[發明專利]一種用于旋轉導向裝置的執行機構及其旋轉導向裝置

有效

• 申請號: 202010148737.3
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111287655B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 劉慶波;底青云;楊永友;王向陽;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;E21B21/10
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 吳紹群

本申請提供了一種用于旋轉導向裝置的執行機構及其旋轉導向裝置，其中，執行機構包括主動閥芯、從動閥芯、第一空腔、第二空腔和高壓泥漿驅動通道；第一空腔包括與低壓泥漿連通的第一低壓口，第一空腔還包括與高壓泥漿連通的第一高壓口，主動閥芯可選擇的開閉第一低壓口和第一高壓口以調節第一空腔中的壓力，從動閥芯兩側分別與第一空腔和第二空腔毗鄰，從動閥芯響應于第一空腔和第二空腔之間的壓差而移動，從動閥芯與高壓泥漿驅動通道連接，高壓泥漿驅動通道響應于從動閥芯的移動在打開狀態和關閉狀態之間進行切換。本申請執行機構通過主動閥芯與從動閥芯的聯動作用，能夠提高響應速度的基礎上，還能有效降低系統功耗。

技術領域

本申請涉及鉆井設備技術領域，具體涉及一種用于旋轉導向裝置的執行機構及其旋轉導向裝置。

背景技術

旋轉導向屬于鉆井領域中最尖端的技術之一，得到了廣泛的應用。旋轉導向是可以按照井眼軌跡的需要，在鉆井過程中連續、自動、實時的調節井斜和方位，實現高精度軌跡控制的技術。旋轉導向系統是通過控制偏置機構使鉆頭或鉆鋌發生軸向偏移來完成導向動作的，其中偏置機構分為推靠式和指向式兩種，其中推靠式以斯倫貝謝的PowerDrive X6和貝克休斯的AutoTrack為代表，推靠式偏置機構實現導向動作的原理是在靠近鉆頭處通過推靠裝置推靠鉆鋌，為鉆頭提供側向力。由于推靠式旋轉導向系統的部分性能優于指向式旋轉導向系統，因此得到了廣泛的應用。

現有技術中，推靠式旋轉導向系統改變鉆頭鉆進方向主要是依靠設置在鉆具上的推靠活塞，旋轉導向裝置中執行機構的作用是鉆具在井下工作需要進行導向時為推靠活塞提供推靠力的機構。在專利文件CN110130830A中公開了一種基于鉆井液壓差的推靠式旋轉導向裝置，該裝置中的執行機構利用驅動機構往復運動帶動閥芯往復運動，進而控制鉆井液的壓力用于驅動推靠活塞。在實際使用中，為了加快推靠活塞的響應速度，就得增大泥漿流量，為了獲得大的泥漿流通量就得使用較大體積的閥芯，這樣就會增大系統功耗且不利于井下工作環境，所以在現有技術中利用鉆井液壓差進行推靠的旋轉導向裝置，執行機構在推靠活塞的響應速度與系統功耗之間很難達到兩全其美的效果。

發明內容

為了解決上述技術問題，本申請提供了一種用于旋轉導向裝置的執行機構及其旋轉導向裝置，其中，一種用于旋轉導向裝置的執行機構包括主動閥芯、從動閥芯、第一空腔、第二空腔和高壓泥漿驅動通道；所述第一空腔包括與低壓泥漿連通的第一低壓口，所述第一空腔還包括與高壓泥漿連通的第一高壓口，所述主動閥芯可選擇的開閉所述第一低壓口和所述第一高壓口以調節所述第一空腔中的壓力，所述從動閥芯兩側分別與所述第一空腔和所述第二空腔毗鄰，所述從動閥芯響應于所述第一空腔和所述第二空腔之間的壓差而移動，所述從動閥芯與所述高壓泥漿驅動通道連接，所述高壓泥漿驅動通道響應于所述從動閥芯的移動在打開狀態和關閉狀態之間進行切換。

其中，所述主動閥芯可選擇的開閉所述第一低壓口和所述第一高壓口，解釋為：所述主動閥芯能夠在第一位置和第二位置之間移動，在所述第一位置時，第一低壓口打開且第一高壓口關閉；當主動閥芯處于第二位置時，第一低壓口關閉且第一高壓口打開；或者在所述第一位置時，第一低壓口關閉且第一高壓口打開；當主動閥芯處于第二位置時，第一低壓口打開且第一高壓口關閉。