旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探行業(yè)領(lǐng)域的一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了滿足油氣資源勘探開發(fā)的要求，大位移井、三維多目標(biāo)井、長水平段水平井、分支井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井越來越多，常規(guī)滑動鉆井技術(shù)雖然能夠滿足鉆井工藝的技術(shù)要求，但鉆進(jìn)效率大大低于旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，并且存在井眼凈化差、井身質(zhì)量差、井下復(fù)雜情況頻發(fā)等諸多問題，直接影響了油氣藏的高效開發(fā)。因此發(fā)展了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，即采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)鉆井方式下實現(xiàn)井斜和方位的調(diào)整，配合隨鉆測量技術(shù)和井下控制技術(shù)，在進(jìn)行井下測量信息實時反饋的同時，自動調(diào)整井下工具的造斜能力，實現(xiàn)復(fù)雜井眼軌跡的連續(xù)、自動控制，提高鉆井效率和開發(fā)效益。國外石油公司根據(jù)各種偏置原理研發(fā)出了多種類型的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，并已經(jīng)成功進(jìn)行了商業(yè)化應(yīng)用，取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益，例如philips公司的井底旋轉(zhuǎn)閉環(huán)控制變徑穩(wěn)定器tracks系統(tǒng),sperry-sun公司的遙控變徑穩(wěn)定器AGS系統(tǒng)在復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的鉆井過程中發(fā)揮了重要作用，但由于只能調(diào)整井斜不能調(diào)整方位，因此使用范圍受到了限制；Baker Hughes公司的帶地質(zhì)導(dǎo)向的井下閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)RCLS屬于靜止式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，camco公司的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)SRD屬于調(diào)節(jié)式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，施盧默格公司的滑動套筒旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)(專利號99127768.6)、液壓伺服環(huán)路旋轉(zhuǎn)可轉(zhuǎn)向鉆井系統(tǒng)(專利號00104162.2)、自動控制的旋轉(zhuǎn)可控鉆井系統(tǒng)及方法(專利號99127889.5)等，實現(xiàn)了三維控制。國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)根據(jù)國外技術(shù)資料的基礎(chǔ)上也進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井裝置的研究，例如舵板式鉆頭導(dǎo)向器(專利號96211800.1)、偏心穩(wěn)定器鉆井導(dǎo)向工具(專利號91210649)、井眼軌跡控制器(專利號96226289.6)等，雖然能夠進(jìn)行定向鉆井和方位調(diào)整，但不能連續(xù)實時控制井眼軌跡，并且由于關(guān)鍵技術(shù)的壟斷以及元器件的限制，國內(nèi)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的研究仍處于室內(nèi)研究階段，難以滿足國內(nèi)油氣田高效開發(fā)的迫切需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種在采用旋轉(zhuǎn)鉆井方式鉆進(jìn)的前提下，利用液壓、鉆壓，并配合隨鉆測量工具進(jìn)行井斜和方位控制，實現(xiàn)井下連續(xù)實時調(diào)整，提升復(fù)雜井眼軌跡的控制能力，提高鉆井效率和安全性，并且能夠達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、適用范圍廣、性能平穩(wěn)可靠、維修保養(yǎng)方便、使用成本低廉的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井裝置。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井裝置，心軸I安裝在定向筒2內(nèi)部，心軸I與定向筒2之間通過設(shè)置在心軸I外壁上環(huán)形凸沿和設(shè)置在定向筒2內(nèi)壁上的環(huán)形凹槽構(gòu)成沿軸向移動和周向旋轉(zhuǎn)配合，心軸I上加工有間隔分布的上旁通孔9、下旁通孔19，其中上旁通孔9上部的定向筒2內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形定位腔，定位腔內(nèi)設(shè)有定位器6和定位鍵7,定位器6和定位鍵7分別固連在心軸I和定向筒2上，定位器6上加工定位鍵槽25和斜面，定位鍵7能夠沿定位器6斜面滑動并與定位鍵槽25軸向插接配合,控制閥12安裝在定向筒2與心軸I之間環(huán)空內(nèi)，并能夠相對轉(zhuǎn)動，控制閥12上端與定向筒2之間安裝拉伸彈簧10，控制閥12內(nèi)壁或外壁上加工控制滑槽13，與之對應(yīng)的心軸I或定向筒2上固有控制銷14，控制滑槽13和控制銷14構(gòu)成軸向往復(fù)移動的限位配合，心軸I上旁通孔9與控制閥12頂端腔室相通，控制閥12下端加工連通孔16，連通孔16在控制閥12相對心軸I往復(fù)移動過程與下旁通孔19關(guān)閉或相通，在下旁通孔19下部的定向筒2筒壁徑向設(shè)有偏置塊18，偏置塊18與定向筒2之間安裝壓縮彈簧17，偏置塊18、定向筒2、心軸I外壁形成密封腔。
[0006]上述方案進(jìn)一步包括:
[0007]心軸I與定向筒2結(jié)合部設(shè)有浮動軸承4、浮動軸承22和止推軸承5、止推軸承21。
[0008]控制滑槽13設(shè)有三個軸向位移控制止點；偏置塊18安裝在定向筒2上靠近鉆頭的一端并非均勻分布定向筒2上。
[0009]由心軸1、定向筒2、定位器6、定位鍵7形成的腔室內(nèi)充滿潤滑油；控制滑槽13內(nèi)充滿潤滑油。
[0010]偏置塊18外表面加工直棱，且與軸線平行；定向筒2為非圓形結(jié)構(gòu)。
[0011]心軸I與定向筒2之間、控制閥12與定向筒2和心軸I外壁之間均安裝密封裝置。
[0012]本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井裝置能夠在采用旋轉(zhuǎn)鉆井方式鉆進(jìn)的同時，利用液壓、鉆壓，并配合隨鉆測量工具進(jìn)行井斜和方位控制，實現(xiàn)井下實時調(diào)整，從而提高復(fù)雜井眼軌跡的控制能力，提高鉆井效率和安全性，打破國外技術(shù)壟斷，到達(dá)利用低成本、高效率、高安全性鉆井技術(shù)開發(fā)油氣藏的目的。
[0013]同時，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井裝置還具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單可靠、加工方便、傳遞扭矩大、運(yùn)行平穩(wěn)等特點，對于提聞復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的鉆井效率和延伸能力具有重要意義。
【附圖說明】
[0014]圖1是依據(jù)本發(fā)明所提出的一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1中的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井裝置定位鍵脫離定位器的示意圖。
[0016]圖3是圖1中的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井裝置定位鍵進(jìn)入定位器的示意圖。
[0017]圖4是圖1中的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井裝置定位槽的放大展開示意圖。
[0018]圖5是圖1中A —A斷面TJK意圖。
[0019]圖中:1-心軸、2-定向筒、3-密封裝置、4-浮動軸承、5-止推軸承、6-定位器、7-定位鍵、8-密封裝置、9-旁通孔、10-拉伸彈簧、11-密封裝置、12-控制閥、13-控制滑槽、14-控制銷、15-密封裝置、16-連通孔、17-壓縮彈簧、18-偏置塊、19-旁通孔、20-腔室、21-止推軸承、22-浮動軸承、23-密封裝置、24-中心孔、25-定位鍵槽。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例來詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0021]參照附圖1，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井