[发明专利]一种高精度短半径旋转导向钻井工具

说明书

本发明公开了一种高精度短半径旋转导向钻井工具，其包括导向钻进短节、钻压扭矩偏转传递机构、工具面角测量模块、控制模块、跨接线路以及驱动钻柱，其中，导向钻进短节通过驱动钻柱连接于其上方的常规钻柱或旋转驱动装置。导向钻进短节由钻头和导向短节构成，导向短节包括承载本体，承载本体的末端固定有所述钻头。驱动钻柱包括多个由上至下依次连接的承载短节，位于最下方的所述承载短节与所述承载本体相接，且相邻两所述承载短节之间以及所述承载短节与所述承载本体之间均通过钻压扭矩偏转传递机构相铰接；本发明能够有效实现短‑极短半径井眼条件下的钻井、测量及导向，并可实现高曲率井眼导向钻井或完成高曲率井段延伸井眼的导向钻井。

技术领域

本发明涉及短半径旋转导向钻井工具领域，具体是一种高精度短半径旋转导向钻井工具。

背景技术

很多油气藏、或者需要流化开采的固体矿藏的开发需要大量用到钻井技术，甚至于水平井钻探技术；由于现有的定向钻井技术无法实现短半径转向，难于开发超薄储层；或在盖层中难于造斜但进入储层后又需要大曲率转向的定向井；或尽可能大限度的实现分支钻井；或在浅部地层实现大角度转弯，或通过在已有井眼中侧钻分支井以实现井旁储量的动用；现有技术中，通常采用带有弯接头的螺杆钻具钻分支井的方式实现井旁储量的动用；已有资料表明，现有的螺杆钻具定向钻井技术以及其他定向钻井技术无法超过15°/30米的造斜率。

综上所述，井眼曲率太大，现有的可控轨迹的定向井技术无法实现；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。

发明内容

为此，本发明提出一种高精度短半径旋转导向钻井工具以解决上述背景技术中提出的问题。用于实现转弯半径小于50米的定向钻井或通过上述弯半径小于50米的高曲率井段完成其延伸井段的定向钻井。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种高精度短半径旋转导向钻井工具，其特征在于，所述高精度短半径旋转导向钻井工具包括：

导向钻进短节，其包括钻头和导向短节，所述导向短节包括承载本体，所述承载本体上设置有偏转导向机构和钻头姿态测量模块，所述钻头姿态测量模块用于测量导向钻进短节处的井斜角和方位角，所述钻头连接于所述承载本体的下端，所述偏转导向机构能驱动所述钻头按预设方向偏转；

驱动钻柱，其包括多个由上至下依次连接的承载短节，位于最下方的所述承载短节与所述承载本体相接，且相邻两所述承载短节之间以及所述承载短节与所述承载本体之间均通过钻压扭矩偏转传递机构相铰接；

电驱动执行器，能驱动所述导向机构实现导向功能；

电驱动执行器驱动模块，随所述承载本体和承载短节一同旋转，能通过驱动所述电驱动执行器实现导向功能；

控制模块，随所述承载本体和承载短节一同旋转，能通过驱动所述电驱动执行器驱动模块实现导向功能；

工具面角测量模块，随所述承载本体和承载短节一同旋转，能测量所述高精度短半径旋转导向钻井工具的工具面角，并辅助控制模块实现其功能；

需要说明的是:所述工具面角测量模块、钻头姿态测量模块、所述控制模块、所述电驱动执行器驱动模块均说明其功能，并不代表上述模块不能进行组合，例如所述测量模块和所述控制模块采用同一块电路板实现，再例如所述控制模块和所述电驱动执行器驱动模块被采用同一块电路板实现。

跨接线路，能跨越所述钻压扭矩偏转传递机构传递电能和/或信号。

所述设置于不同短节的电力和/或电子设备之间能通过与所述跨接线路电连接，以实现电力和/或通讯连接。所述电力和/或电子设备包括所述工具面角测量模块、钻头姿态测量模块、所述控制模块、所述电驱动执行器驱动模块、工具面角测量模块、电驱动执行器。

钻压扭矩偏转传递机构可以包含万向节，或包含万向节和铰接结构，或包含扭矩传递轴与铰接结构。