一种推靠式旋转导向工具.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CN111734307A(43)申请公布日2020.10.02(21)申请号202010547281.8(22)申请日2020.06.16(71)申请人东北石油大学地址163000黑龙江省大庆市高新技术产业开发区学府街99号(72)发明人陈冰邓凌鑫田瑞超李玮李思琪赵欢孟凡海覃岚田胜雷(74)专利代理机构大庆禹奥专利事务所23208代理人朱士文杨晓梅(51)Int.Cl.E21B7/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种推靠式旋转导向工具(57)摘要本发明属于油田生产设备技术领域，具体涉及一种推靠式旋转导向工具。包括上接头、外壳，工具主要由动力系统、控制系统、传动系统、执行系统四部分组成。动力系统通过转子叶轮为井下电力设备提供电能。控制系统采集当前工具位置信号，并对信号处理分析，指导伺服电机转动。传动系统是通过伺服电机接受控制系统发出的执行信号后，驱动一对斜齿轮从而带动旋转阀体转动。执行系统是通过旋转阀体的转动实现动力流道和泄压流道的切换实现周期性推靠井壁，改变钻头方向，从而实现旋转导向功能。本装置集成机电液一体化技术，具有结构紧凑，构型简单，而且响应速度快，精度高的特点。CN111734307ACN111734307A权利要求书1/1页1.一种推靠式旋转导向工具，其特征在于：所述导向工具主要由动力系统、传动系统、执行系统和控制系统；所述动力系统包括主轴（8）、定子（9）和转子（10），定子（9）安装于主轴（8）内部，转子（10）安装于主轴（8）外部，主轴（8）安装于外壳（2）内，外壳（2）顶端与上接头（1）螺纹连接，所述主轴（8）上部焊接有导流叶片，所述转子（10）外部焊接有叶片；所述传动系统包括伺服电机（11）、小齿轮（12）、大齿轮（6）、转阀（7）和导流体（5），所述伺服电机（11）与小齿轮（12）连接，小齿轮（12）与导流体（5）上的大齿轮（6）啮合，转阀（7）与大齿轮（6）焊接，导流体（5）与主轴（8）螺纹连接；所述执行系统包括推块（14）、弹簧（15）和密封端盖（13），推块（14）安装在外壳（2）的安装孔内，弹簧（15）套装在推块（14）上，推块（14）外部安装有密封端盖（13），推块（14）的外圆周上设有对称分布的泄压孔（17），泄压孔（17）内安装有单向阀（16），所述的转阀（7）外部开有用于内外流通的流通槽和用于外围上下流通的泄压槽；所述控制系统包括集成在电路集成板（3）上的整流稳压电路、姿态测量传感器、方位伽马传感器、电机驱动板和主控制器，电路集成板（3）安装于主轴（8）内，并通过密封盖（4）密封，电路集成板（3）与伺服电机（11）电连接。2.根据权利要求1所述的一种推靠式旋转导向工具，其特征在于：所述推块（14）是数量为三个，分别安装于外壳（2）上圆周均布的三个动力流道内。3.根据权利要求1所述的一种推靠式旋转导向工具，其特征在于：所述主轴（8）上的导流叶片为顺时针方向，所述转子（10）上的叶片为逆时针方向。2CN111734307A说明书1/4页一种推靠式旋转导向工具[0001]技术领域：本发明属于油田生产设备技术领域，具体涉及一种推靠式旋转导向工具。[0002]背景技术：在石油钻井领域中，旋转导向技术主要用于定向井、水平井、大位移井等。依靠其高精度的伺服控制系统和高精度姿态测量传感器，能够实时精准的控制井下钻进方向，从而调整钻具运行轨迹，实现准确高效快速的向目标点钻进。[0003]现有技术中，以Bakerhughes的AutoTrackCurve旋转导向工具和Schlumberger的PDArcher旋转导向工具为代表。Bakerhughes的AutoTrackCurve旋转导向工具的驱动方式是液压驱动，通过精准控制三套高度集成且各自独立的电机液压泵模块，用液压油推靠油缸及其翼助推靠井壁，实现导向工具上部实现整体弯曲变形，以改变钻头方向。而Schlumberger的PDArcher旋转导向工具的驱动方式是泥浆压力差驱动，通过使用常开式盘阀配流来驱动活塞，进而活塞带动巴掌推靠井壁，以改变钻头方向。[0004]另外，申请号为【CN109025820A】名称为【一种全旋转液压内推靠式高造斜率旋转导向工具】和申请号为【CN110130830A】名称为【基于钻井液压差的推靠式旋转导向装置】也公开了两种导向工具，但都存在设计缺陷。[0005]液压驱动的工具结构复杂，系统采用的液压泵和阻尼阀调压，在井下恶劣的条件下，对油液的真空度，清洁度要求极高，而且对系统的密封性要求极高，从而导致制造和维护成本高昂。[0006]泥浆压力差驱动的工具，采用常开式盘阀配流对活塞做工，会导致推靠巴掌在不需要导向的过程中仍往复