CN116950567A - 一种超短半径侧钻定向用工具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超短半径侧钻定向用工具及其使用方法，涉及超短半径侧钻技术领域，包括主体组件；活动件、调整件、辅助件、移动件、连接件。本发明通过在连接杆顶端内部设置微型电机，以配合角传感器的使用，可在力的传递下，带动上方斜向杆进行倾斜，无需进行斜向杆由甬道内的一个抽出调节；且U型柱通过第一活动轴与连接杆之间进行连接，在斜向杆倾斜角较大时，斜向杆的底一端作用于U型柱的一侧端部，使其受力下移，而其另一侧的端部则受反向力上移，并作用于斜向杆上，使其结构更加稳固；而在调整角度较小时，因安装块不与甬道接触，斜向杆缺乏支撑力，可通过伸出后的移动杆插入旁侧的土壤中，确保斜向杆调节后的稳固，降低误差。

Description

一种超短半径侧钻定向用工具及其使用方法

技术领域

本发明涉及超短半径侧钻技术领域，具体是一种超短半径侧钻定向用工具及其使用方法。

背景技术

超短半径侧钻是一种钻井技术，用于在井筒弯曲的情况下进行钻井作业。通常情况下，传统的钻井技术需要在水平段或者近水平段进行作业，而SRSD则能够在井筒弯曲的位置进行钻井，在超短半径侧钻进行弯曲钻井时，需通过斜向器进行斜向定位，便于侧钻快速进行弯曲开钻。

但现有斜向器的斜向角度为固定的，放入钻井内进行斜向开钻时，斜向器无法根据开钻的弯曲角度进行自行调节，需将斜向器从钻井内拿出，更换成其他角度的斜向器，再进行弯曲开钻，过程较为繁琐，影响工作效率。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有斜向器的斜向角度为固定的，放入钻井内进行斜向开钻时，斜向器无法根据开钻的弯曲角度进行自行调节，需将斜向器从钻井内拿出，更换成其他角度的斜向器，再进行弯曲开钻，过程较为繁琐，影响工作效率的问题，提供一种超短半径侧钻定向用工具及其使用方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超短半径侧钻定向用工具，包括主体组件；

活动件，所述活动件活动连接于所述主体组件内部；

调整件，所述调整件设置于所述主体组件内部；

辅助件，所述辅助件套接于所述主体组件上方内部；

移动件，所述移动件设置于所述主体组件内部；

连接件，所述连接件活动连接于所述移动件顶端。

通过在主体组件上设置活动件与调整件来对斜向杆进行角度调节，同时在斜向杆左侧设置辅助件，来对调节后的斜向杆进行一定程度的固定，便于侧钻进行弯曲钻井，且移动件与连接件可在斜向杆调节时从旁进行辅助，对其进行一定程度的保护。

作为本发明再进一步的方案：所述主体组件包括斜向杆、连接于斜向杆下方的连接杆、设置于连接杆外围的甬道。

通过斜向杆用于侧钻弯曲开钻；连接杆用于对斜向杆进行连接支撑；甬道为开钻后的土壤通道。

作为本发明再进一步的方案：所述活动件包括活动连接于连接杆顶端内部的U型柱、用于U型柱两侧与连接杆之间连接的第一活动轴；

所述连接杆的顶端内部为开设的活动槽；

所述U型柱的两侧通过安装杆相连接，且安装杆两端与第一活动轴连接。

通过设置的安装杆，将U型柱内两侧连接，对其进行结构的一个强化，第一活动轴则将U型柱与连接杆之间活动连接，以在进行斜向杆的角调节中，可通过其一端受力后的下移，使其另一端上移，并作用于斜向杆上，对斜向杆施加抵触的力，保证斜向杆结构的稳固性，以避免调节合适倾角后的斜向杆发生角偏移。

