CN117108201B - 曲率可控的定向钻进装置及钻进方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种曲率可控的定向钻进装置及钻进方法。具体地，定向钻进装置包括：钻头；动力单元，用于向所述钻头提供旋转动力；刚性弯节导向单元，设置于所述钻头和所述动力单元之间，并且被配置为在外力作用下能够在初始弧形的基础上进一步弯曲；可弯曲外壁，设置于所述动力单元和所述刚性弯节导向单元的外侧；以及导斜件，设置于所述可弯曲外壁靠近所述钻头的一端，并且被配置为接收来自于钻井壁且垂直于所述可弯曲外壁轴向的反作用力，以使所述刚性弯节导向单元弯曲。利用导斜件和顶部驱动单元的配合，使得连接于所述刚性弯节导向单元的钻头改变钻进方向，达到在垂直孔内无套管、不开窗的条件下进行侧向分支开孔的技术效果。

Description

曲率可控的定向钻进装置及钻进方法

技术领域

本公开涉及钻井技术领域，尤其涉及一种曲率可控的定向钻进装置及钻进方法。

背景技术

地面水平定向井钻进技术具有广泛的应用，主要用于天然气抽采、地层注浆加固、探放水和地热水力压裂技术等方面。在天然气抽采和注浆钻孔等方面，定向水平井钻进技术可以有效地减少对地层的扰动、提高生产效率，实现小范围定向抽采和注浆，极大降低生产成本。

定向侧钻技术是通过在井筒中安装专门的转向装置和侧向推进装置，来控制钻头沿着需要的方向前进，存在装置复杂控制难度大的问题。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种曲率可控的定向钻进装置及钻进方法。

基于上述目的，本公开提供了一种曲率可控的定向钻进装置，包括：

钻头；

动力单元，用于向所述钻头提供旋转动力；

刚性弯节导向单元，设置于所述钻头和所述动力单元之间，并且被配置为在外力作用下能够在初始弧形的基础上进一步弯曲；

可弯曲外壁，设置于所述动力单元和所述刚性弯节导向单元的外侧；以及

导斜件，设置于所述可弯曲外壁靠近所述钻头的一端，并且被配置为接收来自于钻井壁且垂直于所述可弯曲外壁轴向的反作用力，以使所述刚性弯节导向单元弯曲。

基于同一发明构思，本公开实施例还提供了前述曲率可控的定向钻进装置的钻进方法，包括：

根据地质资料，判断造斜段地层的硬度并基于所述硬度确定所述导斜件尺寸；

响应于确定所述定向钻进装置到达侧钻点位，启动所述动力单元；

启动所述定向钻进装置的顶部驱动单元，向所述刚性弯节导向单元提供推进力，使所述导斜件在所述推进力和地层接触面反作用力的作用下改变所述刚性弯节导向单元的弯曲程度。

从上面所述可以看出，本公开实施例提供的曲率可控的定向钻进装置及钻进方法，利用设置在可弯曲外壁靠近钻头的一端且外凸于所述可弯曲外壁的导斜件和顶部驱动单元的配合，对所述刚性弯节导向单元提供在初始弧形的基础上进一步弯曲的作用力，使得连接于所述刚性弯节导向单元的钻头改变钻进方向，达到在垂直孔内无套管、不开窗的条件下进行侧向分支开孔的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开实施例提供的一种定向水平钻进的场景示意图；

