[发明专利]一种柔性导向钻井工具

说明书

本发明公开了一种柔性导向钻井工具，其涉及钻井、钻孔技术领域。本发明公开的柔性导向钻井工具，通过柔性驱动钻柱和柔性驱动控制系统提高了柔性导向钻井工具的通过性，解决了极短半径井眼中的井眼轨迹控制问题；通过设置偏转导向机构，使柔性导向钻井工具在旋转钻井条件下能驱动钻头按预设方向偏转；通过多个由万向传动机构连接的承载短节实现钻井动力传递；通过将偏转导向机构和电驱动执行器分别设置于不同的功能短节内，并用柔性传动机构实现连接，最大限度缩短了导向钻进节的长度和各个万向传动机构之间的距离，解决了柔性导向钻井工具的控制问题。本发明可实现钻探短半径‑极短半径井眼或通过所述短半径‑极短半径井眼继续进行导向钻探。

技术领域

本发明涉及钻井、钻孔技术领域，特别涉及一种柔性导向钻井工具。

背景技术

对地下物质资源和空间资源进行勘探开发需要大量应用钻井技术。现有的导向钻井技术主要有井下马达导向钻井技术和旋转导向钻井技术。上述技术可达到的最大造斜率一般不超过15°/30米，均无法实现曲率半径小于60米的钻井可控轨迹短半径导向钻井。现有技术中还存在诸多无法有效控制井眼轨迹的径向或短半径钻井技术，此类技术对地下资源开发利用效果不佳。然而针对转弯半径小于10米的极短半径钻井领域，现有径向钻井技术或短半径钻井技术不具备导向功能，无法实现井眼轨迹的控制。由于目前使用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，并且无法在旋转钻井条件下实现短半径至极短半径定向钻井。现有技术中的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。上述短-极短半径钻井也包含通过所述短-极短半径井段，在短-极短半径井段的井底端继续进行导向钻井。

针对上述问题，本发明提出了有效的解决方案。即通过将电驱动执行器、液压分流装置设置于不同短节承载短节的方式减小各个承载短节的长度，以达到大幅度提高柔性导向钻井工具通过性能的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种能实现短-极短半径井眼定向钻进或通过短-极短半径井眼实现其延伸井段定向钻进的柔性导向钻井工具。

为达到上述目的，本发明提供了一种柔性导向钻井工具，其包括：

导向钻进短节，其包括钻头和导向短节，所述导向短节包括导向短节本体，所述导向短节本体上设置有偏转导向机构，所述钻头设置于所述导向钻进短节下部；

柔性驱动钻柱，能传递钻井动力，其包括多个由上至下依次连接的承载短节；相邻的所述承载短节之间通过万向传动机构传递钻井动力；所述柔性驱动钻柱内部设置有沿轴向贯通的贯通结构，能形成沿柔性驱动钻柱轴线方向的贯通空间；

柔性驱动控制系统，其包括驱动控制装置、柔性传动机构、偏转导向机构，所述柔性传动机构包括铰接接头、万向节、挠性杆/管、弹性杆/管中的任意一种或组合；所述柔性传动机构设置于所述柔性驱动钻柱内部的贯通空间中，所述驱动控制装置设置于所述导向钻进短节上方且与所述导向钻进短节至少间隔一套万向传动机构；所述驱动控制装置通过驱动所述柔性传动机构往复运动、旋转或摆动实现对偏转导向机构的控制；所述驱动控制装置能通过所述柔性传动机构跨越万向传动机构对偏转导向机构实施控制；

具体的，所述柔性传动机构“往复运动”是指沿柔性驱动钻柱的轴线方向往复运动，即向上方或下方往复运动；所述柔性传动机构“旋转”是指所述柔性传动机构以柔性驱动钻柱的轴线为旋转轴旋转；所述柔性传动机构“摆动”是指以柔性驱动钻柱的轴线为旋转轴摆动；所述万向传动机构为铰接结构和扭矩传递件形成的万向节结构，或，所述万向传动机构由铰接结构和独立万向节构成，或，所述万向传动机构为铰链式万向节，所述柔性驱动钻柱中的万向传动机构的具体实现方式类似于柔性钻杆中各个短节间的连接结构，所述万向传动机构的具体设计结构为现有技术，本发明不再赘述。