作为本发明再进一步的方案：所述调整件包括连接于斜向杆底部中央的活动块、贯穿于活动块内部的第二活动轴；

所述第二活动轴在活动块两端设置贯穿口，且第二活动轴两端通过连接块与活动槽内侧壁的上方相连接；

右侧所述连接块上设有微型电机，左侧所述连接块上设有角传感器，且微型电机、角传感器的内端分别贯穿连接块与第二活动轴的端部连接。

通过在斜向杆底部设置活动块，且活动块通过第二活动轴与连接块相连接，在受控的微型电机提供调节所需动力，并在角传感器的配合使用下，可对活动块进行力的传递，并作用于斜向杆，以进行斜向杆所需角度的精准调节控制，微型电机型号为RF-370CA-15370，左侧角传感器型号为IMSXY。

作为本发明再进一步的方案：所述辅助件包括连接于斜向杆顶端左侧的安装块、套接于斜向杆左侧的三组液压缸、活动连接于液压缸前端的移动杆；

所述移动杆延伸一部分至液压缸内部，且移动杆前端为圆锥状。

通过在斜向杆左侧顶端设置安装块，对于斜向杆的角度调节范围为0°-15度，在调节角度为15°时，即安装块与甬道内部的土壤接触时，下方的移动杆便不会伸出，在调节的角度小于15°时，即安装块与甬道内部土壤无接触时，受控的液压缸对移动杆施加前移的力，移动杆从液压缸内部伸出，插入侧边的土壤内，对调整角度后的斜向杆进行稳固支撑，移动杆前端设置为圆锥状，便于移动杆插入土壤内。

作为本发明再进一步的方案：所述移动件包括连接于连接杆顶端前后边缘处的固定杆、套接于固定杆顶端的伸缩杆；

所述伸缩杆延伸一部分至固定杆内部，且固定杆的一端活动插接在连接杆上开设的安装槽内。

通过在连接杆顶端设置固定杆，固定杆顶端设置伸缩杆与顶部的连接件连接，便于连接架通过下方的固定杆、伸缩杆进行收纳放置，通过伸缩杆对调整时的斜向杆来调整合适的防护辅助范围；且连接杆内部设置安装槽，便于固定杆伸缩至安装槽内，进行收纳放置。

作为本发明再进一步的方案：所述连接件包括活动连接于伸缩杆顶端前方的旋转杆、设置于旋转杆前端的活动杆、连接于活动杆前方的辅助块；

所述旋转杆通过其中一个第三活动轴与活动杆相连接。

通过设置辅助块对调整时的斜向杆进行一定范围内的导向作用，同时辅助块与后端活动杆通过第三活动轴与旋转杆进行连接，便于活动杆带动辅助块进行左右移动。

作为本发明再进一步的方案：所述伸缩杆通过另一个第三活动轴与旋转杆相连接，且第三活动轴为两种不同尺寸的活动轴。

通过在伸缩杆与旋转杆的连接处设置第三活动轴，便于旋转杆带动活动杆、辅助块通过第三活动轴旋转至伸缩杆顶端，便于连接件通过移动件进行收纳放置。

一种超短半径侧钻定向用工具的使用方法，包括如下步骤：

S1、将主体组件放入开钻后的甬道中，侧钻通过斜向杆的斜面进行斜向开钻；

S2、斜向杆需进行角度调节时，在通过受控的微型电机带动第二活动轴转动，以将力的传递至斜向杆，带动其发生倾斜，实现角调节；

S3、调节角度的范围为0°-15°，调节角度为15°时，倾斜的斜向杆底部的一端下移，并与相对的U型柱的一侧端部相接触，使其另一侧端部进行上移，对斜向杆施加斜向上的力，安装块与甬道内部接触连接时，配合上述斜向上的力，使调节后的斜向杆处于稳固，避免角发生偏差；

S4、若调节角度较小时，即调节的角度为小于15°时，安装块不与甬道相接触，斜向杆缺乏一个支撑力，可通过受控的液压缸对处于输出前端的移动杆进行推出，并插入甬道内部的土壤中，提供斜向杆所需支撑稳固力；

