器套筒上。
[0007]在本實用新型所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置中，所述液壓系統(tǒng)包括油箱、液壓泵、單向閥和電磁換向閥，所述油箱依次通過液壓泵和單向閥與所述電磁換向閥連接，所述電磁換向閥與所述導向液壓缸連接，所述控制系統(tǒng)與所述電磁換向閥連接。
[0008]在本實用新型所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置中，所述電磁換向閥和所述導向液壓缸之間設有液壓鎖。
[0009]在本實用新型所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置中，所述電磁換向閥為三位四通電磁閥。
[0010]在本實用新型所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置中，所述控制短節(jié)內(nèi)還設有電源，所述電源為所述控制系統(tǒng)供電。
[0011]在本實用新型所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置中，所述控制短節(jié)與所述中心軸之間設有上軸承和下軸承。
[0012]在本實用新型所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置中，所述中心軸通過萬向節(jié)與所述穩(wěn)定器套筒連接。
[0013]在本實用新型所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置中，所述鉆井裝置還包括檢測所述導向液壓缸的伸縮程度的位移傳感器，所述位移傳感器與所述控制系統(tǒng)連接。
[0014]在本實用新型所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置中，所述穩(wěn)定器套筒和所述控制短節(jié)之間設有密封裝置，所述密封裝置位于所述液壓偏心裝置上方。
[0015]實施本實用新型的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，具有以下有益效果:
[0016]1、本實用新型結合推靠式和指向式旋轉導向技術的優(yōu)點，能完成高造斜率的造斜，在頁巖氣的開采中造斜點更深，最大限度地擴大了油層的暴露面積，降低開發(fā)風險，提高油氣生產(chǎn)潛能。
[0017]2、本實用新型采用控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)帶動液壓偏心裝置動作，液壓偏心裝置帶動穩(wěn)定器套筒轉動，從而實現(xiàn)鉆頭的轉動。本實用新型消耗的電能明顯減少，并且不需要放置井下發(fā)電機，從而簡化工具結構，降低了生產(chǎn)成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0019]圖1是本實用新型推靠指向式旋轉導向鉆井裝置的結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型推靠指向式旋轉導向鉆井裝置的剖視圖；
[0021]圖3是液壓偏心裝置的局部放大圖；
[0022]圖4是液壓系統(tǒng)原理圖。
【具體實施方式】
[0023]為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0024]如圖1、圖2所示，本實用新型的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置包括上穩(wěn)定器1、中心軸7、控制短節(jié)2、控制系統(tǒng)9、液壓系統(tǒng)11、液壓偏心裝置13、穩(wěn)定器套筒3和鉆頭4。
[0025]上穩(wěn)定器1與中心軸7固定連接，本實施例中通過螺紋連接。中心軸7穿過控制短節(jié)2，穩(wěn)定器套筒3與控制短節(jié)2通過球鉸接15連接，穩(wěn)定器套筒3與鉆頭4固定連接。在一個優(yōu)選的實施例中，中心軸7通過萬向節(jié)17與穩(wěn)定器套筒3連接，萬向節(jié)17外側設有短接18。通過上穩(wěn)定器1帶動中心軸7轉動，中心軸7轉動時可以帶動穩(wěn)定器套筒3和鉆頭4轉動。上穩(wěn)定器1可以與鉆鋌等裝置連接。
