[发明专利]一种旋转导向钻井工具的偏执机构

说明书

技术领域

本发明涉及钻井工具技术领域，特别是涉及一种旋转导向钻井工具的偏执机构。 

背景技术

旋转导向钻井技术是国际上20世纪90年代发展起来的一项尖端自动化钻井新技术，它是当今世界上钻井技术发展的最高阶段——闭环自动钻井的主要内容。它的出现是世界钻井技术的一次质的飞跃。与传统的滑动导向钻井相比，旋转导向钻井技术由于井下工具一直在旋转状态下工作，因此井眼净化效果更好，井身轨迹控制精度更高，位移延伸能力更强，因此更适合于复杂油气藏中钻超深井、高难定向井、丛式井、水平井、大位移井、分支井及三维复杂结构井等特殊工艺井。 

2000年，Schlumberger的PowerDrive SRD系统引入中国境内应用，在设计井深8800m、水平位移超过7500m的南海西江油田XJ24-3-A18井6871-8610m井段中成功应用，大大提高了井身质量，避免了6871m以上井段用滑动钻井方式多次出现的断马达等井下复杂事故，大大提高了钻井效率和效益。尽管该工具的日租金高达数万美元，仍直接节约了500万元的钻井作业费用；而油田开发和后续完井、采油作业带来的间接经济效益更远远超过了直接经济效益。 

随后，我国于2001年把“调制式旋转导向钻井系统整体方案设计及关键技术研究”、“旋转导向钻井技术研究”分别被列为国家“863”前瞻性研究项目及中国石化集团公司科技攻关项目。并于2003年把“旋转导向钻井系统关键技术研究”列为国家“863”正式科技攻关项目。 

随着技术的发展和石油资源的储量减少，以及美国“页岩气革命”的成功。页岩气的巨量储存显示了它将来的开发价值。实践中陆相页岩气的开发证明了用钻井液为工作血液的石油钻机达到了技术瓶颈，并且我国西部地区缺水的状况进一步限制了这种钻机的应用，人们迫切需求一种适合我国国情的新的钻井技术。 

申请人通过对配合使用螺旋叶片与钻杆对排出岩屑的可行性分析，并于2013年申报实用新型专利：一种用于开采页岩气的钻机，专利201320212569.5，该技术方案可以应用于陆相页岩气的开采。但是这种钻机还很不完善，为了使这种钻机达到商业化运行的目的，依据目前现有技 术的发展方向和该钻机的特点进行适合该钻机的旋转导向偏执机构的研究。 

有鉴于上述现有的钻机的旋转导向偏执机构存在的缺陷，本发明人基于从事机械类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的旋转导向钻井工具的偏执机构，能够配合申请号为201320212569.5的实用新型专利：一种用于页岩气开采的钻机，使其更具有实用性。希望经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，最终创设出确具实用价值的本发明。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型结构的旋转导向钻井工具的偏执机构，所要解决的技术问题是使其特别适用于无钻井液钻机，使钻杆在旋转的情况下发生可控的偏移，带动钻头产生相应的偏转，实现井眼的轨迹控制，使得该旋转导向钻井工具更容易实现偏移及控制。 

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种旋转导向钻井工具的偏执机构，包括钻头，稳定器，第一钻杆，施力单元，十字接头，第二钻杆，第三钻杆，静止单元，，内部传动轴，调心轴承，旋转接头，其中第一钻杆、第二钻杆、第三钻杆通过十字接头相连为一体，构成万向联轴单元；内部传动轴位于钻杆的内部，其下端通过旋转接头与钻头连接；第一稳定器设置在紧靠钻头处；静止单元设置在前述钻杆与内部传动轴形成的空腔内，其下端设置在紧靠第一稳定器的位置，与钻头之间用调心轴承固定；施力单元固定在静止单元上；第二稳定器设置在远离静止单元的位置。 

本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。 

前述的一种旋转导向钻井工具的偏执机构，其中所述的万向联轴单元采用的技术方案为：第一钻杆与第二钻杆的联接端的端部呈180°设置两个通槽，前述两槽的内部具有一定的锥度；该十字接头具有与两槽同样的锥度，其伸出轴伸入前述的两槽中，防止钻杆摆动时与十字接头交涉；在第一钻杆与第二钻杆的开槽部分分别设置有固定挡块，该挡块与第一钻杆、第二钻杆固定连接；第二钻杆与第三钻杆也采用上述联接方式，从而将第一钻杆、第二钻杆、第三钻杆相连为一体。