S5、在斜向杆进行角度调节时，斜向杆底部前后端的辅助块通过活动杆与伸缩杆进行一定程度的活动，跟随斜向杆进行活动，对其进行保护。

通过这四个步骤可对超短半径侧钻定向工具进行全面的了解与使用。

作为本发明再进一步的方案：所述一种超短半径侧钻定向用工具的使用方法应用于一种超短半径侧钻定向用工具。

通过这些，可更加了解与使用定向工具。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过在连接杆顶端内部设置一组连接块，用于对微型电机、角传感器进行承接安装，受控的微型电机在配合角传感器下，可通过力的传递，带动斜向杆进行倾斜，以进行角的变化，满足侧钻所需的钻探斜向角度，并无需进行对斜向器的一个抽出活动，以更换合适角度的斜向器，省时省力，提升效率；而在进行斜向杆的倾斜角调节中，角调节角度为0°-15°，在调节角度过大，即为15°时，倾斜的斜向杆底部的一端下移，并与相对的U型柱的一侧端部相接触，使其另一侧端部进行上移，对斜向杆施加斜向上的力，安装块与甬道内部接触连接时，配合上述斜向上的力，使调节后的斜向杆处于稳固，避免角发生偏差，在调节角度较小时，即调节的角度为小于15°时，安装块不与甬道相接触，斜向杆缺乏一个支撑力，可通过受控的液压缸对处于输出前端的移动杆进行推出，并插入甬道内部的土壤中，提供斜向杆所需支撑稳固力，降低斜向杆调节角度后，误差的一个产生；在斜向杆旋转调整的同时，辅助块会联动旋转至伸缩杆内侧，对调整旋转时的斜向杆进行一定范围内的导向作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的调整件与辅助件的结构示意图；

图3为本发明的图2中A处放大结构示意图；

图4为本发明的图2中B处放大结构示意图；

图5为本发明中甬道内部结构的示意图；

图6为本发明中甬道的内部示意图；

图7为本发明中甬道的内部结构示意图；

图8为本发明中正剖面结构示意图。

图中：1、主体组件；11、斜向杆；12、连接杆；13、甬道；2、活动件；21、U型柱；22、第一活动轴；221、安装杆；23、活动槽；3、调整件；31、活动块；32、第二活动轴；33、贯穿口；34、连接块；35、微型电机；36、角传感器；4、辅助件；41、安装块；42、液压缸；43、移动杆；5、移动件；51、固定杆；511、安装槽；52、伸缩杆；6、连接件；61、旋转杆；611、第三活动轴；62、活动杆；63、辅助块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

请参阅图1至图3、图4、图6至图8，本发明实施例中，一种超短半径侧钻定向用工具，包括主体组件1；

活动件2，活动件2活动连接于主体组件1内部；

调整件3，调整件3设置于主体组件1内部；

辅助件4，辅助件4套接于主体组件1上方内部；

移动件5，移动件5设置于主体组件1内部；

连接件6，连接件6活动连接于移动件5顶端；

活动件2包括活动连接于连接杆12顶端内部的U型柱21、用于U型柱21两侧与连接杆12之间连接的第一活动轴22；

连接杆12的顶端内部为开设的活动槽23；

U型柱21的两侧通过安装杆221相连接，且安装杆221两端与第一活动轴22连接；

调整件3包括连接于斜向杆11底部中央的活动块31、贯穿于活动块31内部的第二活动轴32；

第二活动轴32在活动块31两端设置贯穿口33，且第二活动轴32两端通过连接块34与活动槽23内侧壁的上方相连接；

右侧连接块34上设有微型电机35，左侧连接块34上设有角传感器36，且微型电机35、角传感器36的内端分别贯穿连接块34与第二活动轴32的端部连接。

在本实施例中：斜向杆11需要进行大幅度调整时，右侧连接块34上所连接的微型电机35受外界控制，对第二活动轴32施加转动的力，而左侧连接块34上设有的角传感器36，则进行转角监测，两者之间的相互配合，在调节至合适角度后，受外界控制以及数据显示，则进行微型电机35的制动处理，上述步骤中，角转动的过程中，力向斜向杆11传递，并在角调节至合适后，即斜向杆11等同被调节至所需斜向角度；

角传感器36的具体原理为，采用电磁感应原理，利用磁场与导体的相互作用产生感应电动势，角传感器36中，通过在转动部件上安装一个可转动的磁铁，当转动部件转动时，磁铁的磁场线与感应线圈相互作用，产生感应电动势，通过测量感应电动势的大小，可以确定转动部件的角度。