[0026]控制短節(jié)2上設有控制系統(tǒng)9和液壓系統(tǒng)11。穩(wěn)定器套筒3上部和控制短節(jié)2之間設有液壓偏心裝置13?？刂葡到y(tǒng)9控制液壓系統(tǒng)11動作，液壓系統(tǒng)11帶動液壓偏心裝置13動作，液壓偏心裝置13驅動穩(wěn)定器套筒3繞球鉸接15轉動，使穩(wěn)定器套筒3和控制短節(jié)2產(chǎn)生夾角，調整鉆頭4所指的方向。
[0027]如圖3所示，進一步的，液壓偏心裝置13包括導向液壓缸1301和軸承1302，導向液壓缸1301的活塞桿通過球面副1303與軸承1302連接，導向液壓缸1301設置在控制短節(jié)2上，軸承1302固定在穩(wěn)定器套筒3上。通過導向液壓缸1301的伸縮可以帶動穩(wěn)定器套筒3繞球鉸接15旋轉，使穩(wěn)定器套筒3和控制短節(jié)2產(chǎn)生夾角，調整鉆頭4所指的方向。本實施例中的導向液壓缸1301有兩對,共四個,兩對導向液壓缸1301相互垂直。
[0028]如圖4所示，液壓系統(tǒng)11包括油箱22、液壓泵19、單向閥20和電磁換向閥23。油箱22依次通過液壓泵19和單向閥20與電磁換向閥23連接，電磁換向閥23與導向液壓缸1301連接，控制系統(tǒng)9與電磁換向閥23連接，本實施例中的電磁換向閥23為三位四通電磁閥，電磁換向閥23有兩個，分別連接一對導向液壓缸1301。電磁換向閥23和導向液壓缸1301之間設有液壓鎖24，每個導向液壓缸1301連接一個液壓鎖24。液壓泵19和油箱22之間還設有溢流閥21。
[0029]鉆井裝置還包括電源10和位移傳感器，電源10為控制系統(tǒng)9供電，設置在控制短節(jié)2內(nèi)。本實施例中的電源10為鋰電池。通過位移傳感器檢測導向液壓缸1301的伸縮程度，即導向液壓缸1301的活塞桿的位移,本實施例中的位移傳感器設置在導向液壓缸1301內(nèi)。
[0030]結合圖2，本實用新型鉆井裝置的糾斜過程如下:當井眼軌跡發(fā)生偏移時，配套使用的MWD/LWD能最準確的測量井眼的井斜及翼肋相對于井眼高邊的方位，并將數(shù)據(jù)傳遞給控制系統(tǒng)9的微處理器，井下控制系統(tǒng)9接受MWD/LWD測得的數(shù)據(jù)，比對工具下井前預設的井眼軌跡數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)9發(fā)出指令控制三位四通電磁換向閥23動作，液壓油進入導向液壓缸1301內(nèi)，活塞桿動作，穩(wěn)定器套筒3繞球鉸接15旋轉，使穩(wěn)定器套筒3和不旋轉控制短節(jié)2產(chǎn)生夾角。位移傳感器測得位移數(shù)據(jù)反饋給微處理器，當導向液壓缸1301的活塞桿達指定位置后，電磁換向閥23在控制系統(tǒng)9的控制下回到中位，液壓鎖24鎖緊導向液壓缸1301，鉆頭4指向所要求的方向，從而使井眼回到預設軌跡上來。在井眼回到預設軌跡上后，井下控制系統(tǒng)9發(fā)出指令，三位四通電磁閥反向換向，導向液壓缸1301回到初始位置，這樣在井下形成的一種自動反饋閉環(huán)控制，提高了井眼軌跡的控制精度，還節(jié)約了鉆井作業(yè)時間。
[0031]結合圖2，本實用新型鉆井裝置的造斜過程如下:當?shù)竭_設計造斜點時，操作者在地面發(fā)出指令，通過MWD/LWD/EMWD傳輸，并將數(shù)據(jù)傳遞給控制系統(tǒng)9的微處理器，控制系統(tǒng)9發(fā)出指令控制三位四通電磁換向閥23動作，液壓油進入導向液壓缸1301內(nèi)，活塞桿動作，穩(wěn)定器套筒3繞球鉸接15旋轉，使穩(wěn)定器套筒3和不旋轉控制短節(jié)2產(chǎn)生夾角。位移傳感器測得位移數(shù)據(jù)反饋給微處理器，當導向液壓缸1301的活塞桿達指定位置后，電磁換向閥23在控制系統(tǒng)9的控制下回到中位，液壓鎖24鎖緊導向液壓缸1301，鉆頭4指向所要求的方向，完成任意井斜角聞造斜率的造斜。
[0032]進一步的，中心軸7和穩(wěn)定器套筒3之間設有軸承16，控制短節(jié)2與中心軸7之間設有上軸承6和下軸承14，起到支撐和導向的作用。上軸承6的外部設有上端蓋5，起到保護的作用。
[0033]進一步的，控制短節(jié)2上還設有防轉裝置8，控制短節(jié)2通過防轉裝置8與井壁保持相對靜止，防止控制短節(jié)2轉動。
