[发明专利]一种机械式水力喷射导向垂直钻井系统

说明书

本发明公开了一种机械式水力喷射导向垂直钻井系统，属于地质钻探的技术领域，包括钻头、机械导流单元和第二钻井液流道，所述第二钻井液流道设置在所述钻头和所述机械导流单元之间；所述钻头设置有若干喷嘴，所述喷嘴围绕钻头的轴线间隔布置，所述钻头内还设置有用于连通所述喷嘴和所述第二钻井液流道的第三钻井液流道；所述机械导流单元包括圆柱形的壳体以及设置在壳体内部的第一钻井液流道、第一出液口和偏重旋转部；所述偏重旋转部能够绕壳体的轴线自由旋转并带动第一出液口同步旋转；当壳体倾斜时，所述偏重旋转部在重力的作用下能够控制所述第一出液口的工具面角始终不变。本发明具有小体积、高可靠性的优点。

技术领域

本发明是关于地质钻探的技术领域，特别是关于一种机械式水力喷射导向垂直钻井系统。

背景技术

由于地质因素、钻具因素和工艺因素等造成的井斜问题，会对勘探开发、钻井完井、采油抽油等造成一系列的不利影响，甚至造成不可挽回的经济损失。因此，高精度的井斜控制始终是钻井工程的技术难题之一。

目前使用的主流的垂直钻井系统例如斯伦贝谢公司的产品power V、贝克休斯公司的Verti Track系统，其均采用了电子控制模块控制推靠块为代表的机械装置推靠井壁来进行钻井方向的控制。但是深地环境复杂恶劣，地质钻探每深一百米就高三度，电子控制模块所使用的各电子元器件易失效，可靠性不高。

相对而言，机械式垂直钻井系统具有高寿命、高可靠性、低成本等优势特点，目前已经在地质钻探领域中得到了应用。申请号为CN202011454301.3的中国发明专利公开了一种机械式自动垂直钻井工具，该工具具有的偏心开关能够在重力的作用下控制钻井液流向不同的空腔，进而控制不同的推块推出，推块推靠井壁实现纠斜，使钻井工具能够保持垂直钻进方向。但是额外侧向推块的设置会增大井下钻具的体积。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械式水力喷射导向垂直钻井系统，其具有小体积、高可靠性的优点。

为实现上述目的，本发明提供了一种机械式水力喷射导向垂直钻井系统，包括钻头、机械导流单元和第二钻井液流道，所述第二钻井液流道设置在所述钻头和所述机械导流单元之间；

所述钻头设置有若干喷嘴，所述喷嘴围绕钻头的轴线间隔布置，所述钻头内还设置有用于连通所述喷嘴和所述第二钻井液流道的第三钻井液流道；

所述机械导流单元包括圆柱形的壳体以及设置在壳体内部的第一钻井液流道、第一出液口和偏重旋转部，所述第一出液口位于所述第一钻井液流道的底部并与所述第二钻井液流道连通，引导所述第一钻井液流道的中的钻井液流向所述钻头低边一侧的喷嘴；所述偏重旋转部能够绕壳体的轴线自由旋转并带动第一出液口同步旋转；当壳体倾斜时，所述偏重旋转部在重力的作用下能够控制所述第一出液口的工具面角始终不变。

在本发明的一实施方式中，所述偏重旋转部包括心轴和绕所述心轴自由转动的若干堵塞柱；所述心轴设置在所述壳体内部并且与所述壳体同轴设置；所述心轴的外缘柱面与所述壳体的内侧壁间隔围合形成所述第一钻井液流道；

若干圆柱形的所述堵塞柱在所述第一钻井液流道内围绕壳体的中轴线圆周设置，所述堵塞柱不完全填充所述第一钻井液流道。

在本发明的一实施方式中，当所述壳体倾斜时，所述堵塞柱滚动至相互紧靠状态，首尾的所述堵塞柱间隔形成所述第一出液口；当所述壳体竖直时，所述堵塞柱均匀间隔布置。

在本发明的一实施方式中，所述第二钻井液流道具有用于与所述第一出液口连通的第一进液口和用于与所述第三钻井液流道连通的第二出液口；所述第一进液口、所述第二出液口与所述壳体的中轴线位于同一平面上，且所述第一进液口和所述第二出液口分别位于所述壳体的中轴线的两侧。