[发明专利]复杂难钻地层双推联控旋转导向钻井系统及钻井方法

说明书

本发明提供一种复杂难钻地层双推联控旋转导向钻井系统，具体属于油气钻井工程领域，该复杂难钻地层双推联控旋转导向钻井系统包括依次连接的钻头、测控提速短节、双推联控旋转导向工具、柔性短节及上部钻具组合，所述双推联控旋转导向工具包括设置在双推联控旋转导向工具两端的第一伸缩翼肋总成和第二伸缩翼肋总成，与第一伸缩翼肋总成和第二伸缩翼肋总成相连通的液控单元，与液控单元电连接的总控模块，与总控模块电连接的井眼参数测量单元，以及与液控单元、总控模块和井眼参数测量单元电连接的电源。该系统具有强造斜能力、工作寿命长、破岩速度高且可实现安全钻进等优点。

技术领域

本发明属于油气钻井工程领域，涉及一种旋转导向钻井系统及钻井方法，具体的是一种双推联控旋转导向钻井系统及钻井方法。

背景技术

实现油气井眼快速、精确延伸于地层内是钻井工程领域多年来一直研究的热点课题，也是难点问题，导向装置是实现油气井眼快速、精确延伸于地层内的关键。导向装置分为滑动导向装置及旋转导向装置，其中旋转导向钻井装置是目前实现井眼快速、精确延伸的最先进井下装置，至今为止已经形成了推靠式钻转导向钻井系统、指向式旋转导向钻井系统及复合式旋转导向钻井系统等多种类型旋转导向钻井系统，复合式旋转导向钻井系统尚待在应用中升级其结构，指向式旋转导向系统结构复杂制作成本高以及旋转芯轴由于偏置环的作用在旋转钻进过程中承受交变应力载荷，容易发生疲劳损失而产生断裂，导致整个系统的使用寿命相对较短。推靠式旋转导向系统因其结构简单，制作成本低，相比指向式系统具有较高的工作可靠性与稳定性的特点应用最为广泛。然而，现有旋转导向系统在复杂难钻地层中使用时，由于复杂难钻地层多为烁岩层，花岗岩层，燧石夹层，玄武岩层胶结致密的石灰岩层等，因此采用传统的旋转导向钻井系统往往会存在以下难点尚在攻关：（1）造斜能力有待于进一步提升；（2）导向系统在复杂地层钻进寿命仍然较短；（3）钻井钻速仍具有提升空间；（4）系统在使用时易产生卡钻等井下复杂事故。若能研制出一种强造斜能力、长工作寿命、高破岩速度且可在井下安全使用的旋转导向系统并形成配套的导向钻井方法，这将对于钻井技术进步具有重要价值，对油气资源的高效开发具有重要意义。

目前，虽有一些钻井系统为了增加造斜能力也设置有推靠翼肋，但是在遇到复杂难钻地层时还是会存在上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用于复杂难钻地层的双推联控旋转导向钻井系统，该系统具有强造斜能力、工作寿命长、破岩速度高且可实现安全钻进。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：复杂难钻地层双推联控旋转导向钻井系统，包括钻头，与钻头连接的测控提速短节，与测控提速短节连接的双推联控旋转导向工具，与双推联控旋转导向工具连接的柔性短节以及与柔性短节连接的上部钻具组合，所述双推联控旋转导向工具包括设置在双推联控旋转导向工具两端的第一伸缩翼肋总成和第二伸缩翼肋总成，与第一伸缩翼肋总成和第二伸缩翼肋总成相连通的液控单元，与液控单元电连接的总控模块，与总控模块电连接的井眼参数测量单元，以及与液控单元、总控模块和井眼参数测量单元电连接的电源。

所述第一伸缩翼肋总成设置在近钻头端，包含有多个第一伸缩翼肋单元，每个第一伸缩翼肋单元包含伸缩翼肋与液压缸，液压缸通过液压管路与液控单元相连接，当液控单元向液压缸内注入液体时，液体推动相应的伸缩翼肋径向向外运动，当伸缩翼肋推靠到井壁，会施加给双推联控旋转导向工具沿伸出去的伸缩翼肋运动方向相反方向的推力；当液压缸内的液体回流到液控单元时，相应的伸缩翼肋在井壁的压力下缩回第一伸缩翼肋总成内。

所述第二伸缩翼肋总成设置有多个第二伸缩翼肋单元，每个第二伸缩翼肋单元包含伸缩翼肋与液压缸，液压缸通过液压管路与液控单元相连接，当液控单元向液压缸内注入液体时，液体推动相应的伸缩翼肋径向向外运动，当伸缩翼肋推靠到井壁，会施加给双推联控旋转导向工具沿伸出去的伸缩翼肋运动方向相反方向的推力；当液压缸内的液体回流到液控单元时，相应的伸缩翼肋在井壁的压力下缩回第二伸缩翼肋总成内。

所述双推联控旋转导向工具靠近钻头端设置有扶正器。