一种导向钻井工具及其设置方法与流程

本发明属于石油钻井，具体地，涉及一种导向钻井工具以及一种导向钻井工具设置方法。

背景技术：

1、随着油气勘探开发进程的不断深入，深井、超深井勘探力度不断加大，定向井、水平井成为了常见的施工井。随着定向井、水平井、分支水平井的大量涌现，螺杆、涡轮等动力钻具在钻井过程中，不仅作为一种导向工具，而且成为复合钻井提高机械钻速的有效工具。

2、在现有技术中，复合动力钻具包括从上到下依次设置的顶驱机构、万向总成、马达驱动、传动轴总成、动力输出总成以及钻头。顶驱机构在转动的过程中能够带动万向总成、传动轴总成和动力输出总成的外壳转动。马达驱动在转动的过程中能够带动万向总成、传动轴总成的内部零件转动，进而带动钻头转动。在进行复合钻进时，顶驱机构和马达驱动同时转动，进行直线钻进。当需要进行定向钻进时，顶驱机构停止转动，使万向总成的弯曲方向朝向需要定向钻进的方向，然后启动马达驱动，使钻头转动，同时向下施加压力，使钻头能够钻进。

3、在进行定向钻进的过程中，常常因为钻进造斜率的问题而影响施工进度。目前为了提高钻具的造斜率，普遍使用缩短传动轴总成长度的方法，缩短万向总成(即钻具的弯曲点)到钻头的距离。然而为了保证传动精度，传动轴总成的长度难以有较大的缩短，收效甚微。

4、因此，如何提高钻具的造斜率，降低定向施工过程中的滑动比例，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种导向钻井工具设置方法，其能够用于弯曲点位于传动轴下方的导向钻井工具的设置，提高造斜率。

2、根据本发明，提供了一种导向钻井工具设置方法，包括步骤如下：

3、s1、测量并记录导向钻井工具的下稳定器到钻头的距离l1、弯曲点到下稳定器的距离l2以及弯曲点到上稳定器的距离l3，所述弯曲点位于所述上稳定器的下方，所述下稳定器位于所述弯曲点的下方，所述钻头位于所述下稳定器的下方；

4、s2、计算得出导向钻井工具的造斜率k与实际所需弯角γ的关系式如下：

5、

6、s3、根据实际所需弯角γ设置导向钻井工具的弯曲点的弯曲角度。

7、在一个具体的实施例中，所述导向钻井工具包括从上到下依次连接的传动轴总成、短弯总成以及动力输出总成，所述上稳定器设置在所述传动轴总成上，所述弯曲点位于所述短弯总成上，所述下稳定器设置在所述短弯总成上，所述下稳定器位于所述弯曲点的下方。

8、在一个具体的实施例中，所述短弯总成包括设有倾斜角度的弯外壳和设置在所述弯外壳内部的球齿连接轴，所述球齿连接轴的两端分别通过带有球齿的球型接触面与所述传动轴总成和动力输出总成连接。

9、在一个具体的实施例中，在所述球齿连接轴的两端均设置有凸球齿，所述凸球齿的外径大于所述球齿连接轴的外径，在所述传动轴总成和所述动力输出总成的端部均设置有用于与所述凸球齿配合的凹球齿。

10、在一个具体的实施例中，所述短弯总成还包括两个锁紧扣，所述锁紧扣套设在所述球齿连接轴上，所述锁紧扣的一端与传动轴总成或者动力输出总成连接，另一端与所述球齿连接轴凸球齿的端面抵接。

11、在一个具体的实施例中，所述锁紧扣为设置有阶梯孔的圆环，所述锁紧扣的大径部分通过螺纹连接的方式与所述传动轴总成或者动力输出总成连接，所述锁紧扣的小径部分套设在所述球齿连接轴上。

12、在一个具体的实施例中，所述锁紧扣的小径部分与所述球齿连接轴之间存在间隙。

13、在一个具体的实施例中，通过调节所述锁紧扣的小径部分与所述球齿连接轴的尺寸差值，可以调节所述球齿连接轴相对于所述传动轴总成和所述动力输出总成的倾斜角度，从而设置弯曲点的弯曲角度。

14、在一个具体的实施例中，通过调节所述锁紧扣的小径部分的厚度，可以调节所述球齿连接轴相对于所述传动轴总成和所述动力输出总成的倾斜角度，从而设置弯曲点的弯曲角度。

