一种高稳定性短半径造斜钻井工具制造技术

本发明专利技术公开了一种高稳定性短半径造斜钻井工具，其包括钻头、导向短节以及自复位柔性钻杆，其中，所述自复位柔性钻杆的尾端设置有驱动接口，并通过驱动接口驱动于旋转驱动动力装置，以获取短半径旋转定向钻井的旋转钻井动力，所述自复位柔性钻杆的前端与所述导向短节的后端固定连接，且所述自复位柔性钻杆能够向所述导向短节可转向的传递钻压和扭矩，所述导向短节的前端固定设置有钻头。本发明专利技术装置可以实现钻压扭矩的刚性传递，同时可轻易实现高柔性的弯曲，可使导向工具以极低的导向力实现导向，以提高短半径定向钻井技术对薄层的开发、剩余油挖潜、多层油气合采、煤层气开发以及其他种类矿物的开发的工程可行性和实用价值。他种类矿物的开发的工程可行性和实用价值。他种类矿物的开发的工程可行性和实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种高稳定性短半径造斜钻井工具


[0001]本专利技术涉及钻井及钻孔领域，具体是一种高稳定性短半径造斜钻井工具。

技术介绍

[0002]短半径定向钻井技术对多层的油气田开发、薄层的开发、剩余油挖潜、煤层气开发以及其他种类矿物的开发具有工程可行性和实用价值。
[0003]部分学者认为，应将曲率半径在30
°
～90
°
/30m的定向井定义为中短半径定向井，将曲率半径在90
°
～300
°
/30m的定向井定义为短半径定向井，将曲率半径大于300
°
/30m以上的定向井定义为超短半径定向井。
[0004]目前，在钻井过程中，经常发生井眼曲率太小，导致造斜段太长，处于转弯状态的井段会产生大量的无效进尺，经济效益差且增加了施工井段的作业难度。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提出一种高稳定性短半径造斜钻井工具以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种高稳定性短半径造斜钻井工具，其包括导向短节、钻头以及自复位柔性钻杆、至少一个扶正器，其中，所述自复位柔性钻杆的后端设置有驱动接口，并通过驱动接口驱动于旋转驱动动力装置或任意钻柱驱动，以获取旋转钻井所需的旋转钻井动力，其特征在于：所述自复位柔性钻杆包含若干铰接传动短节，所述自复位柔性钻杆的前端与所述导向短节的后端固定连接，且所述自复位柔性钻杆能够向所述导向短节可转向的传递钻压和扭矩，所述导向短节的前端固定设置有钻头，所述扶正器设置于所述导向短节外侧和/或所述自复位柔性钻杆外侧，所述扶正器设置位置距离钻头前端距离小于3米。
[0007]进一步，作为优选，所述自复位柔性钻杆包括由至少一组弹性回复机构以及多个铰接传动短节，每个所述铰接传动短节内均固定有至少一个钻压扭矩偏转传递机构，且所述钻压扭矩偏转传递机构具有输入端和输出端，一所述铰接传动短节上的输出端与相邻的铰接传动短节上的输入端相连接。所述铰接传动短节内部设置有贯通结构，用于形成供钻井循环介质流动的流道或用于穿设供钻井循环介质流动的流道。
[0008]进一步，作为优选，当所述弹性回复机构为贯通弹性管或贯通弹性杆时，所述每个铰接传动短节与所述弹性回复机构之间设置有支点结构，所述弹性回复机构能够对所述铰接传动短节进行独立支撑；
[0009]或，当所述弹性回复机构为弹性杆、弹性板或弹簧等弹性构件时，所述自复位柔性钻杆包括若干组弹性回复机构以及若干个铰接传动短节，每相邻两个所述铰接传动短节的偏转区间内均设有一组弹性回复机构，所述弹性回复机构一端与相邻两个所述铰接传动短节之一固定连接或同轴连接，所述弹性回复机构的另一端与相邻两个所述铰接传动短节中的另外一个径向限位连接，能够使所述相临的两个所述铰接传动短节在发生偏转时能产生
恢复同轴状态的回复力；
[0010]所述钻压扭矩偏转传递机构可以是万向节。需要说明的是，在任意所述铰接传动短节中连接钻头方向的一端为输出端，另一端为输入端，所述输入端和输出端仅指示旋转钻井动力的传递方向，不特只具体结构。本专利技术所述的万向节的优选为刚性万向节，即可在不产生弯矩条件下实现变角度传递旋转动力的万向节。
[0011]位于左侧第一个所述铰接传动短节的输出端与所述导向短节的输入端同轴固定连接。用于充分利用所述弹性回复机构保持导向短节与邻近的若干铰接传动短节之间的同轴关系。
[0012]进一步，作为优选，每个所述铰接传动短节的长度小于1.5米，所述自复位柔性钻杆的长度大于10m；每两个相邻的所述铰接传动短节之间的极限偏转角度小于8
°
。当钻探短半径分支井时，所述钻头前端面到所述自复位柔性钻杆后端面的轴线长度大于所钻探短半径分支井的预设轴线长度。
[0013]进一步，作为优选，所述铰接传动短节(2)沿其轴线方向延伸有贯通结构(23)，所述贯通结构(23)内设有供钻井循环介质流通的流道(28)用于流通钻井循环介质；和/或，所述弹性回复机构(7)贯穿若干个所述铰接传动短节(2)内部的所述贯通结构(23)，所述弹性回复机构(7)与所述铰接传动短节(2)之间设置有支点结构(4)，所述弹性回复机构(7)能够通过支点结构(4)对每个所述铰接传动短节(2)进行独立支撑，使所述弹性回复机构(7)能够使两个相邻的所述铰接传动短节(2)恢复同轴状态，所述弹性结构可作为流道供钻井循环介质流动。
