[发明专利]井底电动钻井

说明书

本发明提供了一种井底电动钻井。该井底电动钻井包括地面部分和井下部分，地面部分包括供电系统和控制系统，井下部分包括钻具(26)和设置在钻具(26)末端的钻进机构，钻进机构包括钻头(27)、驱动机构(28)和动力控制装置(29)，驱动机构(28)与钻头(27)驱动连接，动力控制装置(29)与驱动机构(28)导电连接，用于控制驱动机构(28)的运行，控制系统与动力控制装置(29)通过电缆(24)导电连接。根据本发明的井底电动钻井，能够使得钻井钻进深度不受井深限制或者受到井深限制较小，大幅度提高钻井能力，实现钻井智能化和自动化。

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，特别是涉及一种井底电动钻井。

背景技术

伴随着油气开采逐年累计增加，油气钻井正逐步向深层、水平井、复杂地层和精准钻井发展，目前常规钻井设备最大钻深限制在7000m以内。现有机械钻井设备深层钻井难度不断增大，表现为深层钻井能力受限、机械破岩效率低、泵压高、风险大，主要原因是现有钻井机械动力源主要来自地面，伴随着钻井深度增加，钻井设备的动力从地表长距离传输至井底的过程中，衰减逐步增加，而伴随着深度增加，井底破岩能量消耗呈指数增大，钻井设备对垂向七千米以下深地层水平井钻井常常束手无策，钻长距离水平井十分困难，同时井底地质导向信号传输效率低、质量差、无线传输限制了许多井下电动设备应用，制约了深层长距离水平钻井及智能化钻井发展。目前钻井工业急需一种不受井底深度限制或者是受到井底深度限制较小的钻进技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种井底电动钻井，能够使得钻井钻进深度不受井深限制或者受到井深限制较小，大幅度提高钻井能力，实现钻井智能化和自动化。

为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种井底电动钻井，包括地面部分和井下部分，地面部分包括供电系统和控制系统，井下部分包括钻具和设置在钻具末端的钻进机构，钻进机构包括钻头、驱动机构和动力控制装置，驱动机构与钻头驱动连接，动力控制装置与驱动机构导电连接，用于控制驱动机构运行，控制系统与动力控制装置通过电缆导电连接。

优选地，井下部分还包括井筒套管，钻具和钻进机构均套设在井筒套管内或者裸眼井筒内。

优选地，驱动机构包括变频调速潜水空心轴电机。

优选地，钻具外套设有内筒，内筒上设置有电缆固定架，电缆固定在电缆固定架上。

优选地，电缆固定架为多个，多个电缆固定架沿钻具的轴向间隔设置，相邻电缆固定架上的电缆之间通过快接电插头连接。

优选地，电缆包括位于钻具外的管外部分和位于钻具内的管内部分，在管外部分和管内部分的连接位置处设置有导电滑环，管外部分和管内部分通过导电滑环导电连接。

优选地，电缆固定架与钻具之间设置有内扶正器；和/或，电缆固定架与井筒套管之间设置有外扶正器；和/或，导电滑环与驱动机构之间的钻具外套设有下扶正器。

优选地，钻具外套设有内筒，内筒与井筒套管之间设置有测转纠转器，测转纠转器包括电缆固定架，电缆固定架上设置有电缆、测转机构和纠转机构，测转机构用于测量电缆固定架相对于井筒套管的转动角度，纠转机构用于根据测转机构测得的转动角度对电缆固定架进行纠转。

优选地，纠转机构包括纠转电机和纠转轮，纠转轮设置在纠转电机的输出端，纠转轮压贴在井筒套管内壁上，并在纠转电机的驱动作用下与井筒套管内壁相互作用，带动安装架回转至初始位置。

优选地，测转机构包括测转电机和测转轮，测转轮设置在测转电机的输入端，测转轮压贴在井筒套管内壁上，并在安装架的转动作用下与井筒套管内壁相互作用，带动测转电机输入轴转动。