[發明專利]一種非旋轉套的防轉裝置以及旋轉導向裝置

有效

• 申請號: 201711119997.2
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107939288B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 劉慶波;底青云;王自力;陳文軒;杜建生;楊永友;何新振;劉洋;洪林峰;謝棋軍
• 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: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04
• 代理公司: 衢州維創維邦專利代理事務所(普通合伙) 33282
• 代理人: 高永志

一種非旋轉套的防轉裝置：所述防轉裝置如此地與所述非旋轉套連接，以使得所述防轉裝置能夠向所述非旋轉套傳遞周向作用力從而阻礙所述非旋轉套的旋轉，所述防轉裝置包括防轉件和彈性件，所述防轉件能夠大體上沿所述非旋轉套的徑向方向移動，所述彈性件的作用于所述防轉件并為所述防轉體提供大體徑向向外的作用力。通過本申請提出的非旋轉套的防轉裝置以及旋轉導向裝置，一方面能夠為準確的姿態測量和導向控制提供基礎，另一方面可以在僅使用一個防轉裝置即可實現兩個非旋轉套的過快轉動，與此同時，防轉裝置還能夠提供基于極小結構尺寸的導向驅動力。

技術領域

本申請涉及鉆探領域，尤其涉及控制鉆進導向的旋轉導向領域。

背景技術

為了獲取地下貯藏的自然資源需要進行鉆井勘探，在很多情況下，井孔與井架都不是對齊的，而是需要形成一定的偏移或者彎曲，這種形成水平或者豎直偏移或者其他類型的復雜井孔的過程叫做定向鉆井。而在定向鉆井過程中對鉆頭方向進行方向控制的過程叫做導向。現代導向鉆井有滑動導向與旋轉導向兩種類型。滑動導向鉆井時，鉆柱不旋轉；用井底動力鉆具（渦輪鉆具、螺桿鉆具）帶動鉆頭旋轉。螺桿鉆具及部分鉆柱與扶正器貼靠井壁只能在井壁上下滑動。它的缺點是摩阻大、有效鉆壓、扭矩與功率小，鉆速低、井眼呈螺旋狀不光滑不干凈、井身質量差、易事故，往往被迫啟動鉆盤采用“復合鉆進”，而“復合鉆進”往往只能有限使用。滑動導向的極限井深小于4000m左右。要較大改變井斜方位時，需起鉆改變鉆柱結構。旋轉導向鉆井系統是轉盤驅動鉆柱旋轉，鉆柱及旋轉導向工具等在井壁上滾動，滾動摩擦阻力小，旋轉導向鉆井系統能在鉆進中控制調整其造斜與定向功能，能隨鉆實時完成造斜、增斜、穩斜、降斜，且摩阻小、扭矩小、鉆速高、鉆頭進尺多、時效高、成本低、井身平滑井軌易控。極限井身可達15km，是鉆復雜結構井和海油陸系及超大位移井（10km）的新式武器。

美國專利申請文件US20140209389A1公開了一種旋轉導向工具，其包括非旋轉套，一個包括可偏轉單元的旋轉軸，通過控制偏芯軸套的周向位置使得可偏轉單元進行偏轉，進而調整鉆頭的鉆孔方向。在整個導向過程中，控制系統需要不斷測量非旋轉套的姿態（姿態測量系統和控制單元一般會安裝在非旋轉套內），并根據姿態參數輸出控制指令。然而在鉆具系統工作過程中，非旋轉套會因為慣性和不可忽略的摩擦作用，會隨著鉆具系統一起轉動，雖然非旋轉套的轉速低于驅動軸，但是轉動的非旋轉套仍然會為姿態測量帶來麻煩，使得測量精度難以保證，進而會影響控制系統的控制精度，影響整個導向操作。

因此，現有技術需要一種有效地阻礙非旋轉套隨著鉆具組合轉動的技術，從而為準確的姿態測量和導向控制提供基礎。

發明內容

為了解決上述問題，本申請提出了一種非旋轉套的防轉裝置：所述防轉裝置如此地與所述非旋轉套連接，以使得所述防轉裝置能夠向所述非旋轉套傳遞周向作用力從而阻礙所述非旋轉套的旋轉，所述防轉裝置包括防轉件和彈性件，所述防轉件能夠大體上沿所述非旋轉套的徑向方向移動，所述彈性件的作用于所述防轉件并為所述防轉體提供大體徑向向外的作用力。

優選地，所述防轉裝置還包括：

本體，所述本體連接至所述非旋轉套；

防轉件座體，所述防轉件座體安裝于所述本體；

所述防轉件安裝于所述防轉件座體上，所述彈性件安裝于所述本體上，所述彈性件作用于所述防轉件座體并通過所述防轉件座體提供所述徑向向外的作用力。

優選地，所述防轉件座體通過第一安裝銷鉸接于所述本體；

所述防轉件通過第二安裝銷可轉動地安裝在所述防轉件座體上。

優選地，所述防轉件座體包括斜面，所述斜面作用于所述防轉件以提供所述徑向向外的作用力。

優選地，所述本體上設置有限位凸起，所述限位凸起適于限制所述防轉件的徑向位移。