一种旋转导向钻井系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种旋转导向钻井系统，涉及石油钻井系统。包括控制终端、测量单元、旋转导向钻井工具和执行单元，其中，控制终端用于接收实时井斜信息、实时方位信息和旋转导向钻井工具的工作状态信息，和向旋转导向工具传递动作信号；所述旋转导向钻井工具用于根据动作信号进行旋转导向；测量单元用于采集实时井斜信息、实时方位信息和旋转导向钻井工具的工作状态信息。本实用新型专利技术通过测量单元采集实时井斜信息、实时方位信息和旋转导向钻井工具的工作状态信息，使控制终端与旋转导向钻井工具之间具有双向通信功能，便于地面工作人员实时了解旋转导向钻井工具的工作运行情况。了解旋转导向钻井工具的工作运行情况。了解旋转导向钻井工具的工作运行情况。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转导向钻井系统


[0001]本技术专利涉及石油钻井系统，尤其是一种在定向井、水平井、大位移井和斜井钻井作业中使用的轨迹控制和造斜系统。

技术介绍

[0002]滑动导向钻井技术是一种在国内外普遍采用的钻井技术，但
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方面由于滑动导向钻进时摩擦阻力大、工具面难以控制、受极限井深的限制；另一方面它在定向井、水平井的钻井作业中，往往受到地层条件、施工工艺程序等因素的影响，在地面难以控制和改变其工作特性，只能通过频繁的起下钻来调整井下钻具组合，方能完成复杂的钻井作业。同时，这种调整的周期较长，滑动导向钻井和正常旋转钻井的交替进行也使井眼轨迹发生改变，危害井身质量，其精度较低，并产生附加的扭矩和阻力，无法适应目前复杂的定向井、水平井钻井工艺及技术要求。为此，国外石油公司开发、研制大量机械式旋转导向钻井工具，并在大位移水平井施工中起了很好的作用，它有效地降低了特种井钻井工艺技术的难度和成本。使定向井、水平井钻井工艺及技术跃上了一个新台阶，但是由于这些进口工具，都需要有一个稳定的技术平台(电子伺服机构、油压系统和井下微电脑等结构复杂、技术先进、价格昂贵的配套设备和专用测量系统)，使其难于在国内大面积应用和推广。我国科技工作者结合国内实际，经过多年的攻关，在机械式旋转导向钻井技术上取得了一定突破，并完成了样机的试制。但通过现场试验验证，多存在工具设计复杂、制造难度较高、强度较低和井下安全可靠性低的问题，从而导致推广应用不佳。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种旋转导向钻井系统，以解决上述
技术介绍
中存在的问题。
[0004]本技术的实施例是这样实现的：
[0005]本申请实施例提供了一种旋转导向钻井系统，包括控制终端、测量单元、旋转导向钻井工具和执行单元，其中，
[0006]所述控制终端用于接收实时井斜信息、实时方位信息和旋转导向钻井工具的工作状态信息，和向旋转导向工具传递动作信号；
[0007]所述旋转导向钻井工具用于根据动作信号进行旋转导向；
[0008]所述测量单元用于采集实时井斜信息、实时方位信息和旋转导向钻井工具的工作状态信息，并将所述实时井斜信息、实时方位信息和旋转导向钻井工具的工作状态信息反馈至控制终端。
[0009]在本技术的一些实施例中，所述测量单元包括井下测量单元和井上测量单元，所述井上测量单元包括压力传感器，所述压力传感器与控制终端电性连接，所述井下测量单元包括测量工具外壳和CPU，所述测量工具外壳内设置有脉冲发生器和探管，所述探管内设置有三轴加速度计和三轴磁通计，所述脉冲发生器、三轴加速度计和三轴磁通计均与
CPU电性连接。
[0010]在本技术的一些实施例中，所述执行机构包括钻头和钻柱，所述旋转导向钻井工具设置于位于钻柱与钻头连接的一端内；
[0011]所述旋转导向钻井工具包括壳体和泥浆泵，开设有若干个沿壳体径向设置的通孔，每个所述通孔内均设置有活塞体，所述壳体的内滑动连接有上芯轴总成和凸轮控制总成，所述上芯轴总成包括上芯轴，所述上芯轴上套设有复位机构；
[0012]所述凸轮控制总成包括凸轮芯轴，所述凸轮芯轴的端部与上芯轴连接，且所述凸轮芯轴与上芯轴的连接端套设有套筒凸轮，所述凸轮芯轴的另一端通过脱开弹簧与壳体的下端连接，所述壳体内设置有锁销总成，所述套筒凸轮的外表面开设有若干导向槽且与锁销总成相配合形成凸轮副；所述凸轮芯轴上设置有数量与活塞体对应的活塞斜面体总成，所述活塞斜面体总成与对应的活塞体抵接，且所述凸轮芯轴沿其轴线方向运动时能够驱使活塞体伸入或缩入通孔中。
[0013]在本技术的一些实施例中，所述复位机构包括推力轴承、复位弹簧、弹簧压座、上弹簧座和下弹簧座，所述复位弹簧套设于所述上芯轴上，且所述复位弹簧的两端分别通过上弹簧座和下弹簧座连接，所述下弹簧座通过弹簧压座与壳体的内壁固定连接。
[0014]在本技术的一些实施例中，沿壳体的长度方向设置的通孔设置有两个，所述活塞斜面体总成包括上斜面体和下斜面体，所述活塞位于通孔内的一端上设置有T型制动爪，所述上斜面体和下斜面体上均开设有与T型制动爪滑动配合的T型槽。