[0034]進一步的，穩(wěn)定器套筒3和控制短節(jié)2之間設有密封裝置12，密封裝置12設置在液壓偏心裝置13的上方，用于保護液壓偏心裝置13。[0035]上面結合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，其特征在于，包括上穩(wěn)定器(I)、中心軸(7)、控制短節(jié)(2)、穩(wěn)定器套筒(3)和鉆頭(4)，所述上穩(wěn)定器(I)與所述中心軸(7)固定連接，所述中心軸(7)穿過所述控制短節(jié)(2)，所述中心軸(7)帶動所述穩(wěn)定器套筒(3)轉動，所述穩(wěn)定器套筒(3)與所述控制短節(jié)(2)通過球鉸接(15)連接，所述穩(wěn)定器套筒(3)與所述鉆頭(4)固定連接，所述控制短節(jié)(2)內(nèi)設有控制系統(tǒng)(9)和液壓系統(tǒng)(11)，所述穩(wěn)定器套筒(3)上部和所述控制短節(jié)(2)之間設有液壓偏心裝置(13)，所述控制系統(tǒng)(9)控制所述液壓系統(tǒng)(11)動作，所述液壓系統(tǒng)(11)帶動所述液壓偏心裝置(13)動作，所述液壓偏心裝置(13)驅動所述穩(wěn)定器套筒(3)繞所述球鉸接(15)轉動。
2.根據(jù)權利要求1所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，其特征在于，所述液壓偏心裝置(13)包括導向液壓缸(1301)和軸承(1302)，所述導向液壓缸(1301)的活塞桿通過球面副(1303)與所述軸承(1302)連接，所述導向液壓缸(1301)設置在所述控制短節(jié)(2)上，所述軸承(1302)固定在所述穩(wěn)定器套筒(3)上。
3.根據(jù)權利要求2所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，其特征在于，所述液壓系統(tǒng)(11)包括油箱(22 )、液壓泵(19 )、單向閥(20 )和電磁換向閥(23 )，所述油箱(22 )依次通過液壓泵(19 )和單向閥(20 )與所述電磁換向閥(23 )連接，所述電磁換向閥(23 )與所述導向液壓缸(1301)連接，所述控制系統(tǒng)(9 )與所述電磁換向閥(23 )連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，其特征在于，所述電磁換向閥(23 )和所述導向液壓缸(1301)之間設有液壓鎖(24 )。
5.根據(jù)權利要求3所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，其特征在于，所述電磁換向閥(23)為三位四通電磁閥。
6.根據(jù)權利要求1所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，其特征在于，所述控制短節(jié)(2)內(nèi)還設有電源(10)，所述電源(10)為所述控制系統(tǒng)(9)供電。
7.根據(jù)權利要求1所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，其特征在于，所述控制短節(jié)(2 )與所述中心軸(7 )之間設有上軸承(6 )和下軸承(14 )。
8.根據(jù)權利要求1所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，其特征在于，所述中心軸(7)通過萬向節(jié)(17 )與所述穩(wěn)定器套筒(3 )連接。
9.根據(jù)權利要求2所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，其特征在于，所述鉆井裝置還包括檢測所述導向液壓缸(1301)的伸縮程度的位移傳感器，所述位移傳感器與所述控制系統(tǒng)(9)連接。
10.根據(jù)權利要求1所述的推靠指向式旋轉導向鉆井裝置，其特征在于，所述穩(wěn)定器套筒(3)和所述控制短節(jié)(2)之間設有密封裝置(12)，所述密封裝置(12)位于所述液壓偏心裝置(13)上方。
【文檔編號】E21B7/04GK203383731SQ201320471566
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權日:2013年8月2日
【發(fā)明者】張策 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化石油工程機械有限公司研究院