CN115628010B - 一种旋转导向工具和应用其的钻井工具 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油天然气钻井技术领域，公开了一种能提高钻井导向精度的旋转导向工具和应用其的钻井工具。旋转导向工具包括外壳，其上设有安装一翼肋支撑组件的窗口，固定在外壳的第一中心贯通通道内的芯轴及固定在外壳内壁的测控组件。测控组件包括控制模块和用于将旋转导向工具在导向过程中的井眼轨迹的姿态数据实时传递给控制模块的姿态测量模块，控制模块可将姿态数据所对应的井眼轨迹与预设的井眼轨迹进行对比，并在井眼轨迹出现偏移时控制翼肋支撑组件支撑于井壁，姿态测量模块包括用于测量旋转导向工具的井斜角和工具面角的冗余加速度计系统和用于测量旋转导向工具的转速和工具面角的陀螺仪，冗余加速度计系统包括至少两个三轴重力加速度计。

Description

一种旋转导向工具和应用其的钻井工具

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井技术领域，具体涉及一种旋转导向工具和应用其的钻井工具。

背景技术

伴随着油田的生产规定年数不断被延长，我国出现了越来越多的处于中后期开采阶段的油田。越来越多的油田产油率大幅度降低，已远远不能满足产油的需求。此外，老油田油气资源多存在于边缘油气藏、超薄油气藏、复杂断块油气藏等开采难度极大地复杂地质储层中，促使井型向着位移定向井、丛式井、水平井、三维结构井等复杂井型方向发展，而常规的旋转导向钻井技术可达到的最大造斜率一般不超过15°/30米，难以满足复杂井型的应用需求，从而导致油气资源的开发效果不佳。

T型钻井技术是利用特制柔性钻具，实现极高的造斜率，将开窗、造斜、水平钻进全部在油层内完成，并沿油层走向水平钻进的一种新型钻井技术。因其轨迹剖面形似“T”，故称T型钻井技术。与常规的侧钻井技术相比，T型多分支钻井技术造斜半径小。降低无效进尺，减少钻井成本，而且还可以增加同一油层的分支数量，增加泄油面积，有效实现了老油田的高效开发。但是T型钻井技术主要通过跟踪井眼轨迹变化情况对井下钻井工具的结构适时调整，在水平井稳斜段时，钻头重力容易导致井眼轨迹出现偏离，目前的T型钻井技术难以进行实时修正，因此该技术在水平井稳斜段应用时导向精度较低。

常规的旋转导向钻井工具尺寸较大，结构较复杂，难以直接应用于T型钻井。因此，提供一种适用于T型钻井、解决井眼轨迹偏移问题的旋转导向钻井工具尤为重要。

发明内容

为了解决井眼轨迹偏移问题，以提高钻井的导向精度，本发明提出了一种旋转导向工具和应用其的钻井工具。

根据本发明的旋转导向工具，包括：具有第一中心贯通通道的外壳，外壳上开设有窗口，位于窗口处的一个翼肋支撑组件，固定在第一中心贯通通道内的芯轴，以及固定在外壳的内壁上的测控组件，其中，测控组件包括姿态测量模块和控制模块，姿态测量模块用于将旋转导向工具在导向过程中的井眼轨迹的姿态数据实时传递给控制模块，控制模块用于将姿态数据所对应的井眼轨迹与预设的井眼轨迹进行对比，并在井眼轨迹出现偏移时控制翼肋支撑组件支撑于井壁以实现井眼轨迹的纠偏，姿态测量模块包括冗余加速度计系统和一个陀螺仪，冗余加速度计系统包括两个三轴重力加速度计，三轴重力加速度计用于测量旋转导向工具所在位置的井斜角和工具面角，陀螺仪用于测量旋转导向工具所在位置的转速和工具面角。

进一步地，测控组件还包括固定安装在外壳的内壁上的电路仓，电路仓用于容纳并保护姿态测量模块与控制模块的电路板。

进一步地，翼肋支撑组件包括与窗口密封连接且位于第一中心贯通通道内的底座，和与底座弹性相接的能够相对于底座伸出和缩回的翼肋，以及用于驱动翼肋伸出的驱动组件，其中，翼肋在驱动组件的驱动下伸出底座，而在驱动组件停止工作时依靠翼肋与底座之间的弹力缩回底座内。

