[发明专利]钻井旋转导向系统及旋转导向执行器

说明书

技术领域：

本发明涉及油田钻井领域钻定向井所用的旋转导向工具，尤其是 油田钻井用旋转导向系统和旋转导向执行器。

背景技术：

随着油田的开发，技术不断的发展，定向井技术是当今世界石 油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，定向钻井就是使井身沿 着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。它是由特殊井 下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特 定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。采用定向井技术可以 使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发， 能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境， 具有显著的经济效益和社会效益。

旋转导向钻井系统是定向钻井的核心。其中旋转导向钻井系统 主要由井下旋转导向钻井工具系统、双向通讯系统和地面监控系统三 大部分组成，其测试元件将测得的井眼参数通过短程通讯传输到随钻 测量仪，再由随钻测量仪将信息传输到地面。

在旋转导向钻井系统中，旋转导向工具又处于旋转导向钻井系统 核心地位，旋转导向工具是导向执行机构，是旋转导向钻井系统功能 实现的最终执行机构。旋转导向工具根据井下工程、地质、几何参数 的监测及实际需要，按已设定的程序或交互给定的指令进行井身轨迹 的控制和调整，包括井斜、方位。

现有旋转导向工具主要由3个互成120°角的液缸及活塞组成， 旋转导向工具接收由地面发出的指令，并通过稳定平台单元调控工作 液来控制分配单元中的上盘闻高压孔的位置，工作液控制分配单元将 过滤后的泥浆依次分配到某个液缸，旋转状态下液缸能够按控制指令 控制使某个活塞的伸出量，某个液缸带动某个活塞的伸出，给推板提 供推靠动力，并使该推靠力的合力方向始终保持在上盘阀高压孔所对 应的位置，在近钻头处形成拍打井壁的侧向力，通过对侧向力的大小、 方向和拍打频率的调整，可直接控制活塞改变作用在钻头上的合力或 钻具偏心度，在钻具的相应位置形成1个偏心位移矢量，使可控偏心 器偏离井眼中心线，形成1个等效弯接头，通过调整3个液缸的偏心 位移矢量，可形成不同的工具面角和弯接头弯角，从而进行导向。

现有旋转导向工具由于采用三个液缸及活塞是在同一平面，再因 钻铤内径及过液通道等因素限制，液缸及活塞的数量被限制住，这样 当某个液缸失灵时，旋转导向工具就失去一定的导向角度，进而增加 了起下钻次数，影响了钻井成本、效率和质量。同时现有旋转导向工 具由于采用工作液控制，导向不易控制，因而不易实现自动化控制导 向。

发明内容：

为了解决现有旋转导向工具液缸及活塞的数量被限制住，当某个 液缸失灵时，易失去一定的导向角和导向不易控制的问题，本发明提 供一种油田钻井旋转导向系统和旋转导向执行器，该油田钻井用旋转 导向系统在定向钻井施工中不仅能够对井身轨迹安全可靠的进行全 方位连续精确自动控制，而且精确分度不受泥浆性能影响。

本发明的技术方案是：

本发明的钻井旋转导向系统包括至少三个固定安装在钻挺内的 旋转导向执行器，所述的至少三个旋转导向执行器由下至上周向分 布，也就是说，所述至少三个旋转导向执行器在钻挺1内既有周向排 布，每个旋转导向执行器之间也存在纵向(也即钻挺轴向)上的间隔。 旋转导向执行器的个数可为3-6个，优选3、4或6个。

本发明的旋转导向执行器，包括主壳体、后壳体、密封盖和液压 执行模块、导线密封模块、电磁阀模块；所述液压执行模块包括由主 壳体与后壳体组成的活塞腔、容纳在活塞腔内的活塞；电磁阀模块用 于控制流体进出活塞腔；所述导线密封模块固定在密封盖上并包括插 接头，导线通过插接头与电磁阀模块密封连接。