[发明专利]一种用于电驱动定向穿越的导向工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电驱动定向穿越的导向工具，用于管道定向穿越领域的扩孔用辅助工具，属于石油天然气钻井装置技术领域。

背景技术

在管道定向穿越中，为了解决定向穿越中大管径、长距离、复杂地层等工况时出现的扩孔动力不足、效率低、故障率高等难题，以及为了解决定向穿越中信号传输失真或电缆装卸麻烦、易断裂、故障率高等问题，提出了一种电驱动定向穿越扩孔方法。电驱动定向穿越扩孔方法通过能传输动力及信号的智能钻杆(详细技术说明见专利号：ZL201410612951.4)将地面大功率强电传输到地下，驱动地下电机，地下电机再带动扩孔器进行扩孔；同时，采用载波技术能实现地面和地下信号的双向有线传输。

目前，在钻井领域或管道定向穿越领域，通常利用可变弯外壳、可控偏心器、旋转导向工具和变径稳定器等导向工具来实现井眼轨迹的控制。可变弯外壳和可控偏心器通过液压驱动来实现导向钻进。最具有代表性的旋转导向系统有Baker Hughes公司的AutoTrak RCLS、Schlumberger公司的PowerDrive、Weatherford公司的Revolution RSS、Gyrodata公司的Well Guide RSS和Halliburton公司的GeoPilot，其中，AutoTrak RCLS系统、PowerDrive系统、Revolution RSS系统和Well Guide RSS系统的导向工具都是通过控制液压力来实现导向钻进，Geo-Pilot系统的导向工具通过机械驱动来实现导向钻进。在井下有限的空间内设计整套系统，使得导向机构组件十分复杂，且液压响应速度较慢。变径稳定器有纯机械式、机液式或机电液一体式结构，其中机电液式结构中的电指的是控制信号用弱电。现有的变径稳定器主要基于机械力或液力进行变径操作，操作复杂；其控制信号通常采用泥浆脉冲、电磁波、声波等方式传输，传输速度慢、可靠性低。总的来说，现有的导向工具多因结构复杂、加工难度大、效率低等原因难以满足实际需要。

同样，电驱动定向穿越扩孔方法采用现有的旋转导向工具或变径稳定器进行井眼轨迹控制仍难满足施工需要。为了解决电驱动定向穿越扩孔方法井眼轨迹控制问题，本发明提出一种电驱动定向穿越的导向工具。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于电驱动定向穿越的导向工具，从而提高管道定向穿越的成孔质量、减少施工事故、降低施工成本。

本发明所采用的技术方案是：

本发明一种用于电驱动定向穿越的导向工具，主要由壳体、公电接头、电接头尾座、接线盒、电缆总成、变径模块和母电接头组成；壳体由上壳体和下壳体组成，上壳体通过凹槽与下壳体连接；靠近公电接头的电接头尾座通过螺纹与公电接头连接，靠近母电接头的电接头尾座通过螺纹与母电接头连接，电接头尾座和接线盒分别通过螺栓螺母与电缆出口接头连接；电缆总成由电缆出口接头、电缆和电机电源线组成；电缆为三线电缆，电缆一端通过接线盒与公电接头连接，电缆另一端通过接线盒与母电接头连接，电缆出口接头紧密套在电缆端部；2根电机电源线分别穿过电缆出口接头与电缆实现对应相位的电连接；变径模块由电机、联轴器、翼块、丝杠和滑块组成，电机通过联轴器与丝杠连接，滑块套在丝杠上，翼块通过T型槽与滑块连接；滑块在丝杠上做直线运动，推动翼块径向伸出。

上壳体靠近公电接头端为连接螺纹，该端壳体内表面铣成一个法兰盘的安装平面，平面上钻有螺纹孔，用于安装法兰盘，上壳体靠近下壳体端壳体内表面加工有凹槽；下壳体靠近母电接头端为连接螺纹，该端壳体内表面铣有一个法兰盘的安装平面，下壳体靠近上壳体端端面加工有凸台，凸台靠近凹槽端用于实现与上壳体的转动扣合，凸台靠近钢珠端内设置有压簧和钢珠；上壳体和下壳体之间安装有密封垫和壳体定位块，壳体定位块上设置有与钢珠大小相匹配的定位孔；上壳体和下壳体上分别钻有一个导向孔，两个导向孔成轴向分布，安装后在圆周方向互相垂直；导向孔的两端安装翼块，翼块密封圈安装在壳体的密封沟槽内。电机通过螺栓与法兰盘连接，法兰盘通过螺钉与壳体连接；电机外壳上焊接4组电机支撑凸台，4组电机支撑凸台沿电机的径向均匀分布。

滑块上加工有两个斜面，两个斜面沿轴向成对称分布，滑块上加工有T型槽，用于连接翼块，同时确保滑块沿水平方向运动；在滑块上连接两个翼块，滑块通过螺纹与丝杠连接，丝杠两端分别安装有联轴器和挡板。