一种静态指向式液压旋转导向工具.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110410008A(43)申请公布日2019.11.05(21)申请号201910662408.8(22)申请日2019.07.22(71)申请人西南石油大学地址610501四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人田家林王彦之周思奇杨琳(74)专利代理机构成都环泰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)51242代理人赵红欣李斌(51)Int.Cl.E21B7/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种静态指向式液压旋转导向工具(57)摘要本发明涉及一种静态指向式液压旋转导向工具，该工具由涡轮马达总成、导向机构、扭矩传递机构三大部分组成，其技术方案为：圆周上均匀分布六个耐高温耐压力活塞，控制时，相连三个活塞油液推进来，对面三个活塞油液拉回去，使芯轴在活塞的作用下向某一个方向偏移，使下部钻头在控制之下能够精确导向，往目标位置钻进。在径向上排列9排活塞，一共54个活塞，提供足够的力使芯轴产生偏移。活塞达到极限位置时，偏转点与偏转中心所形成的水平夹角为1.16°。为保证活塞的稳定运行，在活塞上部呈60°均匀分布着6个直流伺服电机，每个伺服电机下接一个梅花联轴器。联轴器下方接一个丝杆，丝杆将伺服电机产生的旋转运动改为径向运动。CN110410008ACN110410008A权利要求书1/1页1.一种静态指向式液压旋转导向工具组成整体有三大部分，即涡轮马达总成、导向机构、扭矩传递机构，其中涡轮马达总成又由上接头(1)、防掉帽(2)、防掉夹(3)、固定盘(4)、限位套筒(5)、防掉环(6)、涡轮轴(7)、传动键(8)、涡轮定子(9)、涡轮转子(10)、限位套筒(11)、涡轮本体(12)、转换接头(13)、密封螺栓(14)、集液轴(15)、悬臂密封环(16)组成，其特征在于：整个涡轮马达安装在不旋转外套(17)内部，涡轮定子(9)安装在不旋转外套(17)内壁，涡轮转子(10)通过传动键(8)与涡轮轴(7)相连，涡轮轴(7)上端通过固定盘(4)、防掉夹(3)、防掉帽(2)与不旋转外套(17)相连，下端通过锥形螺纹与集液器相连；导向机构由不旋转外套(17)、电池组(18)、控制检测组(19)、伺服电机(20)、梅花联轴器(21)、丝杆(22)、副活塞(23)、导向主体(24)、主活塞(25)、弹簧(26)以及矩形密封圈(27)组成，其特征在于导向机构主要部件安装于不旋转外套(17)的环空内部，电池组(18)和控制检测组(19)安装于旋转导向主体(24)的上方，旋转导向主体(24)至于环空内部不随芯轴(28)的旋转而旋转，电池组(18)为控制检测组(19)提供动力，也为伺服电机(20)提供动力；扭矩传递机构由芯轴(28)、稳定器(29)、金属密封波纹管(30)、长销(31)、钢球(32)及球套(33)组成，其特征在于：当芯轴(28)在导向机构作用下弯曲时以钢球(32)作为接触点，将扭矩传递到钻头上。钢球(32)放在芯轴(28)凹槽处，外接一个球套(33)，钢球(32)在凹槽与球套(33)所形成的空间内部，在传递扭矩时旋转，达到扭矩传递的作用。2.根据权利要求1所述的一种指向式液压旋转导向工具，其特征在于：控制组控制之下，六个按60°排列的伺服电机(20)转动，转动方向速度各不相同；相连三个作正向转动，另外三个就逆向转动；正向转动伺服电机(20)内部的活塞在丝杆(22)的带动下作推进运动，将活塞液压油推入主活塞(25)内部，将活塞往上顶。逆向转动伺服电机(20)内部的活塞，在丝杆(202)的带动下做拉回运动，将活塞内部的液压油液拉回副活塞(23)退回所形成的空腔内，使活塞往下压，这样就可以形成芯轴(28)的定向定量弯曲，从而达到导向的目的，当一端主活塞(25)达到最大伸缩量，另一端副活塞(23)达到最大压缩量。3.根据权利要求1所述的一种静态指向式液压旋转导向工具，其特征在于：涡轮马达总成与旋转导向机构到安装在不旋转外套(17)内部，它们通过锥形螺纹转换接头(13)连接，涡轮轴(7)与导性机构芯轴(28)通过锥形螺纹和集液器连接，并在集液器上用矩形环密封(27)，使全部钻井液通过涡轮马达总成之后进入到芯轴(28)内部。4.根据权利要求1所述的一种静态指向式液压旋转导向工具，其特征在于：在主活塞(25)的上部一个圆周上呈60°均匀分布着6个小尺寸，大功率的直流伺服电机(20)，每个伺服电机(20)下接一个梅花联轴器(21)，以减轻直流伺服电机(20)启动时瞬时扭矩带来的杆件冲击。5.根据权利要求1所述的一种静态液压指向式液压旋转导向工具，其特征在于：梅花联轴器(21)下方接一个直径8mm的丝杆(22)，丝杆(22)将伺服电机(20)产生的旋转