[0015]在本技术的一些实施例中，沿壳体的周向设置的通孔为两个，所述上斜面体和下斜面体均包括第一斜面和第二斜面，沿壳体的周向设置的通孔内的活塞体分别与第一斜面和第二斜面滑动配合。
[0016]在本技术的一些实施例中，所述凸轮芯轴的下端连接有下芯轴，所述下芯轴上连接有平衡活塞总成，所述平衡活塞总成包括平衡芯轴、平衡活塞、调节垫片、扶正套和定位套，所述平衡活塞套设于平衡芯轴的中部，所述扶正套套设于平衡芯轴的端部，所述扶正套通过定位套与壳体连接。
[0017]在本技术的一些实施例中，所述上芯轴的上端连接有电磁信号发生器，所述电磁信号发生器包括呈筒状的安装壳，所述安装壳上镜像设置有两块磁铁，所述探管内设置有磁感线圈，所述上芯轴沿其轴线运动时能够驱使电磁信号发生器与探管进行相对运动，并使得磁感线圈进行切割磁感线运动，所述CPU还用于将磁感线圈产生的电流信号转变成脉冲信号并发送至控制终端。
[0018]相对于现有技术，本技术的实施例至少具有如下优点或有益效果：通过测量单元采集实时井斜信息、实时方位信息和旋转导向钻井工具的工作状态信息，使控制终端与旋转导向钻井工具之间具有双向通信功能，便于地面工作人员实时了解旋转导向钻井工具的工作运行情况，为后续操作提供数据支持，并通过旋转导向钻井工具使本系统具有连续进行稳斜、增斜、降斜和调整方位的能力。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被
看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]图1是本技术的一种旋转导向钻井系统的一种结构示意图；
[0021]图2是井下测量单元和旋转导向钻井工具的结构示意图；
[0022]图3是井下测量单元的一种结构图；
[0023]图4是旋转导向钻井工具的一种结构示意图；
[0024]图5是凸轮控制总成的一种结构示意图；
[0025]图6是上芯轴总成的一种结构示意图；
[0026]图7是平衡活塞总成结构图；
[0027]图8是旋转导向时受力示意图；
[0028]图9是电磁信号发生器的一种结构图；
[0029]图10活塞斜面体总成的一种工作原理图。
[0030]图标：1、脉冲发生器；2、井下测量单元；3、测量工具外壳；4、探管；5、电磁信号发生器；6、钻头；7、上芯轴总成；8、凸轮控制总成；9、钻柱；10、旋转导向钻井工具；11、壳体；12、下芯轴；13、磁铁；14、平衡活塞总成；15、机械密封总成；16、活塞斜面体总成；1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转导向钻井系统，其特征在于，包括控制终端、测量单元、旋转导向钻井工具(10)和执行单元，其中，所述控制终端用于接收实时井斜信息、实时方位信息和旋转导向钻井工具(10)的工作状态信息，和向旋转导向工具传递动作信号；所述旋转导向钻井工具(10)用于根据动作信号进行旋转导向；所述测量单元用于采集实时井斜信息、实时方位信息和旋转导向钻井工具(10)的工作状态信息，并将所述实时井斜信息、实时方位信息和旋转导向钻井工具(10)的工作状态信息反馈至控制终端。2.根据权利要求1所述的一种旋转导向钻井系统，其特征在于，所述测量单元包括井下测量单元(2)和井上测量单元，所述井上测量单元包括压力传感器，所述压力传感器与控制终端电性连接，所述井下测量单元(2)包括测量工具外壳(3)和CPU，所述测量工具外壳(3)内设置有脉冲发生器(1)和探管(4)，所述探管(4)内设置有三轴加速度计和三轴磁通计，所述脉冲发生器(1)、三轴加速度计和三轴磁通计均与CPU电性连接。3.根据权利要求2所述的一种旋转导向钻井系统，其特征在于，所述执行单元包括钻头(6)和钻柱(9)，所述旋转导向钻井工具(10)设置于位于钻柱(9)与钻头(6)连接的一端内；所述旋转导向钻井工具(10)包括壳体(11)和泥浆泵，开设有若干个沿壳体(11)径向设置的通孔，每个所述通孔内均设置有活塞体(29)，所述壳体(11)的内滑动连接有上芯轴总成(7)和凸轮控制总成(8)，所述上芯轴总成(7)包括上芯轴(18)，所述上芯轴(18)上套设有复位机构；所述凸轮控制总成(8)包括凸轮芯轴(24)，所述凸轮芯轴(24)的端部与上芯轴(18)连接，且所述凸轮芯轴(24)与上芯轴(18)的连接端套设有套筒凸轮(25)，所述凸轮芯轴(24)的另一端通过脱开弹簧(27)与壳体(11)的下端连接，所述壳体(11)内设置有锁销总成(17)，所述套筒凸轮(25)的外表面开设有若干导向槽且与锁销总成(17)相配合形成凸轮副；所述凸轮芯轴(24)上设置有数量与活塞体(29)对应的活塞斜面体总成(16)，所述活塞斜面体总成(16)与对应的活塞体(29)抵接，且所述凸轮芯轴(24)沿其...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡波，王岳，王鸿远，张祥，景洪文，
申请(专利权)人：四川伟创石油装备制造有限公司，
类型：新型
国别省市：