图2示出本公开实施例提供的一种螺杆钻具的结构示意图；

图3A示出本公开实施例提供的一种曲率可控的定向钻进装置的部分剖面结构示意图；

图3B示出本公开实施例提供的一种导斜件的部分结构示意图；

图3C示出本公开实施例提供的又一种导斜件的部分结构示意图；

图4A示出本公开实施例提供的一种钻杆的结构示意图；

图4B示出图4A中的钻杆的侧视的结构示意图；

图5A示出本公开实施例提供的一种定向靴的结构示意图；

图5B示出图5A中的定向靴的侧视的结构示意图；

图6A示出本公开实施例提供的钻杆和定向靴的组接方式示意图；

图6B示出本公开实施例提供的多个钻杆未受外力作用下的位置关系示意图；

图6C示出本公开实施例提供的多个钻杆在外力作用下的位置关系示意图；

图7示出本公开实施例提供提供的一种定向钻进装置的外部结构的部分示意图；

图8示出本公开实施例提供提供的一种定向钻进装置的施工场景示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如背景技术部分所述，地面水平定向井钻进技术具有广泛的应用。图1示出本公开实施例提供的一种定向水平钻进的场景示意图。如图1所示的定向水平钻进的场景100，地面101向下开设垂直井102。为了在目标位置103开始水平钻进，需要在垂直井102与目标位置103之间形成造斜段104，以将垂直井102与目标位置103连通，便于后续水平定向钻进。石油工业中一般采用双旋转或单旋转两种技术来实现定向侧钻。其中，双旋转技术是将钻头的方位和偏角通过两个转向机构实现，单旋转技术通过一个旋转机构实现钻头的方位和偏角控制。

然而，利用转向装置和侧向推进装置形成造斜段104的技术方案不仅装置复杂，而且对装置的性能也提出了较大的要求，导致形成造斜段104的成本高、技术难度大。

有鉴于此，本公开实施例提供了一种曲率可控的定向钻进装置及钻进方法，利用设置在可弯曲外壁靠近钻头的一端且外凸于所述可弯曲外壁的导斜件和顶部驱动单元的配合，对所述刚性弯节导向单元提供在初始弧形的基础上进一步弯曲的作用力，使得连接于所述刚性弯节导向单元的钻头改变钻进方向，达到在垂直孔内无套管、不开窗的条件下进行侧向分支开孔的技术效果。

需要说明的是，曲率可控的定向钻进装置是值在使用过程中能够对造斜段104的曲率进行控制的定向钻进装置。

为了实现侧向钻进，需要为钻头旋转提供动力来源。图2示出本公开实施例提供的一种螺杆钻具的结构示意图。螺杆钻具200能够将液压能转换为机械能，带动钻头进行旋转钻进，也就是说，螺杆钻具200能够为钻头提供旋转动力。

如图2所示，螺杆钻具200包括依次连接的旁通阀201、液马达202、万向轴203和传动芯轴204。

在一些实施例中，旁通阀201包括阀体、阀套、阀芯和弹簧。在一些实施例中，液马达202包括定子和转子。

在工作状态下，高压钻井液通过连续油管输送到螺杆钻具的旁通阀201。在压力作用下阀芯在阀套中滑动，阀芯的运动改变了液体的流向，当钻井液流量和压力达到标准设定值时，阀芯下移，关闭旁通阀孔，此时泥浆流经马达，把压力能转变成机械能。液马达202的转子与定子相互啮合，两者的导程差能够形成螺旋密封腔，以完成能量转换。万向轴203将液马达的行星运动转变为传动芯轴204的定轴转动，将液马达202产生的扭矩及转速传递给传动芯轴204。接下来，传动芯轴204可以将液马达202的旋转动力传递给钻头，同时承受钻压所产生的轴向和径向负荷。

在一些实施例中，传动芯轴204通过连接套205与万向轴203连接(参阅图3A)。传动芯轴204远离万向轴203的一端设置有密封圈207。可选地，密封圈可以是“O”型密封圈。

造斜段104距离地面101的距离可能是几十米，也可能是几百米，由此，定向钻进装置和地面之间可以根据需要设置多个延长杆，在一些实施例中，延长杆延伸于地面部分包括方位刻度，用于指示下述刚性弯节导向单元的初始弧形的弯曲方向。需要说明的是，延长杆不随钻头转头。

接下来，在螺杆钻具200能够提供钻头的旋转动力的基础上，本公开实施例提供一种定向钻进装置。

图3A示出本公开实施例提供的一种定向钻进装置的剖面结构示意图。若传动芯轴204连接钻头311，只能延传动芯轴204的延伸方向钻进，无法实现侧向钻进。鉴于此，定向钻进装置300在传动芯轴204和钻头311之间设置刚性弯节导向单元，螺杆钻具200的旋转动力经过刚性弯节导向单元传递给钻头311，借助刚性弯节导向单元在外力作用下产生不同程度的弯曲，以调整钻头311的钻进方向。也就是说，刚性弯节导向单元能够在旋转同时产生一定的弯曲。

刚性弯节导向单元的初始状态是弧形。如图3A所示，射线A表示与传动芯轴204的轴向平行的方向，刚性弯节导向单元靠近传动芯轴204的一端与射线A的距离小于刚性弯节导向单元靠近钻头311的一端与射线A的距离。

