[发明专利]双杆定向钻井系统

说明书

本公开是关于一种双杆定向钻井系统，动力钻杆的轴线和动力套管的轴线与动力头的转轴方向基本重合。支架平移装置驱动上杆机构，使得套管沿动力套管的轴线方向平移，钻杆沿动力钻杆的轴线方向平移，使得将套管与动力套管连接，钻杆与动力钻杆连接。动力套管将动力头的转动力矩和轴向力传递至套管上，从而实现钻杆与动力钻杆固定，动力钻杆将动力头的转动力矩和轴向力传递至钻杆上，从而实现钻杆与动力钻杆固定。上杆机构的平移运动减少了动力头的运动范围，保证了整体机构的小型化，并且装卸简单，工作效率高，工作强度小。

技术领域

本公开涉及钻探技术领域，具体而言，涉及一种双杆定向钻井系统。

背景技术

由于钻井系统钻进的过程中，需要不断增加钻柱的长度，因此钻井系统通常在驱动钻杆旋转的钻杆驱动机构上不断增加新的钻杆。此外，在钻杆取出的过程中，在钻杆驱动机构上不断的卸下钻杆。

然而，传统的定向钻井系统需要操作人员手动装卸钻柱，需要的操作空间大，装卸难度高，工作效率低，工作强度大。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

公开内容

本公开的目的在于克服现有钻井系统需要的操作空间大，装卸难度高，工作效率低，工作强度大的问题，提供一种双杆定向钻井系统。

根据本公开的一个方面，提供一种双杆定向钻井系统，包括机身、动力头和上杆机构，动力头和上杆机构设于机身，上杆机构可相对于机身移动，上杆机构上设有套管和钻杆；上杆机构包括支架平移装置，支架平移装置用于驱动上杆机构，以使得套管和钻杆沿动力头的转轴方向平移；动力头包括动力套管和动力钻杆，动力套管沿动力头的转轴方向设置，动力套管用于连接套管，以使得动力头的转动力矩和轴向力传递至套管；动力钻杆沿动力头的转轴方向设置，动力钻杆用于连接钻杆，以使得动力头的转动力矩和轴向力传递至钻杆。

在本公开的一个实施例中，支架平移装置包括导向结构、平移滑块和平移驱动器，导向结构固定于机身上，导向结构与动力套管或动力钻杆的轴线平行；平移滑块与导向结构滑动连接；平移驱动器一端固定于机身上，另一端与平移滑块固定连接，平移驱动器用于驱动平移滑块滑动。

在本公开的一个实施例中，上杆机构还包括上杆支架、上杆摆臂装置和摆动驱动机构，摆动驱动机构设于上杆支架上，摆动驱动机构用于为上杆摆臂装置提供摆动旋转的扭转力矩，上杆摆臂装置包括定位机构，定位机构用于限定钻杆和套管的位置。

在本公开的一个实施例中，定位机构包括第一定位部件、第二定位部件和第三定位部件，第一定位部件设于上杆支架上，第一定位部件包括第一管状本体和沿第一管状本体的径向延伸的第一环形凸出部，第一管状本体的内表面与钻杆的外表面接触，第一环形凸出部的外表面与套管的内表面接触；第二定位部件连接于第一定位部件的内表面，第二定位部件的端面与钻杆的端面接触；第三定位部件包括第二管状本体和沿第二管状本体的径向延伸的第二环形凸出部，第二管状本体与第一管状本体同轴间隔设置，第二管状本体与第二定位部件连接，第二环形凸出部的端面与套管的端面接触。

在本公开的一个实施例中，上杆机构还包括夹持机构，夹持机构包括钻杆夹持臂和套管夹持臂，钻杆夹持臂设于上杆摆臂装置上，钻杆夹持臂用于夹持钻杆；套管夹持臂设于上杆摆臂装置上，套管夹持臂用于夹持套管。

在本公开的一个实施例中，套管夹持臂包括套管第一夹爪、套管第二夹爪和套管夹紧油缸，套管第一夹爪的一端连接于上杆摆臂装置，另一端转动连接套管第二夹爪，套管夹紧油缸的一端转动连接于套管第一夹爪上，另一端转动连接于套管第二夹爪上，套管夹紧油缸用于驱动套管第一夹爪相对套管第二夹爪转动。