进一步地，底座的内壁形成有油缸，翼肋的内壁上形成有与油缸密封滑动配合的活塞，驱动组件包括与油缸相连通的柱塞泵和与柱塞泵相连通的储油箱，以及与柱塞泵相连的驱动电机，驱动电机用于驱动柱塞泵将储油箱内的液压油泵送至油缸内，以推动活塞运动。

进一步地，翼肋包括与窗口相对的水平部和位于水平部两端的弯折部，活塞连接在水平部上，以及位于活塞两侧的导向臂，底座包括与水平部相对的底板和与底板的两端相连的折弯，折弯与窗口相连，油缸连接在底板上，以及连接在油缸的两侧的第一限位臂，其中，第一限位臂滑动抵接在导向臂与弯折部之间，弯折部与折弯之间设置有复位弹簧。

进一步地，底座上形成有通孔，芯轴上形成有与通孔相连通的钻井液通孔，驱动组件包括用于泵送钻井液的泵装置。

进一步地，翼肋包括与窗口相对的水平部和位于水平部两端的弯折部，位于水平部的两侧的第一导向臂，以及位于第一导向臂之间的间隔设置的第二导向臂，底座包括与水平部相对的底板和与底板的两端相连的折弯，折弯与窗口相连，连接在底板的两侧的第一限位臂，以及连接在底板上的位于第一限位臂之间的第二限位臂，其中，第二限位臂滑动抵接在第二导向臂之间，第一限位臂滑动抵接在第一导向臂与弯折部之间，弯折部与折弯之间设置有复位弹簧。

进一步地，旋转导向工具还包括连接在外壳的一端的基座，基座用于连接外部的驱动钻柱，外壳的另一侧形成有用于连接外部的钻头的内凹结构，芯轴的两端分别通过法兰结构与基座和内凹结构固定连接。

根据本发明的钻井工具，包括上述旋转导向工具，与旋转导向工具的钻铤壳体的一端相连的钻头，与旋转导向工具的钻铤壳体的另一端相连的驱动钻柱，以及与驱动钻柱相连的柔性钻具短节。

进一步地，外壳与柔性钻具短节具有相同的外径尺寸。

与现有技术相比，本发明的旋转导向工具具有以下优点：

1）本发明的旋转导向工具通过在旋转导向工具的内部设置测控组件，使得测控组件的安装位置更靠近钻头的位置，从而有利于实现近钻头位置更准确地姿态测量。

2）本发明的旋转导向工具将测控组件中的姿态测量模块设置成包括冗余加速度计系统和一个陀螺仪，冗余加速度计系统与陀螺仪均可实现对旋转导向工具所在位置的工具面角的测量，通过将冗余加速度计系统与陀螺仪的测量数据进行融合处理，提高了工具面角测量的准确性与可靠性。

3）本发明的旋转导向工具中的冗余加速度计系统采用测量性能最优的双加速度计构型方式，即优选采用两个三轴重力加速度计，并采用自适应无迹卡尔曼滤波算法进行姿态解算，可以实现加速度计至多两个轴出现测量故障时的姿态参数测量，从而可进一步提高姿态数据测量的准确性与可靠性。

4）本发明的旋转导向工具仅设置一组翼肋支撑组件，在确保导向钻井工具的可靠性的同时，节省了旋转导向工具的外壳的内部空间，有利于其它模块的安装。同时，旋转导向工具的外壳的外径与柔性钻具短节相同，最大限度地减小了钻井工具的轴向和径向尺寸，便于旋转导向工具的外壳与柔性钻具和驱动钻柱的连接。