为了刚性弯节导向单元能够在初始弧形的基础上进一步弯曲，需要对刚性弯节导向单元持续的施加与初始弧形的弯曲方向对应的作用力。考虑到刚性弯节导向单元需要在旋转的同时产生一定的弯曲，在一些实施例中，定向钻进装置还包括可弯曲外壁312以及设置在可弯曲外壁312靠近钻头311的一端的导斜件306。可选地，导斜件306是指具有一定厚度的垫片。

这里，可弯曲外壁312能够随刚性弯节导向单元弯曲但不绕其轴线转动。由此，设置于可弯曲外壁312上的导斜件306能够持续接收来自于钻井壁且垂直于所述可弯曲外壁轴向的反作用力，并且该反作用力能够作用于刚性弯节导向单元。

可选地，可弯曲外壁312包括多个短节，相邻短节彼此连接且可以相对延轴线方向发生一定角度的偏转。这样的方式，有助于方便的实现可弯曲外壁312的弯曲。本领域技术人员也可以采用其他的能够发生弯曲的结构形成可弯曲外壁312，本公开对此不做限定。

在一些实施例中，可弯曲外壁312设置在螺杆钻具200和刚性弯节导向单元的外表面。

图3B示出本公开实施例提供的一种导斜件的部分结构示意图。图3C示出本公开实施例提供的又一种导斜件的部分结构示意图。图7示出本公开实施例提供提供的一种定向钻进装置的外部结构的部分示意图。

如图3A～图3C、图7所示，导斜件306设置在可弯曲外壁312的外表面，并且导斜件306凸出可弯曲外壁312，这样的方式有利于导斜件306挤压钻井壁得到垂直于可弯曲外壁312的轴线的反作用力。

可选地，导斜件306的位置背离初始弧线的弯曲方向。例如，图3B和图3C中箭头指向可弯曲外壁312初始的弯曲方向，导斜件306设置在背离弯曲方向的一侧。采用这样的方式，在导斜件306基于钻井壁的反作用力向可弯曲外壁312以及位于可弯曲外壁312内的刚性弯节导向单元施加垂直轴向力，该垂直轴向力与初始的弯曲方向一致，使得刚性弯节导向单元在原有初始弧线的基础上进一步弯曲。

可选地，导斜件306背离可弯曲外壁312外表面的延展面可以是平面(如图3B)，也可以是曲面(如图3C所示)。需要说明的是，这里的延展面与导斜件306和可弯曲外壁312之间的接触面相对。示例性的，导斜件306可以是弧形片(如图3C)、弧形内凹长方体(如图3B)等。弧形内凹长方体是指六面中有一个面为弧面的长方体。

本公开实施例提供的刚性弯节导向单元在具有一定刚性的同时具有一定的柔性，这样的结构无需优质部件即可满足造斜需求。接下来，对刚性弯节导向单元进行详细介绍。如图3A所示，在一些实施例中，刚性弯节导向单元可以包括第一转换接头301、钻杆303、定向靴304和第二转换接头310。

这里，第一转换接头301的一端可以通过传动套206连接传动芯轴204，另一端连接钻杆303；第二转换接头310的一端连接钻杆303，另一端连接连接钻头311。

对于第一转换接头301、钻杆303、第二转换接头310之间具体的连接方式，举例说明如下：

第一转换接头301的一端与传动套206插接并通过锁定销锁定，另一端与钻杆303插接并通过锁定销锁定。

第二转换接头310的一端与钻杆303插接并通过锁定销锁定，另一端与钻头311插接并通过锁定销锁定。

可选地，第二转换接头310的中部和靠近钻头311一侧设置有推力轴承308和滚子轴承309。其中，推力轴承308用来承受高压钻井液带来的轴向力，滚子轴承309则起到固定轴的作用，用来支撑钻头311旋转。

在外力作用下，刚性弯节导向单元能够进一步弯曲，从而调整钻头311的钻进方向，最终实现侧向开孔。

鉴于刚性弯节导向单元进一步弯曲的需求，在一些实施例中，钻杆303的数量是多个，相邻钻杆303通过定向靴304连接，定向靴304之间留有弯曲空间，以使相邻钻杆303的延伸方向可以发生变化。

