[发明专利]一种旋转导向钻井装置和导向其的方法

说明书

本发明属于石油钻井技术领域，公开了一种旋转导向钻井装置和导向其的方法。本发明的旋转导向钻井装置包括：依次同轴相连的涡轮发电机短节、柔性短节以及导向短节。其中，导向短节包括与柔性短节同轴相连的上驱动轴骨架和与上驱动轴骨架同轴相连的下驱动轴，上驱动轴骨架的靠近柔性短节的区域可拆卸套设有扶正器外套，上驱动轴骨架与扶正器外套之间设置有上驱动轴电路。本发明的旋转导向钻井装置具有更好的造斜能力。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，具体涉及一种旋转导向钻井装置和导向其的方法。

背景技术

在石油勘探开发的定向井、水平井、分支井、大位移井等复杂结构井的钻井施工中，旋转导向钻井装置作为一种高端智能钻井仪器，具有很大的优点，因而被广泛应用。

然而，现有的旋转导向钻井装置的结构及原理设计导致其存在诸多问题。现有的旋转导向钻井装置中有的并不具备垂直井造斜的功能，对于不具备垂直井造斜的功能的旋转导向钻井装置来说，在垂直井侧钻时，一般需要先用泥浆马达完成设计方位的侧钻作业，然后再下旋转导向钻井装置进行定向井作业，需要两趟钻完成定向作业。其二，现有旋转导向钻井装置造斜率不足，一般在6°/30m以下，难以满足高难度定向井的施工要求；有的扶正器的位置及扶正器大小的改变不够灵活，扶正器离钻头的距离较远，不利于提高旋转导向钻井装置的造斜能力；此外，还有的采用单活塞的推靠机构，钻井时托压效果明显，影响钻井效率。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提出了一种能够提高造斜能力的旋转导向钻井装置和导向其的方法。

根据本发明的旋转导向钻井装置，包括：依次同轴相连的涡轮发电机短节、柔性短节以及导向短节，其中，导向短节包括与柔性短节同轴相连的上驱动轴骨架和与上驱动轴骨架同轴相连的下驱动轴，上驱动轴骨架的靠近柔性短节的区域可拆卸套设有扶正器外套，上驱动轴骨架与扶正器外套之间设置有上驱动轴电路。

进一步地，上驱动轴骨架的远离柔性短节的区域设置有导向单元，导向单元包括套设在上驱动轴骨架上的导向骨架和等间隔设置在导向骨架的周向上的至少三个推靠组件，其中，推靠组件包括在导向骨架的轴向上间隔设置的推靠机构和液压机构。

进一步地，推靠机构包括与导向骨架相连的至少两个间隔设置的推靠单元和同时与各推靠单元相连的翼肋，其中，推靠单元包括与导向骨架相连的缸体和能够在缸体内往复运动的活塞，翼肋与活塞相连，液压机构构造为能够推动活塞在缸体内往复运动以带动翼肋径向向外伸出缩回。

进一步地，液压机构包括液压腔体和盖设在液压腔体上的橡胶盖式压力补偿器，液压腔体与缸体相连通。

进一步地，上驱动轴骨架上形成有第一分隔圆台，导向骨架上形成有第二分隔圆台，导向骨架位于第一分隔圆台与下驱动轴之间，扶正器外套设置在上驱动轴骨架的位于柔性短节与第一分隔圆台之间的区域，推靠组件设置在导向骨架的位于第二分隔圆台与下驱动轴之间的区域，导向单元还包括设置在导向骨架上的位于第二分隔圆台与第一分隔圆台之间的惯性测量模块、电路模块以及垂直井方位扇区测量模块。

进一步地，第一分隔圆台包括靠近扶正器外套的大径段和与大径段同轴相连的小径段，导向骨架位于小径段与下驱动轴之间，导向单元还包括耦合单元，耦合单元包括位于小径段上的内耦合器和与内耦合器相对设置的位于导向骨架上的外耦合器。

进一步地，导向短节还包括与下驱动轴一体成型的钻头。

进一步地，柔性短节包括柔性短节钻铤主体和位于柔性短节钻铤主体内的方位伽马测量模块和方位扇区测量模块。

进一步地，涡轮发电机短节包括钻铤外壳和位于钻铤外壳内依次同轴相连的涡轮发电机组件、整流稳压电源模块以及指令下传解码电路模块。