5）本发明的旋转导向工具提出两种导向方式实现对翼肋的支出控制。一种为钻井液驱动方式，其依靠高压钻井液的压力作为导向力，通过第二电磁阀控制钻井液通道的开关，与复位弹簧相配合控制翼肋支出与缩进，从而实现导向功能，该种方式结构简单，具有较高的可靠性；另一种为电机驱动方式，其采用电机驱动，为柱塞泵提供动力，将储油箱内的液压油泵入油缸，依靠液压油的压力推动活塞和翼肋位移；此外，储油箱和柱塞泵对称安装于芯轴外表面，当翼肋处于井眼低边位置时，储油箱位于较高位置，从而减小了柱塞泵对动力的需求，该种方式可以提供较大的导向力，导向精度更高。

6）本发明的旋转导向工具中的翼肋为平板型设计，可采用耐磨损的合金制成，两端进行弯折，翼肋放置于底座内，两端的弯折处分别设有容置槽，可以放置多组复位弹簧，借助弹簧弹力实现翼肋的收缩；同时容置槽可以限制复位弹簧过度压缩，防止弹簧晃动和损坏。

应用本发明的旋转导向工具的钻井工具具有造斜半径小，导向精度高的优点，尤其适用于T型钻井中，通过推靠井壁以驱动钻头向预设方向进行偏转，从而有效解决T型钻井水平段钻进过程中钻头重力导致的井眼轨迹偏移问题。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的旋转导向工具的结构的主视示意图；

图2为根据本发明第一实施例的旋转导向工具的结构的侧视示意图；

图3为根据本发明第二实施例的旋转导向工具的结构的主视示意图；

图4为根据本发明第二实施例的旋转导向工具的结构的侧视示意图；

图5为根据本发明实施例的钻井工具的结构示意图。

图中，1-外壳；2-翼肋支撑组件；3-芯轴；4-测控组件；5-基座；7-第二电磁阀；9-过滤网；10-第一电磁阀；11-中心贯通通道；12-窗口；13-内凹结构；14-第一凹槽；21-翼肋；22-底座；23-折弯；24-复位弹簧；25-通孔；31-中心通道；32-法兰结构；33-钻井液通孔；41-冗余加速度计系统；42-陀螺仪；43-电路仓；61-第一螺栓；62-第二螺栓；81-柱塞泵；82-驱动电机；83-储油箱；84-弹性联轴器；85-液压油通道；100-旋转导向工具；200-钻井工具；201-驱动钻柱；202-钻头；203-柔性钻具短节；211-水平部；212-弯折部；213-第二导向臂；214-导向臂；215-活塞；221-底板；222-第二限位臂；223-第一限位臂；224-油缸；231-第一折弯；232-盖体；431-第二凹槽。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。

图1至图4示出了根据本发明实施例的旋转导向工具100的结构。该旋转导向工具100可包括：具有第一中心贯通通道11的外壳1，外壳1上开设有窗口12，位于窗口12处的一个翼肋支撑组件2，固定在第一中心贯通通道11内的芯轴3，以及固定在外壳1的内壁上的测控组件4，其中，测控组件4包括姿态测量模块和控制模块，姿态测量模块用于将旋转导向工具在导向过程中的井眼轨迹的姿态数据（包括井斜角、工具面角以及工具转速等姿态参数）实时传递给控制模块，控制模块用于将姿态数据所对应的井眼轨迹与预设的井眼轨迹进行对比，并在井眼轨迹出现偏移时控制翼肋支撑组件2支撑于井壁以实现井眼轨迹的纠偏，姿态测量模块包括冗余加速度计系统41和一个陀螺仪42，冗余加速度计系统41包括至少两个三轴重力加速度计，三轴重力加速度计用于测量旋转导向工具所在位置的井斜角和工具面角，陀螺仪42用于测量旋转导向工具所在位置的转速和工具面角。

