一种旋转导向钻具的制作方法

本发明涉及石油开采设备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种旋转导向钻具。

背景技术：

石油开采过程中，需要用到旋转导向钻井系统，其主要包括设置在油井上面的钻机和设置在底下用于钻探的旋转旋转导向钻井工具，钻机通过柔性驱动轴与旋转旋转导向钻井工具上的钻头轴传动连接，从而将扭矩传递给钻头轴，钻头轴驱动钻头钻探。

在定向井作业中，为了控制钻头的钻探方向，根据井眼轨迹设计方案，需要在施工中进行増斜、降斜、扭方位等导向钻井作业。通常情况，使用mwd和螺杆钻具配合完成导向钻进作业，在导向钻井过程中，整体钻具不能旋转，严重导致钻井速度慢，增加钻井成本，更严重会导致钻井卡钻，整体钻具无法取出，井眼报废，经济损失严重。因此，本领域技术人员提供了一种旋转导向钻具，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供了一种旋转导向钻具，本旋转导向钻具通过在钻头上设置耐磨涂层，具有良好的高温耐磨性能，极大提高了钻头的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供了一种旋转导向钻具，包括：

螺杆、旋转导向钻具本体、连接杆、钻头以及控制模块；

所述螺杆的一端连接有第一驱动电机；

所述旋转导向钻具本体的一端与所述螺杆的另一端连接；

所述连接杆的一端与所述旋转导向钻具本体的另一端连接；

所述钻头通过万向节设置在所述连接杆的另一端；

其中，所述连接杆的一端设置有向其内部延伸的凹槽，所述旋转导向钻具本体的另一端设置有传动部，所述传动部位于所述凹槽内，所述传动部包括设置在所述旋转导向钻具本体另一端的第二驱动电机和设置在所述第二驱动电机的输出轴上的转动部，所述转动部与所述凹槽的内壁固定连接；

所述控制模块包括转速传感器和控制器，所述转速传感器与所述控制器电连接，所述转速传感器用于检测所述旋转导向钻具本体的转速，所述控制器用于控制所述第一驱动电机和所述第二驱动电机；

所述钻头的自由端上设置有多个凸出钻齿，所述凸出钻齿上设置有耐磨涂层。

优选的是，所述的旋转导向钻具中，所述控制器包括外壳体、设置在所述外壳体上的电容触摸屏以及设置在所述外壳体内的plc系统，所述电容触摸屏的输出端与所述plc系统的输入端电连接，所述plc系统的输出端分别与所述第一驱动电机、所述第二驱动电机的输入端连接。

优选的是，所述的旋转导向钻具中，还包括：

支撑架，其用于支撑所述第一驱动电机，所述支撑架的顶部设置有支撑平板，所述第一驱动电机设置在所述支撑平板上，所述螺杆的一端穿过所述支撑平板与所述第一驱动电机转动连接。

优选的是，所述的旋转导向钻具中，所述旋转导向钻具本体的材质为高强度合金钢，所述旋转导向钻具本体的外表面覆盖有渗氮层，所述渗氮层表面覆盖有多层气相沉积层，所述多层气相沉积层的总厚度为3～12μm。

优选的是，所述的旋转导向钻具中，所述凸出钻齿的材质为高强度高韧性硬质合金齿钢。

优选的是，所述的旋转导向钻具中，所述耐磨涂层采用粉末等离子喷焊工艺喷涂并且采用合金粉末作为填充材料。

优选的是，所述的旋转导向钻具中，所述合金粉末为ni基合金粉与wc颗粒的混合粉末，其中wc颗粒在混合粉末中的质量百分数为15～70％，并且所述耐磨涂层的厚度为1～2mm。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明所述的旋转导向钻具不仅设计合理、结构简单且成本低廉，并具有极高的推广价值；本旋转导向钻具小巧轻便，对工况的使用条件要求低，适应性强。

2、本发明所述的旋转导向钻具，当旋转钻进时，螺杆转动，旋转导向钻具本体上设置的第二驱动电机不转动，跟随螺杆进行转动，钻头也跟随旋转，完成旋转钻进过程。当导向钻进时，螺杆转动，旋转导向钻具本体通过设置的转速传感器检测自身转速，并通过控制器驱动第二驱动电机转动，转动方向和螺杆转动方向相反，速度相等，使得钻头处于停止转动状态，从而完成导向钻进。在井下通过旋转导向的使用，使得无论是旋转钻进状态还是定向钻井状态，螺杆都可以进行转动，加快钻井速度，降低钻井成本，更减少卡钻几率。

