[发明专利]一种用于电驱动定向穿越的井眼轨迹控制工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电驱动定向穿越的井眼轨迹控制工具，用于管道定向穿越领域的扩孔用辅助工具，属于石油天然气钻井装置技术领域。

背景技术

在管道定向穿越中，为了解决定向穿越中大管径、长距离、复杂地层等工况时出现的扩孔动力不足、效率低、故障率高等难题，或为了解决定向穿越中信号传输失真或电缆装卸麻烦、易断裂、故障率高等问题，提出了一种电驱动定向穿越扩孔方法。电驱动定向穿越扩孔方法通过能传输动力及信号的智能钻杆(详细技术说明见专利号：ZL201410612951.4)将地面大功率强电传输到地下，驱动地下电机，地下电机再带动扩孔器进行扩孔；同时，采用载波技术能实现地面和地下信号的双向有线传输。

目前，在钻井领域或管道定向穿越领域，通常利用变径稳定器来实现井眼轨迹的控制。变径稳定器有纯机械式、机液式或机电液一体式结构，其中机电液式结构中的电指的是控制信号用弱电。变径稳定器的控制方式主要有遥控型和自控型两大类。遥控型变径稳定器又称地面遥控变径稳定器，目前多采用排量控制、投球控制、钻压控制和时间—排量联合控制等方法。自控型变径稳定器又称井下闭环控制变径稳定器，其直接在井下实现测量、反馈和执行闭环回路，以负反馈方式对控制目标自动修正以达到预定的功能。现有的变径稳定器主要基于机械力或液力进行变径操作，操作复杂；其控制信号通常采用泥浆脉冲、电磁波、声波等方式传输，传输速度慢、可靠性低。总的来说，现有变径稳定器多因结构复杂、加工难度大、控制困难、可靠性低、效率低等原因难以满足实际需要。

同样，电驱动定向穿越扩孔方法采用现有的变径稳定器进行井眼轨迹控制仍难满足施工需要。为了解决电驱动定向穿越扩孔方法井眼轨迹控制问题，本发明提出一种利用电机直接驱动翼块变径的井眼轨迹控制工具。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有井眼轨迹控制工具结构复杂、加工难度大、控制困难等问题，提供一种用于电驱动定向穿越的井眼轨迹控制工具，从而提高管道定向穿越的成孔质量、减少施工事故、降低施工成本。

本发明所采用的技术方案是：

本发明一种用于电驱动定向穿越的井眼轨迹控制工具，主要由壳体、公电接头、公电接头尾座、接线盒、电缆总成、变径模块、母电接头组成，公电接头尾座通过螺纹与公电接头连接；接线盒由插座盒、插针盒、接线盒连接螺栓、接线盒连接螺母和密封垫组成；插座盒和插针盒之间安装有密封垫，公电接头尾座、插座盒、插针盒分别通过螺纹与电缆出口接头连接；电缆总成由电缆出口接头、电缆和电机电源线组成；电缆为三线电缆，电缆一端与插针电接头连接，电缆另一端与母电接头连接，电缆出口接头紧密套在电缆端部；3根电机电源线穿过电缆出口接头与电缆实现对应相位的电连接；变径模块由电机和翼块组成，电机轴安装在翼块内部，翼块与大螺母连接；电机轴上的大螺母在电机轴上做直线运动，推动翼块径向伸出。

变径模块密封装置由翼块密封圈和密封垫组成，变径模块定位装置由定位套、电机压块、变径模块压块和变径模块压块螺钉组成；翼块密封圈安装在壳体的密封沟槽内，定位套套在电机壳和翼块外部；电机和电机压块连接，变径模块压块与壳体连接，电机压块和变径模块压块间安装有密封垫。

壳体两端为连接螺纹，壳体上钻有三个导向孔，用来安装变径模块。三个导向孔成轴向分布，同时位于三个间隔为120°的交错平面上，导向孔的一端为圆孔，用于安装翼块，与其相对应的另一端为方孔，用于容纳定位套和电机，该端壳体外表面铣成平面，平面上钻有螺纹孔，用于安装变径模块压块。

插座盒由插座板和插座电接头组成，3个插座电接头安装在插座板孔内，插座电接头两端钻孔，一端孔与公电接头输出线芯压接，另一端孔容纳插针电接头头部；插针盒由插针板和插针电接头组成，3个插针电接头安装在插针板孔内，插针电接头一端钻孔，并与电缆线芯压接，另一端为表面裸露的头部；插座盒上插座电接头和插针盒上插针电接头的布局一致。

定位套用于保证翼块沿导向孔顺利的伸出和缩回，在定位套上开有径向孔，电机电源线通过此径向孔引出。

本发明的有益效果是：本发明具有结构简单、加工容易、控制过程简单、操作容易、可靠性高的特点，能实现智能化和自动化的井眼轨迹控制，能实现实时控制，可有效缓解管道定向穿越中面临的大管径、长距离、复杂地层等工况下成孔质量低、故障率高、施工效率低、成本高等困境。

附图说明

图1是本发明一种用于电驱动定向穿越的井眼轨迹控制工具的结构示意图；

图2是图1的A-A剖面图；