[发明专利]利用变速轮系实现旋转导向功能的钻井工具

说明书

本发明公开了一种利用变速轮系实现旋转导向功能的钻井工具由上部总成、调速齿轮总成、变速齿轮总成、偏转机构和下部总成组成，上部总成前端依次为调速齿轮总成、变速齿轮总成、偏转机构、下部总成。本发明的利用变速轮系实现旋转导向功能的钻井工具通过调速齿轮总成将钻柱的转动转化为偏转机构的输入转速，利用变速齿轮总成，控制内外偏心环的的转动，实现不同偏心距的控制，从而使下部总成产生不同角度的偏转，实现旋转导向功能。本发明的利用变速轮系实现旋转导向功能的钻井工具利用钻柱自身的转动实现偏转机构的偏转，通过纯机械结构实现不同角度的导向钻进，工具内部结构组成多为各类标准件，节约了加工成本。

技术领域

本发明涉及一种用于油气井钻井工程的利用变速轮系实现旋转导向功能的钻井工具，尤其是适用于页岩气勘探开发的水平井钻井工程。

背景技术

随着常规油气资源地不断勘探开发，传统的油气资源逐渐减少，新型油气资源勘探开发逐渐成为能源战略需求的重要组成部分，尤其是煤层气、页岩气开采逐渐成为油气资源开发的主要趋势。在页岩气开采过程中，由于特殊的赋存条件，井身结构通常为大位移水平井，水平段长度较长，在水平段钻进过程中，钻柱无法为钻头提供钻压，钻柱在水平段受到的钻井摩阻较大，导致钻井过程中很难控制钻头钻进方向，容易导致井眼轨迹发生偏移，使经验偏离目标储层。

为了能够及时调整控制方位角和井斜角，通常在钻具组合中加入旋转导向工具，实时调整控制钻进方向，纠正井眼轨迹偏移方向，保证钻头能够朝着目标层位钻进。根据测井仪器采集到的井下数据，通过控制系统调节导向工具动作，实现导向钻进，保证钻头能够按照设计的井眼轨迹钻达储层。通过使用旋转导向工具，能够有效控制水平井水平段井眼轨迹的方位和井斜，保证钻头准确、快速的钻进。因此，在页岩气勘探开发过程中，旋转导向钻井工具是井下钻井技术装备的重要组成部分，使用旋转导向工具，能够完成水平段快速、准确钻进，实现页岩气资源的高效开发。

发明内容

为了探索解决背景技术中所述的稠水平井钻井过程中井眼轨迹容易偏移，井斜和方位不易控制的问题，本发明提供了一种利用变速轮系实现旋转导向功能的钻井工具。本发明的利用变速轮系实现旋转导向功能的钻井工具通过调速齿轮总成将钻柱的转动转化为偏转机构的输入转速，再利用变速齿轮总成，控制内外偏心环的的转动，实现不同偏心距的控制，从而使下部总成产生不同角度的偏转，由于变速齿轮总成可以实现多传动比控制，因此可是使工具具有导向钻进或者不导向功能，可实现不同工况条件下的使用需求。