[發明專利]一種靜態內推靠鉸接式高造斜率旋轉導向工具及控制方法

有效

• 申請號: 201711044207.9
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107701107B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 杜建生;底青云;王自力;陳文軒
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: E21B7/06
• 分類號: E21B7/06
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

1.一種靜態內推靠鉸接式高造斜率旋轉導向工具，其特征在于，包括旋轉芯軸(7)、鉆頭軸(15)、連接所述旋轉芯軸(7)和所述鉆頭軸(15)的萬向節(13)、第一不旋轉外套(4)和第二不旋轉外套(12)；

所述旋轉芯軸(7)與所述萬向節(13)鉸接，以將鉆井用的鉆壓和扭矩傳遞給鉆頭，同時實現所述第一不旋轉外套(4)和第二不旋轉外套(12)的萬向鉸接；

所述第一不旋轉外套(4)以及所述第二不旋轉外套(12)通過上泥漿軸承(6)、下泥漿軸承(5)以及近鉆頭端泥漿軸承(14)隔離所述旋轉芯軸(7)轉動，使所述第一不旋轉外套(4)以及所述第二不旋轉外套(12)相對于大地保持準靜止狀態或不旋轉狀態；

所述旋轉導向工具還包括對中連接軸(11)、設置在所述旋轉芯軸(7)上的第一電路(9)、中控電路(2)、三套獨立的電機泵液壓模塊(1)，每套所述電機泵液壓模塊(1)中均包括至少一組推靠活塞。

2.根據權利要求1所述一種靜態內推靠鉸接式高造斜率旋轉導向工具，其特征在于，所述第一不旋轉外套(4)通過所述上泥漿軸承(6)以及所述下泥漿軸承下泥漿軸承(5)實現軸向以及徑向定位，并隔離所述旋轉芯軸(7)的轉動運動以使所述第一不旋轉外套(4)相對于大地保持準靜止狀態或不旋轉狀態。

3.根據權利要求1所述一種靜態內推靠鉸接式高造斜率旋轉導向工具，其特征在于，所述第二不旋轉外套(12)通過所述近鉆頭端泥漿軸承(14)實現軸向和徑向定位，并隔離所述鉆頭軸(15)的轉動以使所述第二不旋轉外套(12)在井眼中保持不旋轉的準靜止狀態。

4.根據權利要求1所述一種靜態內推靠鉸接式高造斜率旋轉導向工具，其特征在于，所述第一不旋轉外套(4)上安裝有弓形彈簧裝置(19)，所述弓形彈簧裝置(19)通過限位蓋(20)限位于所述第一不旋轉外套(4)上；所述弓形彈簧裝置(19)的外徑大于井眼尺寸，所述弓形彈簧裝置(19)在井眼中通過自身彈簧的壓縮力將其頂住井壁，以防止泥漿軸承摩擦力造成所述第一不旋轉外套(4)的快速轉動，使所述第一不旋轉外套(4)保持準靜止狀態。

5.根據權利要求1所述一種靜態內推靠鉸接式高造斜率旋轉導向工具，其特征在于，所述第二不旋轉外套(12)外安裝有耐磨肋(12.1)；所述耐磨肋(12.1)的外圓為鋸齒形結構，且在鋸齒形結構之間，鑲嵌有若干用于增加耐磨性的硬質合金塊；所述耐磨肋(12.1)均布于所述第二不旋轉外套(12)的外圓上。

6.根據權利要求1所述一種靜態內推靠鉸接式高造斜率旋轉導向工具，其特征在于，來自MWD的電力以及通信信號，通過所述對中連接軸(11)將電能以及信號傳給所述第一電路(9)，所述第一電路(9)將電能高頻調制和信號載波后，通過非接觸電力傳輸變壓器(3)傳輸到所述中控電路(2)，所述中控電路(2)中的電機控制器驅動三套獨立的所述電機泵液壓模塊(1)，所述電機泵液壓模塊(1)中的液壓系統產生高壓油源進入所述推靠活塞中，通過分別控制作用于每組推靠活塞的油壓，形成三個平面匯交力系矢量合成，形成合力矢量，該力矢量作用于所述第二不旋轉外套(12)的內壁，使得所述鉆頭軸(15)圍繞所述萬向節(13)所確定的鉸接點發生偏轉，相對于旋轉導向工具的軸線形成一個夾角；通過控制該合力矢量的大小和方向，即可精確控制作用于鉆頭的側向力，從而控制鉆頭的鉆進方向。

7.根據權利要求6所述一種靜態內推靠鉸接式高造斜率旋轉導向工具，其特征在于，所述第一電路(9)通過蓋密封板(8)密封于所述旋轉芯軸(7)上部的空腔內；所述第一電路(9)通過連接器與對中連接軸(11)保持電氣連接。

8.根據權利要求6所述一種靜態內推靠鉸接式高造斜率旋轉導向工具，其特征在于，三套獨立的所述電機泵液壓模塊(1)通過螺釘(23)固定于所述第一不旋轉外套(4)外壁上。