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专利号: 2020102366075
申请人: 西安石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于全旋转指向式导向钻井工具的造斜率调节方法,所涉及的全旋转指向式导向钻井工具包括旋转外套(1),在旋转外套(1)内从左至右依次连接有偏心机构、导向轴(9)、传力机构、导向节关节及密封装置;偏心机构包括内偏心环(3)和外偏心环(2)以及关节轴承(8),传力机构包括球面轴承(4)和推力销(10),导向关节包括球笼壳(5)和钢球(6),密封装置包括密封件(7);内偏心环(3)安装在外偏心环(2)的偏心孔内,且通过关节轴承(8)套接在导向轴(9)左端,导向轴(9)的左端安装在关节轴承(8)中,导向轴(9)右端装有传力机构和导向关节,导向关节右端设置有密封件(7),其特征在于,内偏心环(3)和外偏心环(2)分别由独立控制的无框电机直接连接并由无框电机直接驱动,具体方法包括以下步骤:步骤一、首先由钻井工程前期已经设计好的井眼轨迹,获得井眼轨迹的节点和分节点参数,然后,根据全旋转指向式导向钻井工具导向原理与井眼轨迹的挠曲参数的约束关系,确定全旋转指向式导向钻井工具需要调节的造斜率数值;

步骤二、根据全旋转指向式导向钻井工具需要调节的造斜率数值,计算导向钻井工具造斜率调节至所需造斜率大小,内偏心环需要转动的角度,内偏心环转动的角度与导向钻井工具造斜率之间存在一定关系,导向钻井工具造斜率与导向钻具底部钻具组合BHA的结构参数有关,并且与全旋转指向式导向钻井工具导向节至偏心机构的距离有关,具体的关系表示为:式中:θ为内外偏心环偏心距之间的夹角,°;e为内、外偏心环的偏心距,mm;l3为导向关节至偏心机构的距离,m;l1为钻头至导向关节的距离,m;l2为近钻头稳定器至导向关节的距离,m;k为工具造斜率,度/30米;

步骤三、调节造斜率大小,通过电机驱动内偏心环转动角度α,完成工具造斜率大小的调节,当造斜率调节到所需值时,内偏心环立即停止旋转,保持造斜率大小稳定;

造斜率大小调节过程中,通过控制内偏心环转速控制调节造斜率大小的时间,内偏心环转动的角度和转动时间有如下关系:α=ω1t1(0°<α<=180°)

式中:α为内偏心环转动的角度;ω1为内偏心环的转速,rad/s;t1为调节造斜率大小所用时间,s;

步骤四、计算调节造斜方位,外偏心环需要转动的角度,外偏心环需要转动的角度与调节造斜率大小过程中内偏心环转动的角度α有关,外偏心环需要转动的角度为γ的大小与α有关,具体关系如下式:式中:γ为外偏心环转动角度,°;α为调节造斜率过程中内偏心环转动角度,°;

步骤五、调节造斜方位,通过电机驱动外偏心环转动角度γ,外偏心环转动方向与内偏心环转动方向相反,完成工具造斜方位的复位,当工具造斜方位复位后,外偏心环立即停止旋转,完成工具造斜率的调节;

调节造斜方位过程中,通过控制外偏心环转速控制复位造斜方位所用的时间,外偏心环转动的角度和转动时间有如下关系:γ=ω2t2(0°<γ<=180°)

式中:γ为外偏心环转动的角度,°;ω2为外偏心环的转速,rad/s;t2为复位造斜方位所用时间,s。