本發(fā)明涉及一種用于石油天然氣工程領(lǐng)域的推靠式全旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，其主要應(yīng)用于鉆井工程。

背景技術(shù)：

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)是一個(gè)集機(jī)、電、液于一體的閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，并且以旋轉(zhuǎn)鉆井為其技術(shù)特征，因此在減少井下摩阻、提高鉆深能力和控制精度方面具備特有的優(yōu)勢，所以成為大位移井長穩(wěn)斜段鉆井作業(yè)的常用工具，也適合于水平井水平段(特別是薄油水層水平井)的鉆進(jìn)與控制作業(yè)。自20世紀(jì)80年代后期，國際上開始加強(qiáng)對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的研究；到90年代初期，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)已呈現(xiàn)商業(yè)化。目前國內(nèi)也正在研制開發(fā)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，從各個(gè)油田和區(qū)塊的應(yīng)用實(shí)例看，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具具有在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)連續(xù)導(dǎo)向的能力，可以提高井眼的清潔度和機(jī)械鉆速，減少壓差卡鉆；還具有井眼軌跡自動(dòng)控制的能力，從而提高井眼軌跡的光滑度，降低扭矩和摩阻，也就相應(yīng)地增加了水平井的延伸長度。但該系統(tǒng)對(duì)設(shè)備要求比較高，要求設(shè)備、鉆具等能承受高轉(zhuǎn)速、大扭矩、高泵壓，在某種程度上加大了對(duì)設(shè)備、鉆具等的損傷，而且該系統(tǒng)造價(jià)比較昂貴，一次性投入較大，并不是每個(gè)區(qū)塊和地層都適用這種鉆井技術(shù)。

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)在現(xiàn)在的鉆井作業(yè)中應(yīng)用越來越多，對(duì)其的要求液越來越高。因此要不斷的對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)性改進(jìn)和突破，才能滿足鉆井的要求，提高油氣采收率。隨著深井、超深井、大位移井和長距離水平井技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的數(shù)量不斷增多。目前通行的滑動(dòng)鉆井技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代鉆井的需要，因此開發(fā)新型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具逐漸成為鉆井技術(shù)發(fā)展的重要方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了探索解決背景技術(shù)中所述的旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)連續(xù)導(dǎo)向功能，提高井眼軌跡質(zhì)量，降低扭矩和摩阻，本發(fā)明提供了一種推靠式全旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，可應(yīng)用于水平井、大位移井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具進(jìn)行導(dǎo)向鉆進(jìn)時(shí)，控制系統(tǒng)控制井下電機(jī)在指定位置將大齒輪上的指定孔與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上部主體和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)下部主體上的鉆井液通道連通。從而使不旋轉(zhuǎn)外殼調(diào)整到與所需導(dǎo)向的井斜、方位相同的位置上，這時(shí)鉆具沿所需的井斜及方位進(jìn)行鉆進(jìn)，并由各隨鉆測試儀器隨時(shí)監(jiān)測井眼軌跡。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：推靠式全旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具包括扶正器機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)、花鍵萬向軸機(jī)構(gòu)，在導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)前端連接花鍵萬向軸機(jī)構(gòu)，后端連接扶正器機(jī)構(gòu)；所述扶正器機(jī)構(gòu)包括鎖緊環(huán)、卡環(huán)、變徑塊、扶正器主體，將變徑塊焊接在卡環(huán)上后，將其組合體安裝到扶正器主體上，并利用鎖緊環(huán)進(jìn)行鎖緊固定，卡環(huán)由左右兩部分組成，通過矩形齒使左右兩部分連接在一起，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在導(dǎo)向鉆進(jìn)時(shí)，變徑塊與井壁接觸，實(shí)現(xiàn)扶正器作用；所述導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括上主體、定位環(huán)、敲擊環(huán)、螺釘、可換式外殼、電機(jī)系統(tǒng)、齒輪軸、密封片a、鎖緊螺母、滾針軸承、密封片b、電磁閥、下主體、外殼、小齒輪、大齒輪、平鍵、側(cè)推活塞、橡膠彈簧、O形密封圈b、O形密封圈c，將上主體安裝到扶正器主體前端后，安裝定位環(huán)，再通過螺釘將敲擊環(huán)固定在上主體圓周上，將電機(jī)系統(tǒng)固定安裝到上主體圓周上，再將齒輪軸安裝到電機(jī)系統(tǒng)前端，在齒輪軸安裝平鍵與小齒輪，再利用鎖緊螺母對(duì)其進(jìn)行鎖緊固定，將密封片a、滾針軸承、密封片b與大齒輪安裝到上主體前端，再安裝下主體進(jìn)行軸向定位，然后在下主體圓周上的通孔內(nèi)安裝電磁閥，再在其圓周上的凹槽內(nèi)安裝側(cè)推活塞、橡膠彈簧、O形密封圈b、O形密封圈c，最后將可換式外殼安裝到外殼后端，并將二者安裝到敲擊環(huán)前端，當(dāng)需要進(jìn)行導(dǎo)向鉆進(jìn)時(shí)，電機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)大齒輪上的通孔與上主體、下主體通孔連通時(shí)，鉆井液進(jìn)入導(dǎo)流通道，作用在橡膠彈簧上，從而推動(dòng)側(cè)推活塞運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生側(cè)向推力作用在外殼上，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向鉆進(jìn)，在導(dǎo)向鉆進(jìn)過程中，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)側(cè)推活塞與外殼作用，也可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)側(cè)推活塞與外殼作用，從而產(chǎn)生不同的側(cè)向推力，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的全旋轉(zhuǎn)功能，當(dāng)導(dǎo)向過程結(jié)束時(shí)，導(dǎo)流通道關(guān)閉，電磁閥打開，液壓腔泄壓，側(cè)推活塞回到初始位置；所述花鍵萬向軸機(jī)構(gòu)包括球形花鍵軸、花鍵鎖緊環(huán)、密封片c、花鍵接頭、O形密封圈a、轉(zhuǎn)換接頭，將花鍵鎖緊環(huán)安裝到球形花鍵軸上后，將密封片c與花鍵接頭安裝到球形花鍵軸前端，并旋緊花鍵鎖緊環(huán)，再將球形花鍵軸安裝到下主體前端，在花鍵接頭圓周上安裝O形密封圈a，最后安裝轉(zhuǎn)換接頭對(duì)外殼進(jìn)行固定，當(dāng)工具產(chǎn)生導(dǎo)向作用時(shí)，通過花鍵鎖緊環(huán)與球形花鍵軸的圓弧接觸面，可以實(shí)現(xiàn)下部結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)，從而使鉆頭實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向鉆進(jìn)。