本发明实施例的旋转导向工具100在使用时，结合图5所示，旋转导向工具100连接在钻头202与驱动钻柱201之间，起到带动钻头202的旋转和导向作用，从而带动与驱动钻柱201相连的柔性钻具短节203能够以预设的井眼轨迹进行钻井。而在钻井的过程中，尤其是在水平井稳斜段时，由于钻头202自身的重力的存在，会导致实际的井眼轨迹相比于预设的井眼轨迹出现偏离，本发明实施例的旋转导向工具100通过在旋转导向工具100的内部设置测控组件4，使得测控组件4的安装位置更靠近钻头202的位置，从而有利于实现近钻头位置更准确地姿态测量。同时，本发明实施例的旋转导向工具100将测控组件4中的姿态测量模块设置成包括冗余加速度计系统41和一个陀螺仪42，冗余加速度计系统41与陀螺仪42均可实现对旋转导向工具100所在位置的工具面角的测量，通过将冗余加速度计系统41与陀螺仪42的测量数据进行融合处理，可提高工具面角测量的准确性与可靠性。另外，冗余加速度计系统41的设置使得在测量的过程中即便其中的一个三轴重力加速度计的测量出现问题，其它的三轴重力加速度计仍然可以正常工作，这就提升了冗余加速度计系统41的测量性能，从而能够进一步提升测量的准确性与可靠性。此外，三轴重力加速度计具有体积小和重量轻等特点，在预先不知道物体的运动状态时，可以通过测量空间三个坐标轴上的加速度分量来准确地测量其空间的加速度，因此能够全面准确反映物体的运动状态，以获取更准确地姿态参数，同时三轴重力加速度计的应用可以实现加速度计至多两个轴出现测量故障时的姿态参数测量，在本发明中可优选同时采用自适应无迹卡尔曼等滤波算法对姿态进行解算，可进一步提高姿态数据测量的准确性与可靠性。

优选地，姿态测量模块中的三轴重力加速度计和陀螺仪42均可采用MEMS传感器，该种传感器尺寸小，价格低廉，易于推广使用。

根据本发明，在如图1至图4所示的优选的实施例中，翼肋支撑组件2的个数为一个。也就是说，本发明实施例的旋转导向工具100中仅设置一个翼肋支撑组件2，该设置使得本发明实施例的旋转导向工具100结构更为简单，最大限度缩短了导向钻井工具的轴向尺寸，可实现小半径井眼条件下的钻井、测量及导向，通过控制翼肋支撑组件2的翼肋在偏离的方向上支出，可有效解决井眼轨迹偏移问题，例如在水平井稳斜段时，可控制翼肋支撑组件2的翼肋向井眼低边方向上支出，能有效解决钻进过程中钻头202受重力影响所导致的井眼轨迹偏移问题。

在如图1至图4所示的实施例中，测控组件4还可包括固定安装在外壳1的内壁上的电路仓43，电路仓43用于容纳并保护姿态测量模块与控制模块的电路板。姿态测量模块可将旋转导向工具100在导向过程中的井眼轨迹的姿态数据实时有线传输给控制模块，将姿态测量模块与控制模块的电路板优选密封设置在电路仓43内，可进一步提高姿态测量模块的工作性能。

优选地，如图2和图4所示，外壳1的内壁上可形成有用于固定安装电路仓43的第一凹槽14，在电路仓43上可形成有用于安装冗余加速度计系统41和陀螺仪42的第二凹槽431。

根据本发明，翼肋支撑组件2可包括与窗口12密封连接且位于第一中心贯通通道11内的底座22，和与底座22弹性相接的能够相对于底座22伸出和缩回的翼肋21，以及用于驱动翼肋21伸出的驱动组件，其中，翼肋21在驱动组件的驱动下伸出底座22，而在驱动组件停止工作时依靠翼肋21与底座22之间的弹力缩回底座22内。在该实施方式中，翼肋21正常处于收缩状态，此时翼肋21的端面可与外壳1的外表面平齐；当处于工作状态时，驱动组件可通过钻井液驱动和电机驱动两种方式实现翼肋21向外支出；在工作结束后，由于翼肋21与底座22弹性相接，该弹性可推动翼肋21恢复至初始位置。

在如图1和图2所示的优选的实施例中，驱动组件为电机驱动方式。具体地，底座22的内壁上形成有油缸224，翼肋21的内壁上形成有与油缸224密封滑动配合的活塞215，驱动组件可包括与油缸224相连通的柱塞泵81（优选为微型柱塞泵）和与柱塞泵81相连通的储油箱83，以及与柱塞泵81相连的驱动电机82，柱塞泵81和与驱动电机82可通过弹性联轴器84相连。驱动电机82用于驱动柱塞泵81将储油箱83内的液压油泵送至油缸224内，以推动活塞215运动，从而翼肋21可在活塞215的作用下向外支出。