15、在一个具体的实施例中，所述球齿连接轴相对于所述传动轴总成和所述动力输出总成的倾斜角度大于实际所需弯角γ。

16、与现有技术相比，本申请的优点如下。

17、本发明将导向钻井工具的弯曲点转移至传动轴总成的下方，将弯曲点与钻头的距离缩短了一个传动轴的长度，弯曲点到钻头的距离越短，造斜率越大。因此本发明能够提高钻具的造斜率，提高定向钻进的效率。

18、本发明提供的导向钻井工具设置方法针对本发明的导向钻井工具，根据本发明的导向钻井工具的结构，得出造斜率和弯角的关系，之后根据实际需要的造斜率，对导向钻井工具的弯角进行设计。

技术特征：

1.一种用于导向钻井工具的设置方法，其特征在于，包括步骤如下：

2.根据权利要求1所述的用于导向钻井工具的设置方法，其特征在于，所述导向钻井工具包括从上到下依次连接的传动轴总成、短弯总成以及动力输出总成，所述上稳定器设置在所述传动轴总成上，所述弯曲点位于所述短弯总成上，所述下稳定器设置在所述短弯总成上，所述下稳定器位于所述弯曲点的下方。

3.根据权利要求2所述的用于导向钻井工具的设置方法，其特征在于，所述短弯总成包括设有倾斜角度的弯外壳和设置在所述弯外壳内部的球齿连接轴，所述球齿连接轴的两端分别通过带有球齿的球型接触面与所述传动轴总成和动力输出总成连接。

4.根据权利要求3所述的用于导向钻井工具的设置方法，其特征在于，在所述球齿连接轴的两端均设置有凸球齿，所述凸球齿的外径大于所述球齿连接轴的外径，在所述传动轴总成和所述动力输出总成的端部均设置有用于与所述凸球齿配合的凹球齿。

5.根据权利要求4所述的用于导向钻井工具的设置方法，其特征在于，所述短弯总成还包括两个锁紧扣，所述锁紧扣套设在所述球齿连接轴上，所述锁紧扣的一端与传动轴总成或者动力输出总成连接，另一端与所述球齿连接轴凸球齿的端面抵接。

6.根据权利要求5所述的用于导向钻井工具的设置方法，其特征在于，所述锁紧扣为设置有阶梯孔的圆环，所述锁紧扣的大径部分通过螺纹连接的方式与所述传动轴总成或者动力输出总成连接，所述锁紧扣的小径部分套设在所述球齿连接轴上。

7.根据权利要求6所述的用于导向钻井工具的设置方法，其特征在于，所述锁紧扣的小径部分与所述球齿连接轴之间存在间隙。

8.根据权利要求7所述的用于导向钻井工具的设置方法，其特征在于，通过调节所述锁紧扣的小径部分与所述球齿连接轴的尺寸差值，可以调节所述球齿连接轴相对于所述传动轴总成和所述动力输出总成的倾斜角度，从而设置弯曲点的弯曲角度。

9.根据权利要求7所述的用于导向钻井工具的设置方法，其特征在于，通过调节所述锁紧扣的小径部分的厚度，可以调节所述球齿连接轴相对于所述传动轴总成和所述动力输出总成的倾斜角度，从而设置弯曲点的弯曲角度。

10.根据权利要求8或9所述的用于导向钻井工具的设置方法，其特征在于，所述球齿连接轴相对于所述传动轴总成和所述动力输出总成的倾斜角度大于实际所需弯角γ。

技术总结本发明属于石油钻井技术领域，具体地，涉及一种导向钻井工具以及一种导向钻井工具设置方法。导向钻井工具设置方法包括步骤如下：S1、测量并记录导向钻井工具的下稳定器到钻头的距离L1、弯曲点到下稳定器的距离L2以及弯曲点到上稳定器的距离L3，所述弯曲点位于所述上稳定器的下方，所述下稳定器位于所述弯曲点的下方，所述钻头位于所述下稳定器的下方；S2、计算得出导向钻井工具的造斜率K与实际所需弯角γ的关系式；S3、根据实际所需弯角γ设置导向钻井工具的弯曲点的弯曲角度。本发明缩短导向钻井工具的弯曲点到钻头的距离，提高造斜率。技术研发人员：张海平,王甲昌,臧艳彬,张东清,刘建华,张仁龙,刘晓丹受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9