本發(fā)明的有益效果是：(1)造斜率較高，側(cè)向力大,通過三個(gè)側(cè)推活塞推動(dòng)不旋轉(zhuǎn)外殼來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，其側(cè)向力直接由側(cè)推活塞的推力來決定,而側(cè)推活塞的推力可以控制，能夠達(dá)到較大的側(cè)向力，從而使造斜率提高；(2)能鉆出較平滑的井眼、摩阻和扭矩較小,推靠式全旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具推塊與井壁不直接接觸，其摩阻和扭矩都可以達(dá)到較小值；(3)設(shè)計(jì)新型組合扶正器,結(jié)構(gòu)簡單,拆卸、安裝方便；(4)工具結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆進(jìn)過程中的連續(xù)導(dǎo)向功能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明圖1中的Ⅰ部分放大視圖。

圖3是本發(fā)明圖1中的A-A截面圖。

圖4是本發(fā)明圖1中的B-B截面圖。

圖5是本發(fā)明圖1中的C-C截面圖。

圖6是本發(fā)明圖1中的D-D截面圖。

圖7是本發(fā)明圖1中的E-E截面圖。

圖8是變徑塊組合體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是球形花鍵軸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是花鍵接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1.鎖緊環(huán)，2.卡環(huán)，3.變徑塊，4.扶正器主體，5.上主體，6.定位環(huán)，7.敲擊環(huán)，8.螺釘，9.可換式外殼，10.電機(jī)系統(tǒng)，11.齒輪軸，12.密封片a，13.鎖緊螺母，14.滾針軸承，15.密封片b，16.電磁閥，17.下主體，18.外殼，19.球形花鍵軸，20.花鍵鎖緊環(huán)，21.密封片c，22.花鍵接頭，23.O形密封圈a，24.轉(zhuǎn)換接頭，25.小齒輪，26.大齒輪，27.平鍵，28.側(cè)推活塞，29.橡膠彈簧，30.O形密封圈b，31.O形密封圈c。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

