[实用新型]一种易造斜混合式旋转导向钻井系统

说明书

本实用新型所述的易造斜混合式旋转导向钻井系统，包括前置承载本体、钻压扭矩偏转传递短节和偏转控制系统，所述钻压扭矩偏转传递短节包括万向节，所述前置承载本体前端固定连接有钻头、后端固定连接所述万向节的输出端，所述前置承载本体的周向表面设有前置推靠组件；偏转控制系统通过控制所述前置推靠组件的径向推靠件沿着所述前置承载本体的径向方向推靠井壁，使所述前置承载本体以所述万向节中心点位置为中心、相对所述万向节的输入端产生偏转角来控制钻井方向，进而提高造斜率。由于产生偏转角仅需克服万向节发生偏转的较小力，进而可以降低前置推靠组件的推靠力大小，并提高系统的整体可靠性。

技术领域

本实用新型涉及石油开采及钻探技术领域，特别是一种易造斜混合式旋转导向钻井系统。

背景技术

旋转导向钻井技术是目前世界上最具代表性和先进性的钻井技术，根据井下工具系统的工作方式将旋转导向系统(RSS，Rotary Steerable Systems)分为以下4种：静态偏置推靠式、动态偏置推靠式、静态偏置指向式和动态偏置指向式。其中，推靠式和指向式是按照钻头导向原理的不同对现有的导向钻井系统进行的两类。推靠钻头式是通过偏置机构(活塞推靠井壁) 在钻头附近偏置钻头直接给钻头提供侧向力。指向钻头式是通过偏置机构(偏心环或偏心盘) 直接或间接使钻头偏离井眼轴线，指向导向方向。同时，偏置机构的工作方式分为静态偏置和动态偏置。静态偏置是指在钻井过程中，偏置机构不与钻柱一起旋转，可在某一方向上固定提供侧向力；动态偏置是指偏置机构在钻进过程中与钻柱一起旋转，依靠控制系统使其在某一位置产生定向周期性的侧向力。

在郑德帅、高德利、冯江鹏和张洪宝发表的“推靠式和指向式旋转导向工具的造斜性能研究”.石油钻采工艺.2011,33(6):10-13中，对各种旋转导向工具的造斜性能的优劣进行了评价，具体的，推靠式旋转导向系统，需要其偏置机构的驱动活塞使用非常大的侧向力推动钻头偏离原井眼实现缓慢导向，即能够实现的钻头转角(井斜角)较小，不能高效地完成造斜功能，造斜率较低；且在导向过程中，需对钻头施加非常大的侧向力，不易控制井眼走向，故而形成的井眼轨迹质量较差，即造斜的稳定性较差。具体地，静态偏置推靠式钻头除了上述缺点外，造斜率也异常低下，无法钻出高造斜率井眼。

此外，经过长期的实践检验，动态偏置推靠式钻头系统的推靠件要随着钻头旋转，并且在数百公斤至数吨的推靠压力下与岩石产生极大的摩擦，磨损非常严重，工作寿命低，钻井作业常常因推靠件失效而失败。所以急需一种能够使造斜更容易实现的导向结构来适应现场遇到的问题。

静态偏置指向式旋转导向系统，通过在钻头的上方控制偏心环的组合进而使钻头产生一个固定方向的偏置，虽然能够产生稳定的造斜率，但是钻头下侧没有能适应井眼外形的可变径的可靠支撑，导向时偏心环、中心驱动轴等机构和部件受到高强度的交变应力，容易发生疲劳破坏；且其控制单元必须设置于稳定平台。动态偏置指向式旋转导向系统，需要独立的反转电机维持其偏转，对电机功率需求大。此外，其他形式的动态偏置旋转导向也存在井眼轨迹不易控制等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种易造斜混合式旋转导向钻井系统，通过控制前置推靠组件的径向推靠件向所述前置承载本体的径向推靠井壁产生推靠偏转力，使所述前置承载本体以钻压扭矩偏转传递短节的万向节中心点位置为中心、以所述扶正器与井壁的接触点为支点、相对所述万向节的输入端产生偏转角，进而完成混合式旋转导向功能，该系统只需通过前置推靠组件产生极小的推靠偏转力，便可使万向节旋转进而实现对钻头的旋转导向功能，且以扶正器与井壁的接触点为支点，增加了系统的可靠性和造斜稳定性。

本实用新型技术方案如下：