图4A示出本公开实施例提供的一种钻杆的结构示意图；图4B示出图4A中的钻杆的侧视的结构示意图。钻杆400包括第一螺纹401和第一环扣402。示例性的，第一环扣402可以是延钻杆400外周布设的凸起结构。

图5A示出本公开实施例提供的一种定向靴的结构示意图；图5B示出图5A中的定向靴的侧视的结构示意图。定向靴500包括第二螺纹(图中未示出)和第二环扣501。示例性的，第二环扣501可以是延定向靴500外周布设的内凹结构。

需要说明的是，第一螺纹401和第二螺纹相互配合能够实现螺接；第一环扣402和第二环扣501能够实现间隙配合连接，使得两者之间留有错位空间(即弯曲空间)。

图6A示出本公开实施例提供的钻杆和定向靴的组接方式示意图。接下来，对钻杆400和定向靴500的连接结构进行示例性说明。图6A中示出两个定向靴500和一个钻杆400。钻杆400的第一环扣和定向靴500的第二环扣501间隙配合连接，钻杆400可以相对于定向靴500转动一定角度，当在外力作用下，多个钻杆400均朝向相同的方向转动(参见图6C)，则可以达到刚性弯曲导向单元在初始弯曲的基础上进一步弯曲的技术效果。钻杆400的第一螺纹和定向靴500的第二螺纹配合实现螺接。

图6B示出本公开实施例提供的多个钻杆未受外力作用下的位置关系示意图。图6C示出本公开实施例提供的多个钻杆在外力作用下的位置关系示意图。图6B和图6C中示出3个钻杆400。图6B代表钻杆的初始状态。这里，相邻钻杆400之间可以具有一定的角度，以形成刚性弯曲导向单元的初始弧度，如图6B箭头所示，且初始弧度的弯曲方向与图6C中的箭头代表的外力方向一致。如图6C所示，在外力作用下，钻杆400进一步向偏离轴向的方向转动，以在初始弧度的基础上进一步弯曲。这里，外力可以来自于导斜件306，导斜件306在钻井壁的作用下挤压可弯曲外壁312，可弯曲外壁312挤压钻杆400。

需要说明的是，图6B和图6C中未体现定向靴。

由此可见，本公开实施例提供的刚性弯节导向单元受到的地层的反作用力可以通过定向靴中的弯曲空间进行释放，从而降低反作用力对钻杆的压力，极大的降低了造斜过程中对钻杆耐受力的要求，扩大了钻杆的选择范围，降低了造斜成本。

在一些实施例中，如图3A所示，刚性弯节导向单元还包括第一导向套302和第二导向套307。可选地，第一导向套302和第二导向套307分别与第一转换接头301和第二转换接头310相对应。示例性的，第一导向套302位于第一转换接头301的外侧，第二导向套307靠近或位于第二转换接头310的外侧。

进一步地，第一导向套302和第二导向套307分别包括定位部件，以监控所述刚性弯节导向单元的位置，能够实时监测并传递刚性弯节导向单元的位置数据，联合构建钻杆曲率变化表和轨迹变化图等。示例性的，定位部件是内嵌式监测装置。

在一些实施例中，如图3A所示，刚性弯节导向单元还包括挡板305，挡板305设置在钻杆303和可弯曲外壁312之间，以减少钻杆发生正弦屈曲或螺旋屈曲风险。可选地，挡板305为半圆形薄壁板。

在一些实施例中，定向靴304与钻杆303的外壁之间、第二转换接头310与钻杆303的外壁之间，相互接触的位置可以设有密封圈，例如内嵌式密封圈。可选地，密封圈可以是“O”型密封圈。

在一些实施例中，如图7所示，钻头311包括泄水孔313和牙轮，泄水孔313呈环形分布在所述牙轮的凹槽处。采用这样的方式，有助于液体排除钻头311。

在一些实施例中，定向钻进装置还包括顶部驱动单元801(参见图8)，通过顶部驱动单元801可以向刚性弯节导向单元施加轴向的推进力。需要说明的是，这里的推进力可以通过延长杆、螺杆钻具等传递给刚性弯节导向单元。

图8示出本公开实施例提供提供的一种定向钻进装置的施工场景示意图。基于同一发明构思，与上述任意实施例装置相对应的，本公开还提供了一种钻进方法。

结合图8的施工场景800，对本公开实施例提供的一种定向钻进装置的钻进方法进行说明。

如图8所示，所示钻进方法包括：

根据地质资料，判断造斜段地层的硬度并基于所述硬度和造斜孔曲率确定所述导斜件306尺寸；这里，导斜件306的尺寸主要是指导斜件306的厚度。需要说明的是，造斜孔曲率可以是预先设定的，本公开对此不做限定。