[0014]进一步，作为优选，所述铰接传动短节上设置有限位机构，所述限位机构能够限制相邻的所述铰接传动短节之间的偏转角度在0
°
～5
°
。
[0015]进一步，作为优选，所述支点结构设置有两个及两个以上，其中第一支点结构和第二支点结构之间的区段设置为支撑段，所述支撑端的轴向长度大于15mm。
[0016]进一步，作为优选，所述弹性回复机构在钻压扭矩偏转传递机构偏转任意角度时，所述弹性回复机构驱使所述钻压扭矩偏转传递机构输入端和所述钻压扭矩偏转传递机构输出端恢复同轴状态的回复力可以克服该角度下额定钻压下产生的驱使所述钻压扭矩偏转传递机构输入端和所述钻压扭矩偏转传递机构输出端进一步发生偏转的径向分力，使所述钻压扭矩偏转传递机构输入端和所述钻压扭矩偏转传递机构输出端具有恢复同轴状态的趋势。用于尽可能的保障钻压沿最小曲率的轴线向前传递。
[0017]作为优选，所述弹性回复机构产生的回复力大于20000sinαN。
[0018]进一步，作为优选，所述导向短节的外壁设置有扶正器，所述导向短节内设置有测控电路、导向执行机构和电气执行器。
[0019]进一步，作为优选，所述自复位柔性钻杆还包括过偏转传递机构电气线路，所述过偏转传递机构电气线路固定设置在所述自复位柔性钻杆的内部，其具体设置方式可以是设置于铰接传动短节的贯通结构与流道的间隙中，并且所述过偏转传递机构电气线路与自复位柔性钻杆及其包含的各个铰接传动短节同步运动，所述过偏转传递机构电气线路与测控电路和所述电气执行器电连接，用于为所述测控电路和所述电气执行器供电。
[0020]所谓系统的必要组成部分，所述自复位柔性钻杆末端设置有电源和泥浆脉冲器，所述电源可以是井下涡轮发电机，所述井下涡轮发电机通过过偏转传递机构电气线路为所
述测控电路和所述电气执行器供电；所述泥浆脉冲器通过过偏转传递机构电气线路与所述测控电路实现通讯，并进一步的将所述测控电路中的信息通过压力脉冲波传递至地面。
[0021]进一步的，作为优选，所述自复位柔性钻杆中任意两个所述钻压扭矩偏转传递机构偏转中心之间的最小距离低于钻头直径的8倍。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]通过有限制转动偏转角度的铰接传动短节形成的自复位柔性钻杆实现短半径井段中的钻压扭矩传递和旋转动力传递，通过弹性回复机构对每一节铰接传动短节实现独立支撑，以保证钻压可以稳定的向导向短节传递，不会由于铰接传动短节的过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高稳定性短半径造斜钻井工具，其包括导向短节(1)、钻头(3)、自复位柔性钻杆以及扶正器(9)，其中，所述自复位柔性钻杆的后端设置有驱动接口(6)，并通过驱动接口(6)驱动于旋转驱动动力装置或其他钻柱，以获取旋转钻井所需的旋转钻井动力，其特征在于：所述自复位柔性钻杆的前端与所述导向短节(1)的后端固定连接，且所述自复位柔性钻杆能够向所述导向短节(1)可转向的传递钻压和扭矩，所述导向短节(1)的前端固定设置有钻头(3)；所述扶正器(9)设置于所述导向短节(1)外侧，和/或，所述扶正器(9)设置于所述自复位柔性钻杆外侧且与钻头(3)的前端之间的距离值小于3米。2.根据权利要求1所述的一种高稳定性短半径造斜钻井工具，其特征在于：所述自复位柔性钻杆包括若干组弹性回复机构(7)以及若干个铰接传动短节(2)，每个所述铰接传动短节(2)内均固定有至少一个钻压扭矩偏转传递机构(22)，所述弹性回复机构(7)设于所述铰接传动短节(2)内；每两个相邻所述铰接传动短节(2)的偏转区间内均设有一组弹性回复机构(7)，和/或，所述弹性回复机构贯穿多个所述铰接传动短节(2)并与各个所述铰接传动短节(2)间设置有支点结构(4)，使所述弹性回复机构(7)回复直线状态的回复里可以通过支点结构(4)传递到所述铰接传动短节(2)，能够使两个相邻的所述铰接传动短节(2)恢复同轴状态。3.根据权利要求2所述的一种高稳定性短半径造斜钻井工具，其特征在于：所述铰接传动短节(2)的长度小于1.5米；每两个相邻的所述铰接传动短节(2)之间的极限偏转角度小于8
°
。4.根据权利要求2所述的一种高稳定性短半径造斜钻井工具，其特征在于：所述铰接传动短节(2)沿其轴线方向延伸有贯通结构(23)，所述贯通结构(23)内设有供钻井循环介质流通的流道(28)用于流通钻井循环介质；和/或，所述弹性回复机构(7)为弹性管(71)用于供钻井循环介质流通，所述弹性管(71)贯穿若干个所述铰接传动短节(2)内部的所述贯通结构(23)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐梓辰，万晓跃，杨忠华，
申请(专利权)人：万晓跃，
类型：发明
国别省市：