进一步地，翼肋21可包括与窗口12相对的水平部211和位于水平部211两端的弯折部212，活塞215连接在水平部211上，以及位于活塞215两侧的导向臂214，底座22可包括与水平部211相对的底板221和与底板221的两端相连的折弯23，折弯23与窗口12相连，油缸224连接在底板221上，以及连接在油缸224的两侧的第一限位臂223，其中，第一限位臂223滑动抵接在导向臂214与弯折部212之间，弯折部212与折弯23之间设置有复位弹簧24。在该实施例中，翼肋21构造为平板型设计，在导向臂214、第一限位臂223以及弯折部212的共同作用下，可实现翼肋21相对于底座更平稳地滑动支出。

优选地，为了使翼肋受力更为平稳，可将导向臂214、第一限位臂223以及弯折部212均设置为对称布置。

在上述实施例中，复位弹簧24的设置可使得翼肋21在卸除液压油的压力作用后恢复弹性，以将翼肋21缩回底座22中恢复初始状态。复位弹簧24在初始状态下可设置预压缩力，以避免翼肋21在钻具旋转钻进时因重力和离心力的作用而在底座22内晃动，从而避免对井壁质量和工具寿命产生的不良影响。

优选地，为了便于安装，可将折弯23设置成包括与底板221的两端相连的第一折弯231和与第一折弯231相连的盖体232，第一折弯231与窗口12的内壁密封相连且平齐，盖体232可拆卸式密封盖设在第一折弯231上，复位弹簧位于弯折部212与盖体232之间。

优选地，弯折部212上可形成有用于容纳复位弹簧24的容置槽。

还优选地，活塞215的位于油缸224内的一端的端部可形成有外周凸缘，油缸224的顶端可形成有用于防止外周凸缘脱出油缸224的内周凸缘。

在如图1和图2所示的优选的实施例中，柱塞泵81与驱动电机82可固定在芯轴3的靠近底座22的一侧，储油箱83可固定在芯轴3的与柱塞泵81相对的一侧。该实施例的设置使得当翼肋21处于井眼低边位置时，储油箱83位于较高位置，从而减小了柱塞泵81对动力的需求，该设置可以提供较大的导向力，导向精度更高。同时该实施例的设置还可为驱动电机82、柱塞泵81以及储油箱83提供更适当充足的安装空间，以便于驱动电机82、柱塞泵81以及储油箱83的安装。此外，该实施例的设置还可使旋转导向工具100在相对的两个安装方向上受力更为平衡，安装结构更合理紧凑。

进一步地，为了满足上述部件的安装空间要求，可将芯轴3设计为内圆外方的筒状结构，即芯轴3的外周壁为四个平面，相对的两个平面用于分别安装驱动电机82、柱塞泵81以及储油箱83。在工作过程中，如图2所示，柱塞泵81将储油箱83内的液压油通过液压油通道85泵入油缸224，油缸224内的活塞215受到液压油压力作用向外位移，从而推动翼肋21支出；在液压油通道85中可安装有第一电磁阀10（如图2所示），用于控制通道的启闭，油缸224的顶端可设有过滤网9，用于防止液压油的污染物进入油缸224或柱塞泵81中。