硬度越大，则导斜件306的厚度越大，使得延展面和刚性弯节导向单元轴线之间的距离越大，其受到的钻井壁802的反作用力越强，以保证反作用力能够满足在大硬度的地层中，刚性弯节导向单元进一步弯曲的力学要求；硬度较小，则导斜件306的厚度可以较小，进而收到的钻井壁802的反作用力越小，满足小硬度的底层中，刚性弯节导向单元进一步弯曲的力学要求。

示例性的，当造斜段岩层为硬岩且要求造斜孔曲率半径小时，导斜件306受到的反作用大，则可以选择厚度较大的导斜件306；当造斜段岩层为软岩时且要求造斜孔曲率半径大时，则可以选择厚度较小的导斜件306。

响应于确定所述定向钻进装置到达侧钻点位，启动所述动力单元。在动力单元启动后，高压水流通过连续油管输送至螺杆钻具200，传动芯轴带动钻头311旋转切割岩体，由于刚性弯节导向单元具有初始弧度，钻头311的钻进方向偏离垂直井。

启动所述定向钻进装置的顶部驱动单元801，向所述刚性弯节导向单元提供推进力，使所述导斜件306在所述推进力和地层接触面(即钻井壁802)反作用力的作用下改变刚性弯节导向单元的弯曲程度。需要说明的是，导斜件306为弯曲形变的主要受力集成者，其受到钻杆推进力和地层接触面反作用力，改变钻进轨迹，逐渐从竖直微倾方向变为水平方向。

在一些实施例中，钻进轨迹由第一导向套302和第二导向套307实时传送数据，并通过钻杆表面刻度监测其方位，当钻杆处于水平时，停止钻进。

在一些实施例中，通过调整顶部驱动单元801的推进力的大小对刚性弯节导向单元的弯曲程度进行调节，达到对造斜段曲率进行精准控制的技术效果。示例性的，当造斜段的实际曲率半径小于设计要求时，则可以减小顶部驱动单元801对钻杆303推进力(该推进力同样作用于导斜件306)，使得导斜件306受到的推进力和反作用力的合力方向更接近垂直轴向的方向，更有利于钻杆弯曲。反之，可以增加顶部驱动单元801对钻杆303推进力。

需要说明的是，实际曲率可以利用第一导向套302和第二导向套307的定位部件确定。对于具体的确定方式，本领域技术人员可以根据定位部件的具体类型、型号等来确定，本公开对此不做限定。

本公开实施例提供的曲率可控的定向钻进装置及钻进方法，无需额外侧向的马达，通过简单的装置结构，实现了在垂直孔内无套管、不开窗侧向分支孔开孔，具有装置结构简单，成本低廉，操作方便的优势。此外，本公开实施例的技术方案可以用于小垂高大曲率侧钻，能够满足曲率半径3m～20m范围内水平孔成孔技术要求，解决了曲率半径难以控制、钻具柔性要求高以及成孔轨迹难以控制等问题。

本公开示例性实施例还提供一种曲率可控的定向钻进装置，如图3A所示，包括：

钻头311；

动力单元，用于向钻头311提供旋转动力；

刚性弯节导向单元，设置于钻头311和动力单元之间，并且被配置为在外力作用下能够在初始弧形的基础上进一步弯曲；

可弯曲外壁312，设置于所述动力单元和所述刚性弯节导向单元的外侧；以及

导斜件306，设置于可弯曲外壁312靠近钻头311的一端，并且被配置为接收来自于钻井壁且垂直于所述可弯曲外壁311轴向的反作用力，以使所述刚性弯节导向单元弯曲。

在一些实施例中，导斜件306外凸于可弯曲外壁311。在一些实施例中，306导斜件的位置背离所述初始弧形的弯曲方向。

在一些实施例中，所述刚性弯节导向单元包括：第一转换接头301和第二转换接头310，分别用于连接钻头311和所述动力单元。

在一些实施例中，刚性弯节导向单元包括：第一导向套302和第二导向套307，分别与第一转换接头301和第二转换接头302相对应，第一导向套302和第二导向套307分别包括定位部件，以监控刚性弯节导向单的位置。