请着重参阅图5至图7，辅助件4包括连接于斜向杆11顶端左侧的安装块41、套接于斜向杆11左侧的三组液压缸42、活动连接于液压缸42前端的移动杆43；

移动杆43延伸一部分至液压缸42内部，且移动杆43前端为圆锥状。

在本实施例中：当斜向杆11进行大幅度调整时，U型柱21带动斜向杆11旋转调整，当斜向杆11顶端左侧安装块41与甬道13内部的土壤接触时，下方移动杆43静置在液压缸42内部，不会伸出；U型柱21旋转的力与开钻工具给予斜向杆11向下的压力，使斜向杆11顶端安装块41嵌入土壤内，可与甬道13内部的土壤稳固连接；当斜向杆11小幅度调整至指定角度时，安装块41不与土壤连接，下方移动杆43由液压缸42内部伸出，液压缸42在通过对下部的一个接口内进行油液的输送后，促使其内部的活塞杆前移，以将处于活塞杆前端的移动杆43进行推出，而伸出至移动杆43前端插入旁侧土壤内部，使得斜向杆11通过移动杆43与土壤稳固连接。

请着重参阅图1至图2、图4、图8，移动件5包括连接于连接杆12顶端前后边缘处的固定杆51、套接于固定杆51顶端的伸缩杆52；

伸缩杆52延伸一部分至固定杆51内部，且固定杆51的一端活动插接在连接杆12上开设的安装槽511内。

在本实施例中：在斜向杆11调整之前，固定杆51从安装槽511内向上伸出，伸出至固定杆51大部分露出外界，随即伸缩杆52从固定杆51内部向上伸出，伸出至合适位置即可，使得连接件6通过伸缩杆52顶部的第三活动轴611向内侧旋转，便于后续使用。

请着重参阅图1至图2、图4、图7至图8，连接件6包括活动连接于伸缩杆52顶端前方的旋转杆61、设置于旋转杆61前端的活动杆62、连接于活动杆62前方的辅助块63；

旋转杆61通过其中一个第三活动轴611与活动杆62相连接；

伸缩杆52通过另一个第三活动轴611与旋转杆61相连接，且第三活动轴611为两种不同尺寸的活动轴。

在本实施例中：旋转杆61通过伸缩杆52顶端的第三活动轴611将活动杆62、辅助块63旋转至伸缩杆52内侧，辅助块63与斜向杆11下方贴合；当移动件5处于合适位置时，辅助块63可对斜向杆11的旋转方向进行导向作用，同时也可在斜向杆11活动调整时进行辅助防护。

工作原理：

S1、将主体组件1放入开钻后的甬道13中，侧钻通过斜向杆11的斜面进行斜向开钻；

S2、斜向杆11需进行角度调节时，在通过受控的微型电机35带动第二活动轴32转动，以将力的传递至斜向杆11，带动其发生倾斜，实现角调节；

S3、调节角度的范围为0°-15°，调节角度为15°时，倾斜的斜向杆11底部的一端下移，并与相对的U型柱21的一侧端部相接触，使其另一侧端部进行上移，对斜向杆11施加斜向上的力，安装块41与甬道13内部接触连接时，配合上述斜向上的力，使调节后的斜向杆11处于稳固，避免角发生偏差；

S4、若调节角度较小时，即调节的角度为小于15°时，安装块41不与甬道13相接触，斜向杆11缺乏一个支撑力，可通过受控的液压缸42对处于输出前端的移动杆43进行推出，并插入甬道13内部的土壤中，提供斜向杆11所需支撑稳固力；

S5、在斜向杆11进行角度调节时，斜向杆11底部前后端的辅助块63通过活动杆62与伸缩杆52进行一定程度的活动，跟随斜向杆11进行活动，对其进行保护。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超短半径侧钻定向用工具，包括:

