[发明专利]基于空心无刷电机的连续管电控定向装置

说明书

本申请公开了连续管电控定向装置，包括由上到下依次布置的上接头(1)、电路舱体、空心电机及减速器总成、以及下接头(18)，上述部件位于装置本体内，其中，上接头(1)的下端与装置本体采用丝扣连接，下接头(18)的下端用于连接导向工具，其中，空心电机及减速器总成为上下贯通的空心结构，其中形成钻井液流道。

技术领域

本发明涉及石油、天然气钻井领域，具体的讲是一种基于空心无刷电机的连续管钻井电控定向装置。

背景技术

连续管钻井以其钻井成本低和时效高、污染小和自动化程度高等优势，被广泛应用于老井侧钻、浅层定向钻井、小井眼加深等，是目前钻井技术的一个重要发展方向，对国内老油田稳产增效具有非常重要的意义。现有的一种连续管钻井系统井底钻具组合(Bottom Hole Assembly，简称为BHA)由钻头、动力钻具、定向工具、工程/地质参数随钻测量仪器、供电与信息(双向)传输工具、安全丢手接头、其它功能接头和连续管连接器等配套工具组成，其中定向工具是连续管定向钻井的核心工具，该工具下端为可控转动接头，可直接与动力钻具上端连接，通过其转动调整动力钻具工具面以控制井眼轨迹。

连续管钻井定向工具主要有液控、电液控、电控方式三种。液控定向工具的特点是结构简单、成本较低、精度低、可控性差等；电液控定向工具需要微电机、微型泵、液压阀等部件，结构复杂，更难维护；电控定向工具可实现顺时针和逆时针全范围(360°)无任何限制地对动力钻具工具面进行调节，具有控制精度高、数据实时传输等特点。

已授权的发明专利(CN102758587B)中公开了一种连续管液控定向工具，主要是通过调节钻井液排量在工具内产生脉冲压力，该压力脉冲沿连续管内钻井液通道推动工具上的换向机构移动来实现旋转的目的。其优点是结构相对简单，主要缺点是每次旋转角度固定，不能实现工具面精确摆放，同时受到钻井液类型的限制，不能应用于两相或气相钻井液钻井和欠平衡钻井中。已公布的发明专利申请(CN103670278A)中公开了一种连续管电液机控定向工具机械系统，采用液压系统经油路通道推动活塞产生直线移动，使得换向机构产生转动，利用芯轴套筒内壁上的花键配合换向套筒实现工具锁紧。其优点是定向工具可以双向转动，工具面调整精度和可控性均较好，但缺点是结构复杂，液压组件较多，需要频繁维护。已公布的发明专利申请(CN102787804A)中公开了一种全电动复合材料连续管钻井装置及方法，提出了利用地面系统通过连续管内置电缆为井下系统提高电力和双向通讯，并控制电动马达驱动钻头转动，其中提及了改变钻头指向的导向工具，但所述的导向工具并不明确是何种类型，其具体结构也不明确。

发明内容

本申请的发明人在深入调研国外连续管定向工具的基础上，提出了一种基于空心无刷电机及减速器的定向工具。

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种适用于定向钻井的连续管电控定向装置，其优点是可双向实时调节导向马达工具面、控制精度高、便于维护。克服了现有液控定向工具可控性差、精度低以及电液控定向工具结构复杂、维护较为繁琐等不足。

本发明专利的创新性之处在于充分利用了井下工具的径向尺寸，并结合压力平衡装置，大幅提高了定向工具的输出扭矩和工作可靠性，并在电机转动轴上集成了电子制动器，以及增加了转角实时跟踪检测功能，保证了定向工具双向转动的控制精度。

根据本发明的实施例，提供了一种连续管电控定向装置，包括由上到下依次布置的上接头(1)、电路舱体、空心电机及减速器总成、以及下接头(18)，上述部件位于装置本体内，

其中，上接头(1)的下端与装置本体采用丝扣连接，下接头(18)的下端用于连接导向工具，其中，空心电机及减速器总成为上下贯通的空心结构，其中形成钻井液流道。