本实用新型涉及石油工业井下工具技术领域，特别是涉及一种钻井装置。
背景技术：
在油气勘探开发作业中，钻井是非常重要的一个步骤，其通常需要耗费非常大量的时间来进行。而为了提高单井产量和油气采收率，定向井、水平井得到了广泛应用。在这种情况下，能改变钻井路径方向的定向钻井工具成为钻井作业中的重要工具之一。
在现有技术中，通常通过起、下钻来调整井下马达的弯度，或通过更换井下马达来满足不同造斜率要求，同时，通过定向工具调整井下马达的工具面角。通过这种方式难以对钻井方向进行快速而准确地定向，一般都需要作业人员经过多次调整来完成定向。这使得钻井路径非常不光滑，为后续的井下作业带来了很多困难和不便。另外，这种方式的定向效率低，增加了钻井周期，严重地影响了整个油气勘探开发作业的效率和进度。
因此，需要一种能准确地定向的钻井装置。
技术实现要素：
针对上述问题，本实用新型提出了一种能够准确地定向的钻井装置。
根据本实用新型，提出了一种钻井装置，其包括钻头，旋转器，以及连接在所述钻头和所述旋转器之间的变向器，所述变向器构造成在第一平面内调整所述钻头的朝向，所述旋转器构造成能带动所述变向器旋转。
通过这种钻井装置，旋转器能带动变向器并由此带动与变向器相连的钻头一起旋转，从而在旋转器和变向器的结合下，能够实现钻头定位到适当的朝向，由此而实现钻井装置的准确定向。在这种情况下，作业人员能够获得预期的光滑的钻井路径。同时，这种准确定向还提高了定向效率，从而有效地缩短了钻井周期、加快了整个油气勘探开发作业进度并提高了作业效率。
在一个实施例中，所述变向器包括与所述旋转器同轴相连的壳体，以及容纳于所述壳体内并与所述钻头相连的转向机构。
在一个实施例中，所述壳体的下游端构造有被所述第一平面穿过的球形内表面，以及平行于所述第一平面的平面内表面，所述转向机构构造有与所述球形内表面和所述平面内表面相匹配地配合的接合部。
在一个实施例中，所述转向机构包括套设在所述壳体内并与所述钻头连通的流通管，在所述旋转器内构造有与所述流通管连通的流体通道。
在一个实施例中，所述流通管与所述壳体的侧壁间隔开，在所述流通管与所述壳体的侧壁之间设置有弹性密封件。
在一个实施例中，所述弹性密封件的外端与所述壳体密封式配合，所述弹性密封件的内端与所述流通管密封式配合，所述外端相对于所述内端朝向上游延伸。
在一个实施例中，所述壳体包括构造有连通通道的上接头，所述连通通道与所述流体通道和所述流通管连通。
在一个实施例中，所述流通管与所述上接头相对地间隔开。
在一个实施例中，在所述流通管与所述上接头之间设置有柔性连接件。
在一个实施例中，所述柔性连接件充满所述上接头与所述流通管之间的壳体内部空间，所述柔性连接件构造有连通所述流通管与所述上接头的连通通道的通孔。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：实现钻井装置的准确定向。在这种情况下，作业人员能够获得预期的光滑的钻井路径。同时，这种准确定向还提高了定向效率，从而有效地缩短了钻井周期、加快了整个油气勘探开发作业进度并提高了作业效率。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
图1是根据本实用新型的钻井装置的一个实施例的结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本实用新型的钻井装置100的一个实施例。
如图1所示，钻井装置100包括旋转器10、钻头60以及连接旋转器10与钻头60的变向器。旋转器10能带动变向器和钻头60一起旋转。变向器本身构造成能在第一平面内调整钻头60的朝向。图1中所显示的平面即可以是这里的“第一平面”。变向器自身可带动钻头60在图1所示的第一平面内向上或向下偏斜。在旋转器10转动时，变向器和钻头60随之一起转动，第一平面也一起进行相应的转动。由此，在旋转器10和变向器的结合作用下，钻头60可朝向各个方向偏斜。
在一个实施例中，旋转器10包括外壳、设置在外壳中的旋转电机，以及与旋转电机相连的传动件。该传动件与变向器相连。由此，在旋转电机旋转时，旋转电机能带动传动件，并由此带动变向器一起旋转。旋转器10还可包括与旋转电机相连的电缆，以向旋转电机提供电能。该电缆可嵌入在旋转器10的外壳内。优选地，旋转电机的旋转速度在0.5°/s到1°/s之间。