主体组件（1）；

活动件（2），所述活动件（2）活动连接于所述主体组件（1）内部；

调整件（3），所述调整件（3）设置于所述主体组件（1）内部；

辅助件（4），所述辅助件（4）套接于所述主体组件（1）上方内部；

移动件（5），所述移动件（5）设置于所述主体组件（1）内部；

连接件（6），所述连接件（6）活动连接于所述移动件（5）顶端；

所述主体组件（1）包括斜向杆（11）、连接于斜向杆（11）下方的连接杆（12）、设置于连接杆（12）外围的甬道（13）；

所述活动件（2）包括活动连接于连接杆（12）顶端内部的U型柱（21）、用于U型柱（21）两侧与连接杆（12）之间连接的第一活动轴（22）；

所述连接杆（12）的顶端内部为开设的活动槽（23）；

所述U型柱（21）的两侧通过安装杆（221）相连接，且安装杆（221）两端与第一活动轴（22）连接；

所述调整件（3）包括连接于斜向杆（11）底部中央的活动块（31）、贯穿于活动块（31）内部的第二活动轴（32）；

所述第二活动轴（32）在活动块（31）两端设置贯穿口（33），且第二活动轴（32）两端通过连接块（34）与活动槽（23）内侧壁的上方相连接；

右侧所述连接块（34）上设有微型电机（35），左侧所述连接块（34）上设有角传感器（36），且微型电机（35）、角传感器（36）的内端分别贯穿连接块（34）与第二活动轴（32）的端部连接。

2.根据权利要求1所述的一种超短半径侧钻定向用工具，其特征在于，所述辅助件（4）包括连接于斜向杆（11）顶端左侧的安装块（41）、套接于斜向杆（11）左侧的三组液压缸（42）、活动连接于液压缸（42）前端的移动杆（43）；

所述移动杆（43）延伸一部分至液压缸（42）内部，且移动杆（43）前端为圆锥状。

3.根据权利要求2所述的一种超短半径侧钻定向用工具，其特征在于，所述移动件（5）包括连接于连接杆（12）顶端前后边缘处的固定杆（51）、套接于固定杆（51）顶端的伸缩杆（52）；

所述伸缩杆（52）延伸一部分至固定杆（51）内部，且固定杆（51）的一端活动插接在连接杆（12）上开设的安装槽（511）内。

4.根据权利要求3所述的一种超短半径侧钻定向用工具，其特征在于，所述连接件（6）包括活动连接于伸缩杆（52）顶端前方的旋转杆（61）、设置于旋转杆（61）前端的活动杆（62）、连接于活动杆（62）前方的辅助块（63）；

所述旋转杆（61）通过其中一个第三活动轴（611）与活动杆（62）相连接。

5.根据权利要求4所述的一种超短半径侧钻定向用工具，其特征在于，所述伸缩杆（52）通过另一个第三活动轴（611）与旋转杆（61）相连接，且第三活动轴（611）为两种不同尺寸的活动轴。

6.根据权利要求5所述的一种超短半径侧钻定向用工具的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将主体组件（1）放入开钻后的甬道（13）中，侧钻通过斜向杆（11）的斜面进行斜向开钻；

S2、斜向杆（11）需进行角度调节时，在通过受控的微型电机（35）带动第二活动轴（32）转动，以将力传递至斜向杆（11），带动其发生倾斜，实现角调节；

S3、调节角度的范围为0°-15°，调节角度为15°时，倾斜的斜向杆（11）底部的一端下移，并与相对的U型柱（21）的一侧端部相接触，使其另一侧端部进行上移，对斜向杆（11）施加斜向上的力，安装块（41）与甬道（13）内部接触连接时，配合上述斜向上的力，使调节后的斜向杆（11）处于稳固，避免角发生偏差；

S4、若调节角度较小时，即调节的角度为小于15°时，安装块（41）不与甬道（13）相接触，斜向杆（11）缺乏一个支撑力，可通过受控的液压缸（42）对处于输出前端的移动杆（43）进行推出，并插入甬道（13）内部的土壤中，提供斜向杆（11）所需支撑稳固力；

S5、在斜向杆（11）进行角度调节时，斜向杆（11）底部前后端的辅助块（63）通过活动杆（62）与伸缩杆（52）进行一定程度的活动，跟随斜向杆（11）进行活动，对其进行保护。