[發明專利]一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的偏置導向機構設計方法

有效

• 申請號: 201210401530.8
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102865038A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 耿艷峰;鄢志丹;楊錦舟;吳仲華
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的偏置導向機構，包括旋轉外筒、穩定平臺、偏置導向機構、上支撐板、下支撐板、鉆軸、鉆頭、導電滑環以及連接軸承，其特征在于，旋轉外筒向鉆頭直接施加鉆壓和扭矩，旋轉外筒帶動鉆軸、鉆頭共同旋轉，偏置導向機構位于穩定平臺主體內部，通過外偏心環連接軸承實現定位和相對自由旋轉，通過調整偏置導向機構同穩定平臺主體的相對旋轉位置，可使鉆軸中心線在0~360°范圍內任意控制方位。

2.如權利要求1所述的一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的偏置導向機構，其特征在于：穩定平臺置于旋轉外筒內部，包括中空圓柱形穩定平臺主體、穩定平臺連接軸承、穩定平臺伺服電機、穩定平臺伺服電機聯軸器，穩定平臺主體上端由安裝在旋轉外筒的下支撐板和下支撐板內嵌軸承連接固定，下端通過穩定平臺連接軸承與旋轉外筒內壁緊密配合，穩定平臺伺服電機安裝在旋轉外筒的上支撐板上，上支撐板與下支撐板通過內六角螺紋緊固在旋轉外筒上，并隨之一起運動。

3.如權利要求2所述的一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的偏置導向機構，其特征在于：穩定平臺伺服電機聯軸器用于連接穩定平臺驅動伺服電機與穩定平臺主體，穩定平臺的驅動伺服電機驅動穩定平臺主體相對于旋轉外筒等速相反旋轉，使其在工作狀態下保持對地靜止。

4.如權利要求1所述的一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的偏置導向機構，其特征在于：偏置導向機構包括內偏心環和外偏心環及?其配套的外偏心環伺服電機、外偏心環伺服電機聯軸器、內偏心環伺服電機、內偏心環伺服電機聯軸器以及內偏心環連接軸承。

5.如權利要求4所述的一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的偏置導向機構，其特征在于：外偏心環伺服電機用于旋轉驅動外偏心環，二者通過外偏心環伺服電機聯軸器實現連接，內偏心環伺服電機用于旋轉驅動內偏心環，二者通過內偏心環伺服電機聯軸器實現連接，內偏心環連同內偏心環伺服電機、內偏心環伺服電機聯軸器置于外偏心環內部，其緊密接觸配合和相對自由旋轉的連接狀態通過內偏心環連接軸承實現，安裝在外偏心環上端的外偏心環導電滑環用于連接內偏心環伺服電機電源及控制信號線，安裝在上支撐板上端的上端導電滑環用于連接穩定平臺伺服電機、外偏心環伺服電機和內偏心環伺服電機電源及控制信號線。

6.如權利要求5所述的一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的偏置導向機構，其特征在于：外偏心環伺服電機和內偏心環伺服電機為中空軸式電機。

7.如權利要求4，5所述的一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的偏置導向機構，其特征在于：外偏心環中空孔中心軸線與其本體中心軸線在下端面有一設計偏距，而且存在一個夾角；內偏心環中空孔中心軸線與其本體中心軸線在下端面具有同樣的設計偏距值，并且此二中心軸線具有同樣大小的設計夾角值。

8.如權利要求1，4所述的一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的偏置導向機構，其特征在于：所述偏置導向機構的最大結構彎角為外?偏心環中空孔中心軸線與其本體中心軸線設計夾角值或內偏心環中空孔中心軸線與其本體中心軸線夾角值的2倍。

9.如權利要求1，5所述的一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的偏置導向機構，其特征在于：當內外偏心環有相對圓周運動時，結構彎角將在0°和已設計好的最大結構彎角值間連續變化。

10.如權利要求1，5所述的一種動態指向式旋轉導向鉆井工具的偏置導向機構，其特征在于：鉆軸與旋轉外筒內部的泥漿密封可用密封波紋管來實現，鉆軸與內偏心環的泥漿密封可用密封波紋管來實現;該偏置機構可以直接外接鉆頭，實現旋轉導向鉆井功能。?