一種動(dòng)態(tài)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油鉆井器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種動(dòng)態(tài)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具。
【背景技術(shù)】
[0002]近十幾年來，水平井、大位移井、多分支井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井和“海油陸采”、頁(yè)巖氣開發(fā)的迅速發(fā)展，以及鉆井工藝對(duì)提高效率、降低成本、提高在惡劣環(huán)境和復(fù)雜地質(zhì)條件下鉆井能力等的要求，國(guó)內(nèi)外紛紛開展了對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的研究。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是一項(xiàng)尖端的自動(dòng)化鉆井新技術(shù)，國(guó)外鉆井實(shí)踐證明，在水平井、大位移井、大斜度井、三維多目標(biāo)井中推廣應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，既提高了鉆井速度，也減少了鉆井事故，從而降低了鉆井成本。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的核心，決定了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的工作特色和工作能力。
[0003]旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)是用鉆盤(或頂驅(qū))旋轉(zhuǎn)鉆柱鉆井，隨鉆實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向相應(yīng)功能。其優(yōu)點(diǎn)是:排除了滑動(dòng)鉆進(jìn)、減少了扭矩和摩阻、提高了井眼質(zhì)量、改善了井眼清潔、提高了機(jī)械鉆速、降低了循環(huán)當(dāng)量密度、選擇最佳鉆井參數(shù)獲得最大機(jī)械鉆速、降低了壓差卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)、鉆頭的鉆井性能選擇優(yōu)于鉆頭可導(dǎo)向性的選擇、大位移鉆井全過程定向控制、低風(fēng)險(xiǎn)鉆進(jìn)大多數(shù)高難度井眼軌跡的井節(jié)省鉆機(jī)時(shí)間。此外，其極限井深可達(dá)15km，鉆井成本低。因此，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是現(xiàn)代導(dǎo)向鉆井技術(shù)發(fā)展的必然方向。
[0004]目前國(guó)外三大石油公司BakerHughes、Schlumberger和Halliburton通過各種方式分別形成了其各自商業(yè)化應(yīng)用的PowerDriveSRD、AutoTrakRCLS和Geo-Pilot旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，這3個(gè)系統(tǒng)的根本區(qū)別是井下鉆井工具各不相同，這也充分說明了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的核心。前面兩種系統(tǒng)可歸類為一種系統(tǒng)即推靠式(push-the-bit)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)；而后一種屬于指向式(point-the-bit)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng):側(cè)向力大，造斜率高，但旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆出的井眼狗腿大，軌跡波動(dòng)大，不平滑，鉆頭和鉆頭軸承的磨損較嚴(yán)重。指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng):能鉆出較平滑的井眼，摩阻和扭矩較小，可以使用較大的鉆壓，機(jī)械鉆速較高，有助于發(fā)揮鉆頭的性能，鉆頭及其軸承承受的側(cè)向載荷較小，極限位移增加，但是造斜率較低。目前推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)技術(shù)已基本成熟，而指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)尚處于新興起步階段。
[0005]國(guó)內(nèi)開展這方面的研究工作較晚。20世紀(jì)90年代才全面展開這方面的研究工作，2006年以蘇義腦院士為首的技術(shù)團(tuán)隊(duì)研制成功了 CGDS-1近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)鉆井系統(tǒng)，在冀東、遼河等油田應(yīng)用15 口井。另外，以張紹槐教授為首的研究團(tuán)隊(duì)，近年來與中國(guó)石化勝利油田合作，在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井方面也取得了突破性的成果。