一种自由空间钻井导向装置制造方法
【专利摘要】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。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 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。 一种自由空间钻井导向装置
【背景技术】
[0002] 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)。
[0003] 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 商。
[0004] 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】
[0005] 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。
[0006] 本实用新型所采用的技术方案是：
[0007] -种自由空间钻井导向装置，设置有钻铤和钻头，其特征在于：
[0008] 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；
[0009] 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 钻挺的内腔；
[0010] 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。
[0011] 所述自由空间钻井导向装置尾端设置有发电机。
[0012] 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。
[0013] 本实用新型具有以下优点：
[0014] 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。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型基本原理图。
[0016] 图2为本实用新型结构图。
[0017] 图3为本实用新型结构分解图。
[0018] 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， 上润轮发电机，8-上支撑，9-井壁，10-钻头，11钻铤，12-发电机。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合【具体实施方式】对本实用新型进行详细的说明。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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。
【权利要求】
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 )。
【文档编号】E21B44/00GK203905810SQ201420008316
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】罗通, 崔琪琳, 寇小军 申请人:西安通标能源技术服务有限公司