[发明专利]旋转导向钻井系统及其控制方法

说明书

本公开提供了一种旋转导向钻井系统，包括钻头轴、套设在钻头轴外侧的外筒和多组转向单元，转向单元用于驱动钻头轴相对于外筒发生偏转，从而改变钻头的钻井方向，外筒上设置有斜孔；旋转导向钻井系统还包括止转构件、滑动构件和驱动装置，滑动构件设置在外筒与钻头轴之间，并且滑动构件沿外筒的轴向与外筒可滑动地连接到一起；止转构件可滑动地设置在斜孔中，并且止转构件伸入外筒内的一端与滑动构件枢转连接；驱动装置设置在外筒的内侧。本公开具有上述结构的旋转导向钻井系统，能够通过驱动装置将止转构件顶出斜孔并抵接到井壁上，并使止转构件缩回斜孔与井壁分离，从而降低了旋转导向钻井系统在行进方向上的阻力。

技术领域

本公开属于钻井设备技术领域，具体提供了一种旋转导向钻井系统及其控制方法。

背景技术

旋转导向钻井系统是一项尖端自动化钻井新技术。在技术层面而言，其主流的设计方法有静态指向式、动态指向式和静态推靠式三种。

其中，静态推靠式的旋转导向钻井系统包括钻头轴、套设在钻头轴外侧的不旋转外筒和多组转向单元，转向单元用于驱动钻头轴相对于不旋转外筒发生偏转，从而改变钻头的钻井方向。为了避免不旋转外筒旋转，不旋转外筒的外侧壁上通常设置有多个肋板，以便通过肋板与井壁之间的摩擦力来限制不旋转外筒的转动。

但是，在旋转导向钻井系统钻井行进的过程中，肋板会始终与井壁产生摩擦力，给钻头的前进带来了阻力，不利于钻井作业。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有静态推靠式旋转导向钻井系统的不旋转外筒阻碍钻头前进的问题，本公开提供了一种旋转导向钻井系统及其控制方法。

在第一方面，本公开提供了一种旋转导向钻井系统，包括钻头轴、套设在前述钻头轴外侧的外筒和多组转向单元，前述转向单元用于驱动前述钻头轴相对于前述外筒发生偏转，从而改变前述钻头的钻井方向，前述外筒上设置有斜孔；前述旋转导向钻井系统还包括止转构件、滑动构件和驱动装置，前述滑动构件设置在前述外筒与前述钻头轴之间，并且前述滑动构件沿前述外筒的轴向与前述外筒可滑动地连接到一起；前述止转构件可滑动地设置在前述斜孔中，并且前述止转构件伸入前述外筒内的一端与前述滑动构件枢转连接；前述驱动装置设置在前述外筒的内侧；前述驱动装置配置成，能够驱动前述滑动构件朝靠近前述斜孔的方向移动，以使前述止转构件远离前述滑动构件的一端伸出前述斜孔并抵接到井壁上；前述驱动装置还配置成，能够驱动前述滑动构件朝远离前述斜孔的方向移动，以使前述止转构件远离前述滑动构件的一端与前述井壁分离。

可选地，前述滑动构件包括：

滑动座，其沿轴向与前述外筒滑动地连接到一起；

固定臂，其与前述滑动座固定连接或一体制成，前述固定臂与前述止转构件枢转连接。

可选地，前述外筒上设置有多个前述斜孔，并且多个前述斜孔沿前述外筒的周向等间距分布；每一个前述斜孔中都安装有一个前述止转构件。

可选地，前述止转构件与前述井壁相抵的一端设置为片状结构，前述片状结构的长度方向与前述外筒的轴向相同。

可选地，前述驱动装置是电动推杆。

在第二方面，本公开提供了一种旋转导向钻井系统的控制方法，该旋转导向钻井系统是第一方面中任一项前述的旋转导向钻井系统，每一组前述转向单元都包括设置在前述钻头轴和/或前述外筒上的翼肋和用于驱动前述翼肋的驱动单元，前述驱动单元包括电机和液压系统；前述控制方法适用于每一个前述转向单元，前述控制方法包括：

响应于接收到了改变钻井方向的指令，获取前述电机的目标转速和实际转速；

将前述目标转速和前述实际转速输入转速环控制器，以输出前述电机的目标电流；

获取前述电机的工作电流；