[发明专利]短半径可控轨迹钻井工具

说明书

本发明提供了一种短半径可控轨迹钻井工具，其包括钻头和可控柔性钻压扭矩传递管柱，可控柔性钻压扭矩传递管柱包括偏置杠杆和多个承载短节，偏置杠杆的下端与钻头固定连接，相邻两承载短节之间通过钻压扭矩偏转传递机构相铰接，位于最下方的承载短节为承载本体，承载本体上设有偏转导向机构，偏置杠杆的下部通过可控钻压扭矩偏转传递机构与承载本体的下部相铰接，且偏置杠杆与承载本体之间形成有活动间隙，偏转导向机构设于活动间隙内并位于可控钻压扭矩偏转传递机构的上方，偏转导向机构能驱动偏置杠杆摆动和/或转动。本发明可实现短‑极短半径井井眼造斜或通过短‑极短半径井段实现其延伸井段的导向钻井。

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，特别涉及一种短半径可控轨迹钻井工具。

背景技术

开采成本的控制一直以来都是石油天然气钻探所追求的目标，随着非常规油气田的开发等对钻井装备的要求越来越高，自动化、智能化的高效钻井技术已成为降低成本，提高效率主流，此外，钻探技术在地质工程领域、矿产开发领域也有大量的应用。

目前，旋转钻井设备的下部钻具组合一般是通过不同稳定器的安放位置或者其他的钻具组合关系变化来控制钻具的造斜性能，可实现旋转钻井的定向井钻具组合的极限造斜率极低，可在旋转状态下提供钻井的井下工具有旋转导向技术，一般的旋转导向造斜能力在6°/30m左右，目前国际最先进的斯伦贝谢公司的最短半径定向导向仅能达到15°/30m，在小井眼中最也不超过18°/30m。在超短半径钻井领域中，造斜曲率半径要求一般在10m～60m之间，在极短半径钻井领域中，极短半径钻井造斜曲率半径要求在小于10米的米级范围。这样可以很好的精准定位储层，避免在泥岩、盐岩等地质状况复杂的隔层实施钻井作业。此外，通过上述超短半径井段或极短半径井段完成其延伸井段的钻井，由于钻柱仍然需要实现高度的弯曲，因此也属于上述超短半径井段或极短半径井段钻井的范畴。

现有最先进的旋转导向系统先天性的无法被弯折，几乎不可能适应短半径钻井实际需求，其造斜能力以及通过弯曲井眼的能力均无在旋转钻井条件下实现转弯半径在10m～60m之间的短半径定向钻井的先例,其他有关产品也均存在无法在旋转钻井条件下实现井眼轨迹控制的功能，导致严重的拖钻压问题。

很多油气藏、或者需要流化开采的固体矿藏的开发需要大量用到钻井技术，甚至于水平井钻探技术。由于现有的定向钻井技术无法实现短半径转向，难于开发超薄储层，或在盖层中难于造斜但进入储层后又需要大曲率转向的定向井，或尽可能大限度的实现分支钻井，或在浅部地层实现大角度转弯，或通过在已有井眼中侧钻分支井以实现井旁储量的动用；现有技术中，通常采用带有弯接头的螺杆钻具钻分支井的方式实现井旁储量的动用，已有资料表明，现有的螺杆钻具定向钻井技术以及其他定向钻井技术无法超过15°/30m的造斜率。

综上所述，井眼曲率太大，现有的可控轨迹的定向井技术无法实现；井眼曲率太小，导致造斜段太长，处于转弯状态的井段会产生大量的无效进尺，经济效益差且增加了施工井段的作业难度，其他的可控轨迹钻井工具的导向性能、通过性能也无法超过18°/30m的极限，存在与上述详细说明的螺杆钻具同等的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够具有导向性能且实现短-超短半径定向钻井或通过短-超短半径井眼完成其延伸井段的定向钻井，并实现短造斜率的短半径可控轨迹钻井工具。

为达到上述目的，本发明提供了一种短半径可控轨迹钻井工具，其包括：

钻头；