[发明专利]推靠式旋转导向钻井系统和垂直钻井系统及支撑翼肋

说明书

本申请公开了一种推靠式旋转导向钻井系统和推靠式旋转导向垂直钻井系统及支撑翼肋，支撑翼肋包括翼肋基体和强化耐磨层，其中，强化耐磨层设于翼肋基体上，翼肋基体包括跟部、过渡部、支撑部、引导部和趾部五部分，其中，跟部、过渡部、支撑部、引导部和趾部沿翼肋基体的轴线方向依次设置，且至少支撑部和引导部上设有强化耐磨层。上述支撑翼肋通过在翼肋基体上增设强化耐磨层可以提高支撑翼肋的强度和耐磨性，这样一来，在钻井过程中，可以提升支撑翼肋与井壁的接触面强度和耐磨性，从而可以提高支撑翼肋的使用寿命，进而提高旋转导向钻井的造斜率，防止卡钻风险，以更好地满足旋转导向钻井系统高造斜率、高可靠性和长工作寿命的需求。

技术领域

本申请涉及钻井系统技术领域，特别涉及一种支撑翼肋。本申请还涉及一种具有该支撑翼肋的推靠式旋转导向钻井系统和具有该支撑翼肋的推靠式旋转导向垂直钻井系统。

背景技术

旋转导向钻井技术改变了定向井钻井技术在井眼轨迹控制上传统的作业方式，其在作业效率和安全方面取得了突破性进展，尤其是在大位移定向钻井技术中发挥了显著优势：(1)井眼轨迹控制精度更高，更易调控；(2)在满足减小摩阻和扭矩的同时大幅度提高机械钻速，井眼轨迹更平滑；(3)承压能力强，抗震能力好，造斜率高，井眼净化效果好，可使定向井的水平位移大幅提高；(4)可缩短建井周期，降低综合钻井成本；(5)可应对多种特定岩性地层和海洋油气开采环境的挑战，适用于复杂油气藏中的页岩气水平井、大位移井、大斜度井、超深井、多分支井等复杂结构井。

目前，旋转导向钻井技术的核心是旋转导向钻井系统井下工具，该井下工具由导向短节、MWD模块、双向通讯和动力模块3大模块组成。其中，导向短节是旋转导向钻井系统在旋转条件下进行定向钻井时的井下决策和执行机构，作用是将转盘或顶驱扭矩传递给钻头并控制钻头侧向切削地层的侧向力大小和方向。导向短节结构复杂，工况复杂，受载复杂，其性能和寿命直接决定旋转导向钻井系统的优劣，是旋转导向钻井系统的核心部分。导向短节由旋转芯轴、不旋转外筒、导向支撑翼肋、下接头、上轴承总成、无接触传输装置、导向控制系统、液压模块、下轴承总成等主要部分构成。然而，现有推靠式旋转导向钻井系统与技术存在以下主要技术问题：其一，造斜率不高，由于目前的支撑翼肋只能微调井斜，只适用于大曲率半径井，而不适用中曲率半径井、短曲率半径井；其二，支撑翼肋在下到曲率较大的井段时易被卡失效，工作寿命短。

因此，有必要适时提供一种高造斜率、高使用寿命的支撑翼肋。

发明内容

本申请的目的是提供一种支撑翼肋，能更好地满足旋转导向钻井系统高造斜率、高可靠性和长工作寿命的需求。本申请的另一目的是提供一种具有该支撑翼肋的推靠式旋转导向钻井系统和具有该支撑翼肋的推靠式旋转导向垂直钻井系统。

为实现上述目的，本申请提供一种支撑翼肋，包括翼肋基体和设于翼肋基体上的强化耐磨层，翼肋基体包括跟部、过渡部、支撑部、引导部和趾部，跟部、过渡部、支撑部、引导部和趾部沿翼肋基体的轴线方向依次设置，且至少支撑部和引导部上设有强化耐磨层。

在一些实施例中，强化耐磨层的材质为铸造碳化钨、粘结合金、硬质合金、聚晶金刚石、PDC复合材料、合金高耐磨材料中的一种或几种，强化耐磨层的厚度为2.0mm～5.0mm。

在一些实施例中，强化耐磨层的材质为铸造碳化钨、粘结合金、硬质合金，和/或聚晶金刚石，铸造碳化钨、粘结合金、硬质合金，和/或聚晶金刚石通过无压浸渍烧结粉末冶金工艺焊于翼肋基体；或

强化耐磨层的材质为粘结合金和聚晶金刚石，粘结合金和聚晶金刚石通过硬钎焊工艺焊于翼肋基体；或

强化耐磨层的材质为粘结合金和PDC复合材料，粘结合金和PDC复合材料通过感应硬钎焊工艺焊于翼肋基体；或

强化耐磨层的材质为合金高耐磨材料，合金高耐磨材料通过CO₂气体保护焊工艺堆焊于翼肋基体。