一种具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统的制作方法

本申请涉及石油勘探井下仪器，尤其涉及定向钻井仪器，具体涉及一种具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统。

背景技术：

1、高造斜率的旋转导向钻井技术主要包括地面监控系统、双向通讯系统、井下测控系统、井下动力系统和旋转导向工具系统五个部分，其具有钻井效率高、安全性高、井眼质量好、岩屑不易沉积、摩阻小、可以在恶劣环境和复杂的地质条件下工作的优势。

2、随着石油勘探技术的发展，对钻井技术的要求越来越高，无论是滑动钻井技术，还是常规的旋转导向钻井技术对超深井、大位移井、丛式水平井等高难度复杂定向井的高效开发都有一定的局限性，存在造斜能力偏低和施工成本过高的问题。为了解决该问题，传统技术利用旋转导向钻具可以钻成光滑的井眼，实现精确地几何导向和地质导向，同时由于可以在水平段钻进时将钻压有效地加载到钻头上，极大地增加了井孔在水平段的延伸距离，油藏的开发效率得到大幅提高。但是，目前国际上的几种旋转导向钻具为了同时实现高造斜率和高机械钻速，所采用的结构非常复杂，因此存在着成本高、可靠性差的问题。

3、为了解决现有旋转导向钻具结构复杂、成本高、可靠性差及寿命短的问题，中国发明专利cn201810744397.3公开了一种低成本高造斜率和高机械钻速的旋转导向钻井系统，其包括旋转导向钻具、井下动力钻具、mwd和lwd，旋转导向钻具的上端与井下动力钻具的下端采用螺纹连接，mwd的上端与lwd的下端采用螺纹连接，旋转导向钻具包括主轴和主轴上设置的电磁耦合传输装置，电磁耦合传输装置上设置有内环线圈和外环线圈，还包括无线短传接收短节，井下动力钻具的上端与无线短传接收短节的下端采用螺纹连接，无线短传接收短节的上端与mwd的下端采用螺纹连接；旋转导向钻具中主轴上端内部设置有发电机，发电机与电磁传输装置之间设置有下无线短传装置，下无线短传装置包括通讯线圈和接收发送电路，通讯线圈绕制于主轴上，主轴的外壁上设置有承压盖板，接收发送电路设置于承压盖板内；发电机的输出导线分别与电磁耦合传输装置的内环线圈以及主轴外壳上的下无线短传收发装置电连接；无线短传接收短节上设置有上无线短传装置，上无线短传装置包括通讯线圈和接收发送电路，通讯线圈绕制于无线短传接收短节的外壳上，外壳的外壁上设置有承压盖板，承压盖板内设置有接收发送电路。

4、上述专利文献公开的技术方案虽然解决了传统旋转导向钻具结构复杂、成本高、可靠性差及寿命短的问题，但由于旋转导向系统中需要定制特殊的电气连接方式，因此井下工作可靠性差，高造斜率和高钻速同时实现较为不易。故而，亟需提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，用以解决传统旋转导向钻井系统井下工作可靠性差的问题。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请提供一种具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，包括钻头、与钻头螺纹连接的旋转导向钻具、与旋转导向钻具通过第一磁通信连接结构进行通讯连接的无线发射短节、与无线发射短节相连的发电机短节、与发电机短节相连的螺杆和/或柔性短节、与螺杆螺纹相连的无线接收短节，以及与无线接收短节通过第二磁通信连接结构相连的mwd随钻测量系统；

4、第一磁通信连接结构与第二磁通信连接结构相同；第一磁通信连接结构包括公磁通信头、安装在公磁通信头上的公头导流套和密封筒，第一磁通信连接结构还包括母磁通信头以及安装在母磁通信头上的母头导流套；公磁通信头设置在密封筒中，母磁通信头穿入密封筒与公磁通信头适配相连。

5、上述技术方案中进一步的，第一磁通信连接结构中的公磁通信头、公头导流套和密封筒均安装在旋转导向钻具内，第一磁通信连接结构中的母磁通信头和母头导流套均安装在无线发射短节内；旋转导向钻具和无线发射短节均为具有内腔的柱状筒体结构，靠近旋转导向钻具一端的侧壁上设置环形槽，无线发射短节的端部设置与环形槽对应插接的环形卡凸。

6、进一步的，第二磁通信连接结构中的公磁通信头、公头导流套和密封筒均安装在无线接收短节内，第二磁通信连接结构中的母磁通信头和母头导流套均安装在mwd随钻测量系统内；无线接收短节和mwd随钻测量系统均为具有内腔的柱状筒体结构，靠近无线接收短节一端的侧壁上设置环形槽，mwd随钻测量系统的端部设置与环形槽对应插接的环形卡凸。

7、进一步的，发电机短节用以对无线发射短节和旋转导向钻具提供电力；发电机短节与螺杆通过双公接头连接，螺杆的一端设置接插端口，无线接收短节的一端设置与接插端口适配的接插头。

