[发明专利]旋转导向钻井工具

说明书

技术领域：

本发明涉及一种井下定向钻井工具，属石油工程地层钻探井下工具技术领域。

背景技术

在油气井钻探中，由于受地面客观条件限制或油层分布等诸多因素的影响，需要对钻井井眼轨迹进行控制，使之沿一定方向前进，顺利钻达油气层，实现产油产气的目的，如常规定向井、水平井、分支井、多底井、三维绕障井等都需要用到定向钻井技术。

滑动定向钻井技术发展到20世纪80年代末期已趋于成熟，目前，该技术在定向钻井施工中得到普遍应用。滑动定向钻井技术采用井下动力钻具螺杆或涡轮实施定向钻井，在软到中硬地层，主要采用螺杆钻具配合有线随钻测斜仪或无线随钻测斜仪实施定向作业，在硬到极硬地层，主要采用涡轮钻具配合无线随钻测斜仪实施定向作业。从现场应用情况来看，滑动定向钻井技术工艺成熟，可靠度较高，但仍存在一些问题，归纳起来，主要有以下四点不足：一是定向钻进速度慢。定向时钻具不旋转，驱动钻头旋转的动力来自于泥浆流动时对动力钻具涡杆或涡轮产生的推力，涡杆或涡轮旋转带动钻头转动，这个力量最终由泥浆泵提供，而不能由转盘提供，使得钻头获得的破岩扭矩小，定向钻井速度较低。二是井下摩阻大时钻具难以往前滑动，即发生“托压”现象，钻压不能充分加到钻头上，定向钻进困难。三是工具面不容易稳定，影响定向施工的准确度和效率。四是定向时有一定风险，容易发生钻具粘卡等井下事故。

发明内容

本发明是针对上述定向工具存在的不足而提供一种能够提高定向钻井速度、降低定向钻井风险的旋转导向钻井工具，起到提高钻井效率、降低钻井综合成本的作用。

本发明由不旋转外套、旋转心轴、导向器、定向控制机构组成，不旋转外套为空心管状体，上、下两端为缩径段，在不旋转外套下部的外管壁上由上至下安装有导向器和固定扶正器；旋转心轴由上旋转心轴和下旋转心轴组成，上旋转心轴与不旋转外套缩径段之间设有密封圈及滚珠，上旋转心轴下部开有内卡槽，其外部通过滚珠套装有环状推体，环状推体下部为锥形推块，上部为挡块，锥形推块通过弹簧悬挂在挡块下部；下旋转心轴的中部为与上旋转心轴下部内卡槽相对应的插杆，并插接在上旋转心轴下部内卡槽内，下旋转心轴的下部通过滚珠与不旋转外套相连。

所述的导向器为滚轮导向器，由导向滚轮、滚轮轴承、滚轮支架、支架缸套、导向推块组成，滚轮支架通过支架缸套安装在不旋转外套下部的外管壁上，导向滚轮通过滚轮轴承安装在滚轮支架上，导向推块焊接在滚轮支架的内侧，滚轮支架与支架缸套之间安装有拉簧。

本发明是一种旋转导向钻井工具，其通过旋转钻进的方式进行定向作业，能有效解决滑动定向钻井工具在水平井、大位移井、大斜度井内定向钻进时速度慢、效率低的问题，起到缩短钻井周期、降低钻井综合成本的作用。使用本发明定向时，由于钻具在旋转，还能降低钻具发生粘卡的风险。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

由图1可知，本发明由不旋转外套3、旋转心轴、导向器、定向控制机构组成，不旋转外套3为空心管状体，上、下两端为缩径段，在不旋转外套3下部的外管壁上由上至下安装有导向器和固定扶正器20；旋转心轴由上旋转心轴26和下旋转心轴31组成，上旋转心轴26与不旋转外套3缩径段之间设有密封圈1及滚珠2，上旋转心轴26下部开有内卡槽29，其外部通过滚珠9套装有环状推体23，环状推体23下部为锥形推块12，上部为挡块10，锥形推块12通过弹簧11悬挂在挡块10下部；下旋转心轴31的中部为与上旋转心轴26下部内卡槽29相对应的插杆30，并插接在上旋转心轴26下部内卡槽29内，下旋转心轴31的下部通过滚珠32与不旋转外套3相连。

导向器为滚轮导向器，由导向滚轮14、滚轮轴承15、滚轮支架16、支架缸套13、导向推块24组成，滚轮支架16通过支架缸套13安装在不旋转外套3下部的外管壁上，导向滚轮14通过滚轮轴承15安装在滚轮支架16上，导向推块24焊接在滚轮支架16的内侧，滚轮支架16与支架缸套13之间安装有拉簧18。

固定扶正器20设有环形储油腔22，并开有与不旋转外套3内腔相连通的油孔19，储油腔22内安装有气囊21；不旋转外套3与旋转心轴之间的环形内腔25及储油腔22充满润滑油，气囊21预充一定压力。