但大多研究在推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井居多，指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井的研究在國(guó)內(nèi)還處于“瓶頸”狀態(tài)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型提供了一種動(dòng)態(tài)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具，設(shè)有穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)，保證鉆進(jìn)時(shí)不受鉆柱旋轉(zhuǎn)的影響，同時(shí)可以同步配合旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的指令系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)向工具面角隨鉆井下實(shí)施調(diào)控；設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，不需要借助翼肋退靠井壁來改變方向，導(dǎo)向效果好，使得井眼規(guī)則，較少螺旋和凸起；可以更好地對(duì)井斜和方位進(jìn)行控制，具有更長(zhǎng)壽命，與鉆頭選擇無關(guān)，降低卡鉆和失效等風(fēng)險(xiǎn)，提供了作業(yè)上的優(yōu)勢(shì)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種動(dòng)態(tài)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具，包括穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)、偏置結(jié)構(gòu)和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，所述的穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)包括上渦輪發(fā)電機(jī)、電子倉(cāng)和下渦輪發(fā)電機(jī)，所述的上渦流發(fā)電機(jī)和下渦流發(fā)電機(jī)位于電子倉(cāng)的兩端，所述的電子倉(cāng)內(nèi)部設(shè)有所需要的電子元件，所述的偏置結(jié)構(gòu)包括幾個(gè)可控制的偏心圓環(huán)組合形成，偏置結(jié)構(gòu)中裝有CPU檢測(cè)裝置、電子馬達(dá)等檢測(cè)與驅(qū)動(dòng)元件，所述的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括硬質(zhì)外筒、柔性內(nèi)軸和導(dǎo)向閥，所述的硬質(zhì)外筒內(nèi)設(shè)有柔性內(nèi)軸，柔性內(nèi)軸與硬質(zhì)外筒之間設(shè)有導(dǎo)向閥。
[0008]作為本方案的優(yōu)選實(shí)施例，所述的穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)上行設(shè)有鉆鋌和扶正器，所述的鉆鋌內(nèi)部設(shè)有鉆桿，鉆鋌外側(cè)套設(shè)有扶正器。
[0009]作為本方案的優(yōu)選實(shí)施例，所述的鉆桿與地面監(jiān)控系統(tǒng)相連接，所述的穩(wěn)壓平臺(tái)單元與扶正器之間設(shè)有隨鉆測(cè)量系統(tǒng)。
[0010]作為本方案的優(yōu)選實(shí)施例，所述的上渦輪發(fā)電機(jī)為系統(tǒng)動(dòng)力發(fā)生器，為鉆井工具提供井下電源，其旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，所述的下渦輪發(fā)電機(jī)為扭矩發(fā)生器，其旋轉(zhuǎn)法向?yàn)槟鏁r(shí)針。
[0011]作為本方案的優(yōu)選實(shí)施例，所述的電子倉(cāng)內(nèi)設(shè)有控制電路、重力加速計(jì)、短程通訊、下穿信號(hào)接收器、傳感器檢測(cè)鉆鋌等。
[0012]作為本方案的優(yōu)選實(shí)施例，所述的柔性內(nèi)軸左側(cè)設(shè)有懸臂軸承，中間設(shè)有偏心組環(huán)，右側(cè)設(shè)有焦點(diǎn)軸承，柔性內(nèi)軸右端與鉆頭連接。
[0013]本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
[0014]設(shè)有穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)，保證鉆進(jìn)時(shí)不受鉆柱旋轉(zhuǎn)的影響，同時(shí)可以同步配合旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的指令系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)向工具面角隨鉆井下實(shí)施調(diào)控；設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，不需要借助翼肋退靠井壁來改變方向，導(dǎo)向效果好，使得井眼規(guī)則，較少螺旋和凸起；可以更好地對(duì)井斜和方位進(jìn)行控制，具有更長(zhǎng)壽命，與鉆頭選擇無關(guān)，降低卡鉆和失效等風(fēng)險(xiǎn)，提供了作業(yè)上的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是本申請(qǐng)實(shí)施的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本申請(qǐng)實(shí)施穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0018]圖1-圖2中，1、穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)，2、偏置結(jié)構(gòu)，3、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，4、上渦輪發(fā)電機(jī)，5、電子倉(cāng)，6、下渦輪發(fā)電機(jī)，7、硬質(zhì)外筒，8、柔性內(nèi)軸，9、導(dǎo)向閥，10、鉆鋌，11、扶正器，12、鉆桿，13、地面監(jiān)控系統(tǒng)