在采用上述电机驱动方式的旋转导向工具100的工作过程中，通过调整驱动电机82以及第一电磁阀10的工作状态，可以控制翼肋21的伸缩量，从而提高导向的准确性。

根据本发明，在如图3和图4所示的优选的实施例中，驱动组件为钻井液驱动方式，钻井液驱动方式可利用高压钻井液推动翼肋21支出。

具体地，如图3和图4所示，底座22上可形成有通孔25，芯轴3上形成有与通孔25相连通的钻井液通孔33，驱动组件可包括用于泵送钻井液的泵装置（图中未示出）。在通孔25与钻井液通孔33的连通的通道内可设置有第二电磁阀7，控制模块可以控制第二电磁阀7的开闭。当需要翼肋21支出时，第二电磁阀7打开，高压钻井液通过钻井液通孔33进入底座22与翼肋21之间形成的液压腔内，受到钻井液压力作用，翼肋21支出，同时钻井液充满液压腔，此时关闭第二电磁阀7，液压腔内的钻井液无法回流，翼肋21可持续处于支出状态，翼肋21推靠井壁使钻头202向预设方向钻进；当不需要对钻头202方向进行调整时，减小芯轴3内的钻井液压力，同时打开第二电磁阀7，此时翼肋21受到复位弹簧24弹力的作用缩回，液压腔内的钻井液回流至芯轴3内，当翼肋21恢复至初始位置时，关闭第二电磁阀7。

在如图3和图4所示的优选地实施例中，翼肋21可包括与窗口12相对的水平部211和位于水平部211两端的弯折部212，位于水平部211的两侧的第一导向臂214，以及位于第一导向臂214之间的间隔设置的第二导向臂213，底座22可包括与水平部211相对的底板221和与底板221的两端相连的折弯23，折弯23与窗口12相连，连接在底板221的两侧的第一限位臂223，以及连接在底板221上的位于第一限位臂223之间的第二限位臂222，其中，第二限位臂222滑动抵接在第二导向臂213之间，第一限位臂223密封滑动抵接在第一导向臂214与弯折部212之间，弯折部212与折弯23之间设置有复位弹簧24。

在该实施例中，翼肋21也构造为平板型设计，在第一导向臂214、第一限位臂223以及弯折部212的共同作用下，可实现翼肋21相对于底座22更平稳地滑动支出。

优选地，为了使翼肋21受力更为平稳，可将第一导向臂214、第一限位臂223以及弯折部212均设置为对称布置。

同样地，在上述实施例中，复位弹簧24的设置可使得翼肋21在卸钻井液的压力作用后恢复弹性，以将翼肋21缩回底座22中恢复初始状态。复位弹簧24在初始状态下可设置预压缩力，以避免翼肋21在钻具旋转钻进时因重力和离心力的作用而在底座22内晃动，从而避免对井壁质量和工具寿命产生的不良影响。

优选地，为了便于安装，如图3和图4所示，同样可将折弯23设置成包括与底板221的两端相连的第一折弯231和与第一折弯231相连的盖体232，第一折弯231与窗口12的内壁密封相连且平齐，盖体232密封盖设在第一折弯231上，复位弹簧24位于弯折部212与盖体232之间。

优选地，弯折部212上可形成有用于容纳复位弹簧24的容置槽。

在采用上述钻井液驱动方式的旋转导向工具100的工作过程中，通过调整钻井液的泵送压力及第二电磁阀7的工作状态，可以控制翼肋21的伸缩量，从而提高导向的准确性。

根据本发明，在如图1至图4所示的实施例中，旋转导向工具100还可包括连接在外壳1的一端的基座5，结合图5所示，基座5用于连接外部的驱动钻柱201，外壳1的另一侧形成有用于连接外部的钻头202的内凹结构13，芯轴3的两端可分别通过法兰结构32与基座5和内凹结构13固定连接。通过该方式，使得基座5嵌入外壳1内，基座5通过第一螺栓61与外壳1固定连接，通过第二螺栓62与芯轴3的法兰结构32固定连接。芯轴3的内部设有用于流通钻井液的中心通道31，芯轴3的与基座5相连的一端的法兰盘可置于基座5的凹槽内，芯轴3的另一端的法兰可以同样的方式与内凹结构13固定连接。

如图5所示，本发明还提出了一种钻井工具200，包括上述旋转导向工具100，与旋转导向工具100的外壳1的一端相连的钻头202，与旋转导向工具100的外壳1的另一端相连的驱动钻柱201，以及与驱动钻柱201相连的柔性钻具短节203。应用本发明的旋转导向工具的钻井工具具有造斜半径小，导向精度高的优点，尤其适用于T型钻井中，通过推靠井壁以驱动钻头向预设方向进行偏转，从而有效解决T型钻井水平段钻进过程中钻头重力导致的井眼轨迹偏移问题。

