[发明专利]钻井定向装置

说明书

本发明涉及一种钻井定向装置，包括：驱动轴，驱动轴沿轴向方向延伸，在驱动轴的外侧面上形成有多个第一定位凸起，多个第一定位凸起在周向上彼此均匀间隔开布置，在相邻的第一定位凸起之间形成第一定位通道，在驱动轴的外侧面上还形成有多个第二定位凸起，多个第二定位凸起在周向上彼此间隔开布置，在相邻的第二定位凸起之间形成第二定位通道，多个第二定位凸起在轴向上间隔开地设置在多个第一定位凸起之下一定距离处，并在周向上与多个第一定位凸起交错一定角度布置，使得第一定位通道与第二定位通道彼此连通但在周向上错开；以及传动筒，传动筒沿轴向方向延伸，并套设在驱动轴外，在传动筒的内侧面上形成有至少一个配合凸起。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，特别是涉及一种连续管钻井定向装置。

背景技术

在连续管钻井过程中，有时需要改变钻井方向，例如为了钻斜井和水平井，或者为了绕开特定区域等。在现有技术中，通常由钻井定向工具与弯曲的底部钻具组合的配合来实现上述改向，其中钻井定向工具作为核心工具决定了井眼轨迹的控制水平。

CN105888550A公开了一种连续管钻井电液控定向工具。该工具通过螺纹式的驱动轴的转动来带动底部钻具组合进行转向和定向。然而，这种螺纹式驱动轴难以实现准确的定向，需要配合较多的位移传感器和复杂的控制算法。另外，这种螺旋式的配合本身不能实现自锁，容易出现溜滑现象。为了保证驱动轴的位置锁定，需要设置另外的锁定机构。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种钻井定向装置。通过这种钻井定向装置能消除或至少减弱上述问题中的至少一项。

根据本发明提出了一种钻井定向装置，包括：驱动轴，所述驱动轴沿轴向方向延伸，在所述驱动轴的外侧面上形成有多个第一定位凸起，所述多个第一定位凸起在周向上彼此均匀间隔开布置，在相邻的第一定位凸起之间形成第一定位通道，在所述驱动轴的外侧面上还形成有多个第二定位凸起，所述多个第二定位凸起在周向上彼此间隔开布置，在相邻的第二定位凸起之间形成第二定位通道，所述多个第二定位凸起在轴向上间隔开地设置在所述多个第一定位凸起之下一定距离处，并在周向上与所述多个第一定位凸起交错一定角度布置，使得第一定位通道与第二定位通道彼此连通但在周向上错开；以及传动筒，所述传动筒沿轴向方向延伸，并套设在所述驱动轴外，在所述传动筒的内侧面上形成有至少一个配合凸起；在所述驱动轴沿轴向移动时，通过所述传动筒的至少一个配合凸起与所述驱动轴的第一定位凸起和第二定位凸起的配合，使得所述至少一个配合凸起能在彼此错开的第一定位通道和第二定位通道之间移动，以实现传动筒的旋转。

在钻井过程中，配合凸起可以定位在第一定位通道或第二定位通道内。此时，在相邻的第一定位凸起或相邻的第二定位凸起的限定作用下，传动筒不能相对于驱动轴进行转动。由此，与传动筒相连的底部钻具组合的钻进方向不会发生变化。在需要改变钻进方向时，通过驱动轴的轴向移动而使得配合凸起离开原本所在的第一定位通道或第二定位通道，而进入到连通但在周向上错开一定角度的第二定位通道或第一定位通道内。此时，传动筒相对于驱动轴转动与第一定位通道和第二定位通道在周向上相差角度相对应的角度。通过上述结构，能够在配合凸起位于第一定位通道或第二定位通道内时有效地卡住配合凸起，从而能避免传动筒相对于驱动轴发生非预期的转动，避免“溜滑现象”。另外，通过这种第一定位凸起和第二定位凸起的两排布置，能够有效确保凸起结构的稳定性，从而确保钻井定向装置在长期使用中的运行稳定性和使用寿命。

在一个实施例中，在所述第一定位凸起的下端的第一侧设置有第一定位倾斜面，所述第一定位倾斜面的至少一部分与第二定位通道相对，以接收来自第二定位通道的配合凸起；在所述第二定位凸起的上端的第一侧形成有第二定位倾斜面，所述第二定位倾斜面的至少一部分与第一定位通道相对，以接收来自第一定位通道的配合凸起；在所述传动筒的配合凸起的上端的与第一侧相反的第二侧上形成有与所述第一定位倾斜面相配合的第一配合倾斜面，在所述配合凸起的下端的第二侧上形成有与所述第二定位倾斜面相配合的第二配合倾斜面。