參見附圖1，推靠式全旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具由扶正器機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)、花鍵萬向軸機(jī)構(gòu)組成，所述的導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)前端連接花鍵萬向軸機(jī)構(gòu)，后端連接扶正器機(jī)構(gòu)；所述扶正器機(jī)構(gòu)包括鎖緊環(huán)1、卡環(huán)2、變徑塊3、扶正器主體4，將變徑塊3焊接在卡環(huán)2上后，將其組合體安裝到扶正器主體4上，并利用鎖緊環(huán)1進(jìn)行鎖緊固定，卡環(huán)2由左右兩部分組成，通過矩形齒使左右兩部分連接在一起，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在導(dǎo)向鉆進(jìn)時(shí)，變徑塊3與井壁接觸，實(shí)現(xiàn)扶正器作用。

所述導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括上主體5、定位環(huán)6、敲擊環(huán)7、螺釘8、可換式外殼9、電機(jī)系統(tǒng)10、齒輪軸11、密封片a12、鎖緊螺母13、滾針軸承14、密封片b15、電磁閥16、下主體17、外殼18、小齒輪25、大齒輪26、平鍵27、側(cè)推活塞28、橡膠彈簧29、O形密封圈b30、O形密封圈c31，將上主體5安裝到扶正器主體4前端后，安裝定位環(huán)6，再通過螺釘8將敲擊環(huán)7固定在上主體5圓周上，將電機(jī)系統(tǒng)10固定安裝到上主體5圓周上，再將齒輪軸11安裝到電機(jī)系統(tǒng)10前端，在齒輪軸11安裝平鍵27與小齒輪25，再利用鎖緊螺母13對(duì)其進(jìn)行鎖緊固定，將密封片a12、滾針軸承14、密封片b15與大齒輪26安裝到上主體5前端，再安裝下主體17進(jìn)行軸向定位，然后在下主體17圓周上的通孔內(nèi)安裝電磁閥16，再在其圓周上的凹槽內(nèi)安裝側(cè)推活塞28、橡膠彈簧29、O形密封圈b30、O形密封圈c31，最后將可換式外殼9安裝到外殼18后端，并將二者安裝到敲擊環(huán)7前端，當(dāng)需要進(jìn)行導(dǎo)向鉆進(jìn)時(shí)，電機(jī)系統(tǒng)10驅(qū)動(dòng)小齒輪25轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)大齒輪26轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)大齒輪26上的通孔與上主體5、下主體17通孔連通時(shí)，鉆井液進(jìn)入導(dǎo)流通道，作用在橡膠彈簧29上，從而推動(dòng)側(cè)推活塞28運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生側(cè)向推力作用在外殼18上，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向鉆進(jìn)，在導(dǎo)向鉆進(jìn)過程中，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)側(cè)推活塞28與外殼18作用，也可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)側(cè)推活塞28與外殼18作用，從而產(chǎn)生不同的側(cè)向推力，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的全旋轉(zhuǎn)功能，當(dāng)導(dǎo)向過程結(jié)束時(shí)，導(dǎo)流通道關(guān)閉，電磁閥16打開，液壓腔泄壓，側(cè)推活塞28回到初始位置。

所述花鍵萬向軸機(jī)構(gòu)包括球形花鍵軸19、花鍵鎖緊環(huán)20、密封片c21、花鍵接頭22、O形密封圈a23、轉(zhuǎn)換接頭14，將花鍵鎖緊環(huán)20安裝到球形花鍵軸19上后，將密封片c21與花鍵接頭22安裝到球形花鍵軸19前端，并旋緊花鍵鎖緊環(huán)20，再將球形花鍵軸19安裝到下主體17前端，在花鍵接頭22圓周上安裝O形密封圈a23，最后安裝轉(zhuǎn)換接頭14對(duì)外殼18進(jìn)行固定，當(dāng)工具產(chǎn)生導(dǎo)向作用時(shí)，通過花鍵鎖緊環(huán)20與球形花鍵軸19的圓弧接觸面，可以實(shí)現(xiàn)下部結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)，從而使鉆頭實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向鉆進(jìn)。