[实用新型]一种旋转钻井导向器

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油钻探领域的机械工具，更具体地说，涉及一种旋转钻井导向器。

背景技术

20世纪90年代末，国外开始研制旋转钻井系统，其中斯仑贝谢（Schlumberger）的PowerDrive(旋转导向钻井系统)、贝克休斯（Baker Hughes）的AUTO-TRACK（井下闭环自动跟踪控制系统）及埃尼-阿吉普（ENI-Agip）和贝克休斯共同研制的SDD系统（垂直钻井装置）较为成功，国内把旋转钻井系统列为863攻关项目，只有胜利油田钻井院研制的旋转导向钻井系统开始井下试验，我们1996年开始研究旋转钻井导向器，目前工具结构和原理较为成熟。

斯仑贝谢（Schlumberger）的PowerDrive(旋转导向钻井系统)是在钻具轴上设计120度夹角的三个液压活塞翼板，翼板都随轴转动，在钻具轴的内通孔设计一个主供液口，主供液口不随钻具轴转动，但可以通过地面电信号以泥浆脉冲形式传至主供液口的控制装置进行控制，可以360度调整主供液口的方位，主供液口的母盘有三个支液体管道，通三个液压活塞，给翼板活塞供液，主供液口与它的母盘可以在密封状态下相互转动，主供液口可以接受地面指令调转方位，并不随钻具转动，而三个分支管随钻具转动，每转一圈分别与主供液口对接一次，使活塞推动翼板，产生钻头的侧向切削力，若要钻头向正南方向钻进，主供液口应调到正北，这样每个翼板转到北就被供液一次，给钻头向南一个侧向切屑力，达到控制井眼轨迹的目的。该工具在我国南海西江油田的XJ24-3-A18井使用，该井设计井深8800m，水平位移7500m，用PowerDrive节约10天钻井周期，去PowerDrive日租金每天数万美圆后，仍节约钻井费用500万元，但第二口井出现翼板落井事故。其主要缺点是：1、控制系统复杂，加工难度大。2、工具造价高，一套要一千多万美元。3、翼板跟钻具转易造成落井事故。

为了克服翼板随钻具转的缺点，贝克休斯设计了AUTO-TRACK（井下闭环自动跟踪控制系统），AUTO-TRACK把三个翼板设计在不旋转导向扶正套上，导向扶正套与钻具轴通过轴承联系，可以相互转动，三个翼板的供液通道由电子阀控制，地面可以通过泥浆脉冲无线控制电子阀的开启，工具上有无线测量系统，同地面指挥系统形成闭环，工作时驱动轴转，导向扶正套不转，轨迹控制原理同PowerDrive。但是其存在的缺点为：1、加工难度大，成本高。2、现场使用成本高。3、液压密封件和电子阀易坏，工具寿命短。

而SDD系统（垂直钻井装置）工作原理和结构与AUTO-TRACK基本相同，只是轴和不旋转导向扶正套可以锁定一起转动。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本实用新型的目的是提供一种旋转钻井导向器，能够直接由转盘驱动钻井，液压传递钻压，钻压平稳，钻井效率高，劳动强度低，井眼轨迹质量好，同时可以防止钻具事故。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

该旋转钻井导向器包括旋转轴、六方油缸套和异径套，旋转轴的两端分别设有与钻头、钻具相连的下接头和上接头；六方油缸套套设于旋转轴上，并通过丝扣与上接头连接，六方油缸套一端设有与其配合形成高压油腔的限位活塞环；异径套通过轴承套设于六方油缸套一侧的旋转轴上，异径套上还设有一对用以造斜的翼板，翼板上设有控制翼板支起、缩回的翼板驱动机构，并通过高压油腔供油控制，旋转轴上还设有用以与异径套相锁定、松脱控制的锁定机构，也由高压油腔供油控制。

所述的限位活塞环、异径套与旋转轴之间形成与高压油腔连通的供油通道，所述的六方油缸套随上接头一起上、下行，以压缩高压油腔，并通过供油通道实现对翼板驱动机构和锁定机构的供油控制。

所述的异径套上开设有一对翼板安装槽，所述的一对翼板分设于相应的翼板安装槽内，所述的翼板驱动机构包括翼板活塞缸和翼板活塞，翼板通过翼板活塞缸与异径套相连接。

所述的每个翼板的翼板驱动机构数量为一个或多个。

所述的锁定机构包括锁定活塞和弹簧，所述的旋转轴上设有活塞安装槽、所述的异径套上设有与供油通道相通的锁定凹槽，锁定活塞一端通过弹簧设于活塞安装槽内，另一端插入锁定凹槽内。

所述的旋转轴的一端设有压紧螺母，压紧螺母与六方油缸套之间依次设有限位活塞和液压控制阀。

所述的六方油缸套与限位活塞环之间、异径套与限位活塞环、旋转轴之间还设有密封件。