[发明专利]一种受控超短半径导向钻井系统及钻井方法

说明书

本发明公开了一种受控超短半径导向钻井系统及钻井方法，涉及钻井技术领域，包括依次连接的钻机、常规钻杆、柔性钻杆结构、数据中继传输短节结构、柔性马达结构、随钻测量短节结构和钻头；随钻测量短节结构用于测量井斜和方位信息；数据中继传输短节结构用于接收随钻测量短节结构测量的井斜和方位信息，并将井斜和方位信息发送至钻机；柔性钻杆结构包括至少一个柔性钻杆短节，柔性马达结构包括至少一个柔性马达。本发明的钻井方法能够进行定向钻井和复合钻井。本发明达到了超短半径定向井井眼轨迹控制和钻进提速增效的目的。

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，特别是涉及一种受控超短半径导向钻井系统及钻井方法。

背景技术

现有的超短半径定向井或超短半径水平井钻井系统或工具中均不包含柔性马达，导致在超短半径定向井或超短半径水平井钻进过程中无法随钻实时控制井眼轨迹，钻进井眼轨迹处于失控状态，无法达到设计要求；此外，由于没有井下马达，钻进过程中只能通过钻机驱动钻柱和钻头旋转破岩，钻探效率低，施工成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种受控超短半径导向钻井系统及钻井方法，解决了超短半径定向井和超短半径水平井井眼轨迹控制和钻进提速技术难题，为陆域和海域深部能源资源钻采降本增效、挖潜增产提供了解决方案。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种受控超短半径导向钻井系统，包括依次连接的钻机、常规钻杆、柔性钻杆结构、数据中继传输短节结构、柔性马达结构、随钻测量短节结构和钻头；所述随钻测量短节结构用于测量井斜和方位信息；所述数据中继传输短节结构用于接收所述随钻测量短节结构测量的井斜和方位信息，并将井斜和方位信息发送至所述钻机；所述柔性钻杆结构包括至少一个柔性钻杆短节，所述柔性马达结构包括至少一个柔性马达，相邻的所述柔性钻杆短节、相邻的所述柔性马达、所述柔性马达与所述随钻测量短节结构均分别通过一摆动结构能够实现摆动；所述常规钻杆的内部、所述柔性钻杆结构的内部、所述数据中继传输短节结构的内部、所述柔性马达结构的内部、所述随钻测量短节结构的内部和所述钻头的内部形成钻井液流动的通道。

优选地，各所述柔性马达均包括马达外壳、马达主轴、马达定子和马达转子，所述马达主轴设置在所述马达外壳的内侧，所述马达外壳和所述马达主轴转动连接，所述马达外壳的上端与所述数据中继传输短节结构连接，所述马达外壳的下端与相邻的所述马达外壳或所述随钻测量短节结构连接，所述马达主轴的下端与相邻的所述马达主轴或所述随钻测量短节结构通过一万向轴传动连接，所述马达定子设置在所述马达外壳的内壁上，所述马达转子设置在所述马达主轴的外壁，所述马达定子和所述马达转子的位置对应，所述马达定子和所述马达转子之间存在间隙。

优选地，所述马达外壳与所述马达主轴通过第一轴承结构转动连接，所述马达外壳的内侧设置有第一轴承座，所述第一轴承座开设有第一通道孔，所述第一通道孔用于钻井液的流动，所述第一轴承结构位于所述马达主轴与所述第一轴承座之间。

优选地，所述随钻测量短节结构包括随钻测量短节外壳和随钻测量短节主轴，所述随钻测量短节外壳具有弯角，所述随钻测量短节外壳设置有测量部件和信号发射器，所述测量部件用于测量井斜和方位，所述信号发射器分别与所述测量部件和所述数据中继传输短节结构电联接，所述信号发射器将所述测量部件测量的井斜和方位的信号发射至所述数据中继传输短节结构，所述随钻测量短节主轴设置在所述随钻测量短节外壳的内侧，所述随钻测量短节主轴与所述随钻测量短节外壳转动连接，所述随钻测量短节外壳的上端与所述柔性马达结构连接，所述随钻测量短节主轴的下端与所述钻头连接。

优选地，所述随钻测量短节主轴的下部设置有空腔，所述空腔的上端对应的所述随钻测量短节主轴的侧壁开设有第一通孔，所述空腔和所述第一通孔用于钻井液的流动；所述钻头内部设置有内通道，所述内通道与所述空腔连通，所述内通道用于钻井液的流动。