在一些实施例中，所述刚性弯节导向单元包括：

钻杆303，以及

定向靴304，用于连接相邻的所述钻杆，且使得两个所述钻杆之间具有弯曲空间。

在一些实施例中，还包括挡板305，挡板305设置在钻杆303和可弯曲外壁312之间。

在一些实施例中，如图5A、图5B和图6A所示，定向靴500包括螺纹和具有弯曲空间的环扣501；其中，所述螺纹连接所述钻杆的尾端，所述环扣501用于连接所述钻杆的首端。

在一些实施例中，如图2和图3A所示，所述动力单元包括螺杆钻具200和传动套206；其中，传动套206连接所述螺杆钻具200和所述刚性弯节导向单元。需要说明的是，螺杆钻具200也可以替换成其他能够提供旋转动力的部件，本公开对此不做限定。

在一些实施例中，所述导斜件的表面(对应前述的延展面)和所述外壁的外表面的距离依据待钻进的地层硬度和/或造斜孔曲率确定。

本公开示例性实施例还提供前述定向钻进装置的钻进方法，包括：

根据地质资料，判断造斜段地层的硬度并基于所述硬度确定所述导斜件尺寸；

响应于确定所述定向钻进装置到达侧钻点位，启动所述动力单元；

启动所述定向钻进装置的顶部驱动单元，向所述刚性弯节导向单元提供推进力，使所述导斜件在所述推进力和地层接触面反作用力的作用下改变所述刚性弯节导向单元的弯曲程度。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本公开实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本公开实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本公开实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本公开实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种曲率可控的定向钻进装置，其特征在于，包括：

钻头；

动力单元，用于向所述钻头提供旋转动力；

刚性弯节导向单元，设置于所述钻头和所述动力单元之间，并且被配置为在外力作用下能够在初始弧形的基础上进一步弯曲；

可弯曲外壁，设置于所述动力单元和所述刚性弯节导向单元的外侧；以及

导斜件，设置于所述可弯曲外壁靠近所述钻头的一端，并且被配置为接收来自于钻井壁且垂直于所述可弯曲外壁轴向的反作用力，以使所述刚性弯节导向单元弯曲；其中，所述导斜件的位置背离所述初始弧形的弯曲方向；其中，

所述刚性弯节导向单元包括：第一转换接头和第二转换接头，分别用于连接所述钻头和所述动力单元；

第一导向套和第二导向套，分别与所述第一转换接头和所述第二转换接头相对应，所述第一导向套和所述第二导向套分别包括定位部件，以监控所述刚性弯节导向单的位置；

多个钻杆，位于所述第一转换接头和所述第二转换接头之间，以及

定向靴，用于连接相邻的所述钻杆，且使得两个所述钻杆之间具有弯曲空间；所述定向靴包括螺纹和具有弯曲空间的环扣；其中，所述螺纹连接所述钻杆的尾端，所述环扣用于连接所述钻杆的首端。

2.根据权利要求1所述的定向钻进装置，其特征在于，所述导斜件外凸于所述可弯曲外壁。

3.根据权利要求1所述的定向钻进装置，其特征在于，还包括挡板，所述挡板设置在所述钻杆和所述可弯曲外壁之间。

4.根据权利要求1所述的定向钻进装置，其特征在于，所述动力单元包括螺杆钻具和传动套；其中，所述传动套连接所述螺杆钻具和所述刚性弯节导向单元。

5.根据权利要求4所述的定向钻进装置，其特征在于，还包括顶部驱动单元，用于向所述刚性弯节导向单元提供推进力。

6.根据权利要求1所述的定向钻进装置，其特征在于，所述导斜件的表面和所述外壁的外表面的距离依据待钻进的地层硬度确定。

7.根据权利要求1~6任一项所述的定向钻进装置的钻进方法，其特征在于，包括：

根据地质资料，判断造斜段地层的硬度并基于所述硬度和造斜孔曲率确定所述导斜件尺寸；

响应于确定所述定向钻进装置到达侧钻点位，启动所述动力单元；

启动所述定向钻进装置的顶部驱动单元，向所述刚性弯节导向单元提供推进力，使所述导斜件在所述推进力和地层接触面反作用力的作用下改变所述 刚性弯节导向单元的弯曲程度。