在如图5所示的优选的实施例中，旋转导向工具100的外壳1与柔性钻具短节203可具有相同的外径尺寸，能有效满足小半径转向的钻井需求，同时能解决水平段钻进过程中的井眼轨迹偏移问题。

优选地，当旋转导向工具100的翼肋21初始处于收缩状态时，此状态下翼肋21的外表面优选与窗口12平齐，以减小导向钻井工具旋转钻进时的阻力，同时防止翼肋21过度磨损。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入本发明的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种旋转导向工具，其特征在于，包括：具有第一中心贯通通道的外壳，所述外壳上开设有窗口，位于所述窗口处的一个翼肋支撑组件，固定在所述第一中心贯通通道内的芯轴，以及固定在所述外壳的内壁上的测控组件，其中，所述测控组件包括姿态测量模块和控制模块，所述姿态测量模块用于将所述旋转导向工具在导向过程中的井眼轨迹的姿态数据实时传递给所述控制模块，所述控制模块用于将所述姿态数据所对应的井眼轨迹与预设的井眼轨迹进行对比，并在所述井眼轨迹出现偏移时控制所述翼肋支撑组件支撑于井壁以实现井眼轨迹的纠偏，所述姿态测量模块包括冗余加速度计系统和一个陀螺仪，所述冗余加速度计系统包括至少两个三轴重力加速度计，所述三轴重力加速度计用于测量所述旋转导向工具所在位置的井斜角和工具面角，所述陀螺仪用于测量所述旋转导向工具所在位置的转速和工具面角，其中，

所述翼肋支撑组件包括与所述窗口密封连接且位于所述第一中心贯通通道内的底座，和与所述底座弹性相接的能够相对于所述底座伸出和缩回的翼肋，以及用于驱动所述翼肋伸出的驱动组件，其中，所述翼肋在所述驱动组件的驱动下伸出所述底座，而在所述驱动组件停止工作时依靠所述翼肋与所述底座之间的弹力缩回所述底座内；

所述底座的内壁形成有油缸，所述翼肋的内壁上形成有与所述油缸密封滑动配合的活塞，所述驱动组件包括与所述油缸相连通的柱塞泵和与所述柱塞泵相连通的储油箱，以及与所述柱塞泵相连的驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述柱塞泵将所述储油箱内的液压油泵送至所述油缸内，以推动所述活塞运动；

其中，所述柱塞泵与所述驱动电机固定在所述芯轴的靠近所述底座的一侧，所述储油箱固定在所述芯轴的与所述柱塞泵相对的一侧。

2.根据权利要求1所述的旋转导向工具，其特征在于，所述测控组件还包括固定安装在外壳的内壁上的电路仓，所述电路仓用于容纳并保护姿态测量模块和控制模块的电路板。

3.根据权利要求1所述的旋转导向工具，其特征在于，所述翼肋包括与所述窗口相对的水平部和位于所述水平部两端的弯折部，所述活塞连接在所述水平部上，以及位于所述活塞两侧的导向臂，所述底座包括与所述水平部相对的底板和与所述底板的两端相连的折弯，所述折弯与所述窗口相连，所述油缸连接在所述底板上，以及连接在所述油缸的两侧的第一限位臂，其中，所述第一限位臂滑动抵接在所述导向臂与所述弯折部之间，所述弯折部与所述折弯之间设置有复位弹簧。

4.根据权利要求1或2所述的旋转导向工具，其特征在于，所述旋转导向工具还包括连接在所述外壳的一端的基座，所述基座用于连接外部的驱动钻柱，所述外壳的另一侧形成有用于连接外部的钻头的内凹结构，所述芯轴的两端分别通过法兰结构与所述基座和所述内凹结构固定连接。

5.一种钻井工具，其特征在于，包括权利要求1至4中任一项所述的旋转导向工具，与所述旋转导向工具的钻铤壳体的一端相连的钻头，与所述旋转导向工具的钻铤壳体的另一端相连的驱动钻柱，以及与所述驱动钻柱相连的柔性钻具短节。

6.根据权利要求5所述的钻井工具，其特征在于，所述外壳与所述柔性钻具短节具有相同的外径尺寸。

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