CN203905810U - 一种自由空间钻井导向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自由空间钻井导向装置。复合滑动式钻井技术钻井效率低，易产生井下事故。本实用新型在钻杆靠近钻头的端部侧壁设置活塞；活塞外端设置推靠板，内端设置控制阀；控制阀具有泥浆孔，通入钻铤内腔；钻铤位于活塞后侧的节段内腔中设置测控单元，测控单元通过上支撑和下支撑固定于钻铤；井上地面设置有计算机中心和泥浆泵站，泥浆泵站接入钻铤，计算机中心和泥浆泵站的控制信号均通过信号传送器接入测控单元，测控单元与控制阀连接。本实用新型有效克服了复合滑动式钻井技术钻井的技术缺陷，能对井下钻头的路径进行自动控制，能在已进入中后期、钻采难度加大的大型油田中进一步提高采收率。

Description

一种自由空间钻井导向装置

技术领域

    本实用新型属于石油天然气开采技术领域，具体涉及一种自由空间钻井导向装置。

背景技术

石油天然气开采领域为提高开采量，除了增加钻井深度开采各个地层面的石油天然气外，还可在一个垂直井内提高各个地层面的产出量，即延伸水平地层面井深，也就是水平井和定向井（根据勘探数据确定的油层面在地层中的位置）。

世界上最早的定向井是美国于1932年采用槽式斜向器造斜配合氢氟酸测斜仪测量完成的第一口石油钻探定向井。20世纪50年代以后，导向钻井技术进入了现代导向钻井阶段。1955年，出现了井下马达，其配合弯接头进行导向钻井使导向钻井能力及效率大大提高。20世纪60年代末期出现了有线随钻测量仪器（WLM-WD），20世纪70年代末期出现了有线随钻测量仪器（MWD）。随着测量仪器水平的提高，导向钻井技术水平也得到了进一步的提高。

1983年出现了弯外壳马达，配合先进的MWD测量仪器使导向钻井的精度和灵活性得到了提高，特别是采取复合钻进方式的所谓连续导向钻井技术，使导向钻进技术水平得到了极大提高。但是，其导向钻井仍然是采用滑动钻进方式实现的，其钻井效率大大低于旋转钻进，并且还存在井眼净化差、井身质量差等问题，带来井下事故隐患。特别是为了满足勘探开发需要，特殊工艺井的难度越来越大，出现了大位移井、三维多目标井等技术，滑动导向已无法满足高难特殊工艺导向钻井的需要。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种自由空间钻井导向装置，能克服目前石油天然气开采领域“复合滑动式钻井”的技术缺陷。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种自由空间钻井导向装置，设置有钻铤和钻头，其特征在于：

钻铤靠近钻头的端部侧壁设置有垂直于钻铤的活塞；活塞外端设置有推靠板，内端设置有控制阀；控制阀具有泥浆孔，通入钻铤内腔；

钻铤位于活塞后侧的节段内腔中设置有测控单元，测控单元上、下两端分别通过上涡轮发电机和下涡轮发动机连接上支撑和下支撑，测控单元通过上支撑和下支撑固定于钻铤的 内腔；

井上地面设置有计算机中心和泥浆泵站，泥浆泵站通过钻杆接入钻铤，计算机中心和泥浆泵站的控制信号均通过信号传送器接入测控单元，测控单元与控制阀连接。

所述自由空间钻井导向装置尾端设置有发电机。

测控单元将探测到的大地坐标参数传送到计算机中心，计算机中心将决策控制信号发送到泥浆泵站和测控单元，测控单元将控制信号传送到控制阀。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型有效克服了复合滑动式钻井技术钻井的技术缺陷，定向定位误差较小，可实现大位移井和三维多目标井等技术，钻井效率高，井眼净化好、井身质量高，不易产生井下事故隐患，能对井下钻头的路径进行自动控制，在已进入中后期、钻采难度加大的大型油田中可进一步提高采收率，进尺效率可达到复合滑动式钻井技术的10-20倍。

附图说明

图1为本实用新型基本原理图。

图2为本实用新型结构图。

图3为本实用新型结构分解图。

图中，1-推靠板，2-活塞，3-控制阀，4-下支撑，5-下涡轮发动机，6-测控单元，7-上涡轮发电机，8-上支撑，9-井壁，10-钻头，11钻铤，12-发电机。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型涉及的一种自由空间钻井导向装置，设置于井下钻铤11的端部，钻头10的后侧，钻铤11靠近钻头10的端部侧壁设置有垂直于钻铤11的活塞2（可设置三个活塞，平均布设在钻铤侧壁，即间隔120°）；活塞2外端设置有推靠板1，内端设置有控制阀3；控制阀3具有泥浆孔，通入钻铤11内腔。钻铤11位于活塞2后侧的节段内腔中设置有测控单元6，测控单元6上、下两端分别通过上涡轮发电机7和下涡轮发动机5连接上支撑8和下支撑4，测控单元6通过上支撑8和下支撑4固定于钻铤11的内腔。自由空间钻井导向装置尾端设置有发电机12，给井下部件提供动力。井上地面设置有计算机中心和泥浆泵站，泥浆泵站通过钻杆接入钻铤11，计算机中心和泥浆泵站的控制信号均通过信号传送器接入测控单元6，测控单元6与控制阀3连接。

测控单元6中设置有大地坐标参数探测组件，可将探测到的大地坐标参数传送到计算机中心，使得计算机中心获得钻头在井下的运动轨迹，经计算分析，得出自动修正钻铤导向的决策控制信号，并将决策控制信号发送到泥浆泵站和测控单元6，泥浆泵站根据指示向井下钻铤输送泥浆，直至活塞2处。测控单元6接收到决策控制信号，通过调整控制阀3控制进入活塞2的泥浆，从而控制各个方向的推靠板1的推动力，达到调整钻铤方向的导向目的，令钻铤沿井眼轨迹在地层中运动。计算机中心处连接有监视器，可监控钻铤的井眼轨迹。

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种自由空间钻井导向装置，设置有钻铤（11）和钻头（10），其特征在于：

钻铤（11）靠近钻头（10）的端部侧壁设置有垂直于钻铤（11）的活塞（2）；活塞（2）外端设置有推靠板（1），内端设置有控制阀（3）；控制阀（3）具有泥浆孔，通入钻铤（11）内腔；

钻铤（11）位于活塞（2）后侧的节段内腔中设置有测控单元（6），测控单元（6）上、下两端分别通过上涡轮发电机（7）和下涡轮发动机（5）连接上支撑（8）和下支撑（4），测控单元（6）通过上支撑（8）和下支撑（4）固定于钻铤（11）的 内腔；

井上地面设置有计算机中心和泥浆泵站，泥浆泵站通过钻杆接入钻铤（11），计算机中心和泥浆泵站的控制信号均通过信号传送器接入测控单元（6），测控单元（6）与控制阀（3）连接。

2.根据权利要求1所述的一种自由空间钻井导向装置，其特征在于：

所述自由空间钻井导向装置尾端设置有发电机（12）。

3.根据权利要求2所述的一种自由空间钻井导向装置，其特征在于：

测控单元（6）将探测到的大地坐标参数传送到计算机中心，计算机中心将决策控制信号发送到泥浆泵站和测控单元（6），测控单元（6）将控制信号传送到控制阀（3）。