[其他]套筒型鉆井變向器

在審

• 申請號: 101985000003611
• 申請日: 1985-05-17
• 公開（公告）號: CN85103611B
• 公開（公告）日: 1987-02-18
• 發明（設計）人: 白家祉
• 申請（專利權）人: 石油工業部石油勘探開發科學研究院鉆井工藝
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是有效改變和控制轉盤鉆定向鉆井井眼的方位角、井斜角的多功能工具。采用裝有上、下瓦片的套筒與心軸的相對擺動，使近鉆頭處產生橫向力而有效地控制和改變井眼的方位角和井斜角。設計了專有的密封系統，避免了巖屑沖擊、卡塞及泥包等引起的工具失效，上、下瓦片是可調換的，提高了變向能力，并具增減方位、增降斜等組合功能和鐘擺鉆具打直井時增效防斜性能。

本發明是涉及石油轉盤鉆定向鉆井領域，用于有效控制或改變井眼的方位角和井斜角的多功能新型工具。

隨著石油、天然氣勘探，開采的需要，尤其是海上和水域，沼澤區域地下油氣勘探開采及某些事故井處理技術等的特殊需要，定向鉆井技術日益發展起來，定向鉆井成敗的技術關鍵就在于對不斷鉆進的井眼之方位角和井斜角的有效控制和改變。

經過長期實踐，人們對于井斜的控制，已有了不少的成功的辦法。對于方位角的有效控制，到目前為止，世界上可供工業應用的技術尚且為數不多，能推廣應用的專門工具不僅很少而且存在著各種難以克服的缺點。

如“偏心楔”，一次造斜或變方位幅度很小，需多次反復下楔，反復定向，擴孔的繁重工序，才能滿足一定的設計要求，這對于大規模的定向鉆井工程就顯得很不適宜了。

在如“弧線造斜器”，如果井壁不規則，不穩定或井眼超徑較大（這些正是鉆井工程中最普遍的現象），這就會發生鉆頭不能沿井眼母線鉆進，且軌跡是螺旋狀的異常結果，這非但不能實現定方位或變方位的技術要求，而且還會影響鉆井后續工序的進行和井的正常使用。

又如，國外也有采用“凸緣接頭式變向器”來解決定向鉆井的工程問題的，但這種工具，不僅對井下條件要求高（如井壁光滑，巖性適中，井徑穩定而適當等），而且還必須與“接管（短鉆鋌）”、“過渡接頭（異徑接頭）”、“特性軸承”等附助部件配合使用。該工具本身又是由“偏重管”、“上下凸緣接頭”組成，而起變方位作用的“上下凸緣”又得受“偏重管”的重力控制和影響，再加上“特性軸承”又容易磨損和失效，所以此種工具的成功率是極不可靠的。其變方位的技術效力也是很不確定的，井斜角大時，工具的效果就較明顯。井斜角小時，或井下情況稍事復雜時，工具效果就沒有保證。這實際上就大大削減了該工具的工程意義。

在轉盤鉆定向鉆井變方位專用工具領域中，與本發明最相關的已有技術是《Rebel Tool葉片式變方位器》。這種工具不僅被《美國油田設備綜合樣本》（本專業最有威信的出版物之一）宣稱為“用于防止或糾正方位偏差的唯一商品化的工具”，而且也為不少國外專家所公認的比較成熟的工具。（見United States Patent Office 3092188 Patented June 4，1963，INTERPAS，P.O.BOX101，The Netherlands）組成該工具的主要部件有：①帶有特形槽穴、溝道的工具體，②上下兩個葉片（槳片、爪片）;③傳動軸;④兩副對開軸承;⑤兩副安全推力軸承;⑥兩副端外側軸承等。工具全長按其直徑從6吋到12吋的不同規格，從10呎至16呎不等。由于這種工具原理結構存在著嚴重的不足，因而工具本身就固有一些難以克服的重大缺陷。這就是該工具問世以來，至今應用不廣泛的根本原因所在，歸納其缺點，突出表現以下四個方面：

1.傳動剛度差。這是由該工具的設計結構所至。固定在軸承上的傳動軸，上端順鉆具旋轉方向裝一主動葉片（上葉片），下端逆鉆具旋轉方向裝一被動葉片（下葉片），三位一體互相協動是產生偏移方位效果的核心。而工具殼體的內徑和壁厚決定了位于殼體中的傳動軸不能做得較大，但是工具的技術目的又要求盡可能地增大上下葉片之間的距離，這就必然使主、被動葉片間的傳動，是由一根細長軸來完成的。（如R〈`;;6-01`〉型該工具，傳動軸直徑為40毫米，上下葉片的安裝位置間軸的長度為1560毫米-細長比約為0.0256;R〈`;;12-01`〉型該工具，傳動軸的直徑為50毫米，上下葉片的安裝位置間軸的長度為3000毫米，細長比約為0.0167）。這樣的細長軸不可能有高剛度的力（或功）的傳遞效果，而且工具在工作時，處于受扭狀態，當井斜角較大時，傳動軸的扭矩也就更大，因之而產生的軸的扭矩變形也就隨之增大。無疑，這些現象的綜合結果-傳動剛度差就導致傳動機構的實際效力遠遠地低于理想的設計水平。特別是在要求同時完成增斜和變方位的工作情況下，此種工具就完全無能為力了。