本发明所述的旋转导向钻具，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明其中一个实施例中所述的旋转导向钻具的结构示意图。

图2为本发明其中一个实施例中所述的旋转导向钻具中支撑架的结构示意图。

图3为本发明其中一个实施例中所述的旋转导向钻具中控制器的结构示意图。

图中标记：

1-螺杆；2-旋转导向钻具本体；3-连接杆；4-钻头；5-控制器；6-第一驱动电机；7-传动部；8-凸出钻齿；9-支撑架；10-支撑平板；51-外壳体；52-电容触摸屏；53-plc系统；71-第二驱动电机；72-转动部。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1～图3所示，本发明其中一个实施例中提供了一种旋转导向钻具，包括：

螺杆1、旋转导向钻具本体2、连接杆3、钻头4以及控制模块(未示出)；

所述螺杆1的一端连接有第一驱动电机6；

所述旋转导向钻具本体2的一端与所述螺杆1的另一端连接；

所述连接杆3的一端与所述旋转导向钻具本体2的另一端连接；

所述钻头4通过万向节(未示出)设置在所述连接杆3的另一端；

其中，所述连接杆3的一端设置有向其内部延伸的凹槽6，所述旋转导向钻具本体2的另一端设置有传动部7，所述传动部7位于所述凹槽6内，所述传动部7包括设置在所述旋转导向钻具本体2另一端的第二驱动电机71和设置在所述第二驱动电机71的输出轴上的转动部72，所述转动部72与所述凹槽6的内壁固定连接；

所述控制模块包括转速传感器(未示出)和控制器5，所述转速传感器与所述控制器5电连接，所述转速传感器用于检测所述旋转导向钻具本体2的转速，所述控制器5用于控制所述第一驱动电机6和所述第二驱动电机71；

所述钻头4的自由端上设置有多个凸出钻齿8，所述凸出钻齿8上设置有耐磨涂层(未示出)。

进一步地，所述控制器5包括外壳体51、设置在所述外壳体51上的电容触摸屏52以及设置在所述外壳体51内的plc系统53，所述电容触摸屏52的输出端与所述plc系统53的输入端电连接，所述plc系统53的输出端分别与所述第一驱动电机6、所述第二驱动电机71的输入端连接。

进一步地，还包括：

支撑架9，其用于支撑所述第一驱动电机6，所述支撑架9的顶部设置有支撑平板10，所述第一驱动电机6设置在所述支撑平板10上，所述螺杆1的一端穿过所述支撑平板10与所述第一驱动电机6转动连接。

进一步地，所述旋转导向钻具本体2的材质为高强度合金钢，所述旋转导向钻具本体2的外表面覆盖有渗氮层，所述渗氮层表面覆盖有多层气相沉积层，所述多层气相沉积层的总厚度为3～12μm。

进一步地，所述凸出钻齿8的材质为高强度高韧性硬质合金齿钢。

进一步地，所述耐磨涂层采用粉末等离子喷焊工艺喷涂并且采用合金粉末作为填充材料。

进一步地，所述合金粉末为ni基合金粉与wc颗粒的混合粉末，其中wc颗粒在混合粉末中的质量百分数为15～70％，并且所述耐磨涂层的厚度为1～2mm。

本发明提供的旋转导向钻具的工作原理如下：

本发明提供的旋转导向钻具，使用时，使用者通过控制器5启动第一驱动电机6，并带动螺杆1转动，当旋转钻进时，螺杆1转动，旋转导向钻具本体2上设置的第二驱动电机71不转动，跟随螺杆1进行转动，钻头4也跟随旋转，完成旋转钻进过程。当导向钻进时，螺杆1转动，旋转导向钻具本体2通过设置的转速传感器检测自身转速，转速传感器向控制器5发送反馈，并通过控制器5驱动第二驱动电机71转动，转动方向和螺杆1转动方向相反，速度相等，使得钻头4处于停止转动状态，从而完成导向钻进。在井下通过旋转导向的使用，使得无论是旋转钻进状态还是定向钻井状态，螺杆1都可以进行转动，加快钻井速度，降低钻井成本，更减少卡钻几率。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。