[发明专利]静态偏置推靠式旋转导向钻井工具

说明书

技术领域

本发明属于石油钻探领域，特别是涉及一种能够实现定向钻井、井眼造斜的旋转导向钻井工具，具体是涉及一种静态偏置推靠式旋转导向钻井工具。 

  

背景技术

旋转导向钻井技术是国际上20世纪90年代发展起来的一项尖端自动化钻井新技术，它是当今世界上钻井技术发展的最高阶段——闭环自动钻井的主要内容，它的出现是世界钻井技术的一次质的飞跃。与传统的滑动导向钻井相比，旋转导向钻井技术由于井下工具一直在旋转状态下工作，因此井眼净化效果更好，井身轨迹控制精度更高，位移延伸能力更强，因此更适合于海洋油气资源开发以及在油田开发后期的复杂油气藏中钻超深井、高难定向井、丛式井、水平井、大位移井、分支井及三维复杂结构井等特殊工艺井。 

在国家“863”项目的支持下，由中国石化集团公司胜利石油管理局钻井院和中国海洋石油总公司分别牵头对调制式旋转导向钻井系统和静态偏置推靠式旋转导向钻井系统进行了系统的研究攻关，并在关键技术上取得了突破。旋转导向钻井系统的核心是井下旋转导向钻井工具，其中，静态偏置推靠式旋转导向钻井系统的井下旋转导向钻井工具主要由旋转芯轴和不旋转外套组成，其中，旋转芯轴的上端连接钻柱，下端连接钻头，主要起传递钻压、扭矩和输送钻井液的作用；不旋转外套通过轴承安装在旋转芯轴上，并且不旋转外套上设置有三个沿圆周方向均匀分布的翼肋，翼肋可伸缩地设置在靠近钻头的位置。在旋转导向钻井过程中，不旋转外套相对于井壁静止，旋转芯轴在钻柱的带动下转动，同时旋转芯轴驱动钻头钻进，三个翼肋在油压的作用下伸出，并且三个翼肋以不同的液压力推靠在井壁上，井壁对三个翼肋产生的反作用力的合力使钻头偏移，从而加大钻头的单边切削，实现对钻头钻进方向的控制，进而达到导向的目的。同时还可以通过调整三个翼肋的液压力，实现对合力的调整，以满足不同的导向需求。 

通常，井下旋转导向钻井工具还包括液压系统和控制系统，而液压系统和控制系统集成在不旋转外套上，这样就会增大不旋转外套的制造难度，同时还会使得旋转导向钻井工具的结构复杂，安装困难；同时，现有旋转导向钻井工具的液压系统都是采用换向阀来实现系统进油和回油的，由于油路中的压力较高，因此高压阀的选型非常困难，同时油路中的压力较高还会导致系统的安全性差，对液压泵额定压强的要求较高，对油路的强度要求和密封要求较高。 

  

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种静态偏置推靠式旋转导向钻井工具，该旋转导向钻井工具采用分段设计，这样不仅能够使各段的结构更加简单，而且还能够使各段的安装更加方便。 

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种静态偏置推靠式旋转导向钻井工具，包括旋转芯轴以及安装在旋转芯轴上的不旋转外套段、电路安装段和耦合器安装段，所述不旋转外套段、电路安装段和耦合器安装段沿轴向依次连接起来； 

所述不旋转外套段上靠近钻头的位置设置有三个及三个以上沿圆周方向均匀分布的偏置执行机构，所述偏置执行机构包括偏置执行部分和集成油路部分，所述偏置执行部分包括翼肋集成块、翼肋、柱塞和复位弹簧，所述翼肋通过转轴可转动地设置在翼肋集成块上，所述翼肋集成块上具有一柱塞缸，所述柱塞缸位于翼肋一活动端的内侧，所述柱塞可伸缩地设置在柱塞缸内，并能够推动翼肋向外伸出，所述复位弹簧设置在翼肋另一活动端的内侧；所述集成油路部分包括油路集成块以及设置在油路集成块内的油囊、柱塞泵和伺服电机，所述油囊用于存储液压油，所述柱塞泵的输入端与油囊连通，柱塞泵的输出端通过注油管路与柱塞缸连通，所述伺服电机的输出轴与柱塞泵连接，用于带动柱塞泵工作；所述油路集成块内设置有阻尼孔，所述阻尼孔的一端与注油管路连通，另一端与油囊连通；

所述电路安装段上设置有控制电路板，所述控制电路板与伺服电机相连，用于控制伺服电机的转速；所述耦合器安装段上设置有电能发生装置，所述电能发生装置包括内、外两个能够相对转动并产生电流的部件，内层部件紧固在旋转芯轴上并能够随旋转芯轴转动，内、外两个部件相对转动产生的电流用于为控制电路板供电。

进一步，所述电路安装段包括电路仓和抗压筒，所述电路仓为圆筒形，电路仓套在旋转芯轴上，并且电路仓的外圆周上具有若干个安装槽，所述控制电路板安装在安装槽内；所述抗压筒套在电路仓的外部并将控制电路板包裹在内，并且抗压筒的两端与电路仓之间均设置有密封圈。 

进一步，所述电路仓的外圆周上具有六个沿圆周方向均匀分布的安装槽。