另外，旋转器10还可包括与旋转电机相连的交互机构，作业人员能给交互机构发送用于控制电机旋转速度、旋转角度的信号，交互机构在接收到该信号后对旋转电机进行相应的调整。优选地，旋转电机的实际定向角度、实际旋转速度和实际旋转角度也可通过交互机构而传递给作业人员，以使作业人员准确而及时地得知井下作业的情况(例如，旋转是否受阻、定向是否准确等)。
在图1所示的实施例中，变向器的结构如下。变向器包括壳体以及容纳于壳体内的转向机构，转向机构与钻头相连。壳体与旋转器10中的传动件相连，又与转向机构在周向上固定。由此，传动件可以带动壳体一起旋转，并由此带动转向机构和钻头60一起旋转。
优选地，壳体包括与旋转器10的传动器相连的上接头20，以及与上接头20相连并延伸至套设在转向机构的外侧的侧壁30。侧壁30与转向机构在周向上固定。
在一个优选的实施例中，侧壁30与转向机构在周向上的固定通过下面这种结构来实现。变向器的壳体的侧壁30的下游端构造有被第一平面穿过的球形内表面。在图1中显示了第一平面处的截面，其中可以看到该下游端具有圆形轮廓。另外，该下游端还构造有与第一平面平行的平面内表面(未显示)。在如图1所示的实施例中，该平面内表面应处于平行于纸面的平面内。转向机构构造有容纳于下游端内的接合部，该接合部与球形内表面和平面内表面相匹配地配合。即，在与球形内表面配合的部分，接合部构造成相应的球形，而在与平面内表面配合的部分，接合部构造成相应的平面。由此，转向机构能以接合部为中心相对于壳体转动，并由此带动钻头60转动，使其朝向发生改变。同时，在平面内表面的作用下，转向机构仅能在第一表面内转动，由此限制了转向机构不会相对于壳体发生转动。这种设置在钻头60进行旋转钻井的情况下是尤其有利的。
如图1所示，转向机构包括连通管40。在转向机构进行转动时，其中包含的连通管40当然地会发生相应的转动偏斜。
为了不妨碍连通管40的偏斜，令连通管40与外壳的侧壁30间隔开，以为偏斜动作预留空间。如图1所示，可以在连通管40与侧壁30之间设置至少一个弹性密封件50。弹性密封件50能对连通管40的偏斜起到一定限制作用，以避免连通管40与侧壁30之间发生磕碰，并由此确保钻井装置100的结构稳定性。
另外，如图1所示，旋转器10的内部构造有流体通道11，上接头20的内部构造有连通通道21。流体通道11与连通通道21相连通，而连通通道21又与流通管40的内部通道41相连通。作业人员可向流体通道11内注入流体，该流体可通过连通通道21进入到内部通道41内。在该流体为高压钻井液的情况下，该流体可由内部通道41进入钻头60内的射流通道，并由此朝向所需的地层位置处射出高压钻井液。
在如图1所示的实施例中，上接头20的连通通道21与连通管40的内部通道41连通，然而为了不妨碍连通管40的偏斜，上接头20与连通管40间隔开。在这种情况下，优选地在侧壁30与连通管40之间设置弹性密封件50。以避免流体进入连通管40与侧壁30之间间隔开的空间内。弹性密封件50的内端51与连通管40密封配合，而外端52与侧壁30密封配合。优选地，外端52相对于内端51更向上游延伸，由此，当流体52处于弹性密封件50的上游处时，流体作用在弹性密封件50上的力能促使外端52更加贴合于侧壁30上，从而进一步提高了弹性密封件50的密封性能。例如，弹性密封件50可以是橡胶碗。
另外，还可在连通管40与上接头20之间设置柔性连接件(例如，柔性管)，以同时满足传递流体和确保连通管40能偏斜的需求。
优选地，该柔性连接件可以充满上接头20与流通管40之间的壳体内部空间，并在其中构造有与连通通道21和内部通道41相连的通孔，以允许流体通过。
应当理解的是，钻头60还可以进行旋转钻井。在一个实施例中，可以在旋转器10的上游连接另外的电机，该电机可带动旋转器10、变向器和钻头60一起旋转钻进。在另一个实施例中，旋转器10中的驱动电机即可带动变向器和钻头60一起旋转钻进。
通过上述钻井装置100，能实现钻井装置的准确定向。在这种情况下，作业人员能够获得预期的光滑的钻井路径。同时，这种准确定向还提高了定向效率，从而有效地缩短了钻井周期、加快了整个油气勘探开发作业进度并提高了作业效率。
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。