8、进一步的，发电机短节与柔性短节螺纹连接，柔性短节的一端与无线接收短节的一端螺纹连接。

9、进一步的，发电机短节与柔性短节的一端螺纹连接，柔性短节的另一端与螺杆的一端螺纹连接，螺杆的另一端与无线接收短节的一端螺纹连接。

10、进一步的，公头导流套上开设有流体通道，公头导流套与公磁通信头紧固连接，公磁通信头上安装有预紧弹簧。

11、进一步的，无线发射短节上设置用以实现地质导向的伽马传感器。

12、进一步的，旋转导向钻具上可拆卸设置有推靠块。

13、相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

14、本申请提供一种具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，包括钻头、与钻头螺纹连接的旋转导向钻具、与旋转导向钻具通过第一磁通信连接结构进行通讯连接的无线发射短节、与无线发射短节相连的发电机短节、与发电机短节相连的螺杆和/或柔性短节、与螺杆螺纹相连的无线接收短节，以及与无线接收短节通过第二磁通信连接结构相连的mwd随钻测量系统，可见，本申请采用近钻头无线跨螺杆传输技术，解决旋转导向钻具和螺杆或柔性短节采用机械式接头连接的信号传输问题，提升信号传输的可靠性，提升系统井下工作可靠性，从而实现高造斜率高机械钻速的旋转导向钻进。

技术特征：

1.一种具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，其特征在于，包括钻头(1)、与所述钻头(1)螺纹连接的旋转导向钻具(2)、与所述旋转导向钻具(2)通过第一磁通信连接结构进行通讯连接的无线发射短节(3)、与所述无线发射短节(3)相连的发电机短节(4)、与所述发电机短节(4)相连的螺杆(6)和/或柔性短节(7)、与所述螺杆(6)螺纹相连的无线接收短节(8)，以及与所述无线接收短节通过第二磁通信连接结构相连的mwd随钻测量系统(9)；

2.根据权利要求1所述的具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，其特征在于，所述第一磁通信连接结构中的公磁通信头、公头导流套和密封筒均安装在所述旋转导向钻具(2)内，所述第一磁通信连接结构中的母磁通信头和母头导流套均安装在所述无线发射短节(3)内；

3.根据权利要求2所述的具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，其特征在于，所述旋转导向钻具(2)的内腔中轴向设置所述公磁通信头，所述公磁通信头靠近环形槽的侧壁上套设所述公头导流套，所述公头导流套与所述密封筒抵接，所述密封筒安装在公头导流套的侧壁上；

4.根据权利要求1所述的具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，其特征在于，所述第二磁通信连接结构中的公磁通信头、公头导流套和密封筒均安装在所述无线接收短节(8)内，所述第二磁通信连接结构中的母磁通信头和母头导流套均安装在所述mwd随钻测量系统(9)内；

5.根据权利要求4所述的具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，其特征在于，所述无线接收短节(8)的内腔中轴向设置所述公磁通信头，所述公磁通信头靠近环形槽的侧壁上套设所述公头导流套，所述公头导流套与所述密封筒抵接，所述密封筒安装在公头导流套的侧壁上；

6.根据权利要求1所述的具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，其特征在于，所述发电机短节(4)用以对无线发射短节(3)和旋转导向钻具(2)提供电力；所述发电机短节(4)与所述螺杆(6)通过双公接头(5)连接，所述螺杆(6)的一端设置接插端口，所述无线接收短节(8)的一端设置与所述接插端口适配的接插头。

7.根据权利要求1所述的具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，其特征在于，所述发电机短节(4)与柔性短节(7)螺纹连接，所述柔性短节(7)的一端与所述无线接收短节(8)的一端螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，其特征在于，所述发电机短节(4)与所述柔性短节(7)的一端螺纹连接，所述柔性短节(7)的另一端与所述螺杆(6)的一端螺纹连接，所述螺杆(6)的另一端与所述无线接收短节(8)的一端螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，其特征在于，所述公头导流套(11)上开设有流体通道，所述公头导流套(11)与公磁通信头(10)紧固连接，所述公磁通信头(10)上安装有预紧弹簧。

10.根据权利要求1所述的具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，其特征在于，所述无线发射短节(3)上设置用以实现地质导向的伽马传感器；

技术总结
本申请公开了一种具有高造斜率和高机械钻速的旋转导向测量系统，包括钻头、与钻头螺纹连接的旋转导向钻具、与旋转导向钻具通过第一磁通信连接结构相连的无线发射短节、与无线发射短节相连的发电机短节、与发电机短节相连的螺杆和/或柔性短节、与螺杆螺纹相连的无线接收短节，以及与无线接收短节通过第二磁通信连接结构相连的MWD随钻测量系统，本申请中的磁通信连接结构包括公磁通信头和母磁通信头，当公、母磁通信头接触并压紧后，实现电源和信号同时传输；本申请采用近钻头无线跨螺杆传输技术，解决机械式接头连接信号传输问题，提升信号传输的可靠性，提升系统井下工作可靠性，从而实现高造斜率高机械钻速的旋转导向钻进。

技术研发人员：冯建宇,杨勇,王羽,张文超,郑学峰,王箭羽
受保护的技术使用者：北京六合伟业科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15