一种非旋转套的防转装置以及旋转导向装置制造方法及图纸

一种非旋转套的防转装置：所述防转装置如此地与所述非旋转套连接，以使得所述防转装置能够向所述非旋转套传递周向作用力从而阻碍所述非旋转套的旋转，所述防转装置包括防转件和弹性件，所述防转件能够大体上沿所述非旋转套的径向方向移动，所述弹性件的作用于所述防转件并为所述防转体提供大体径向向外的作用力。通过本申请提出的非旋转套的防转装置以及旋转导向装置，一方面能够为准确的姿态测量和导向控制提供基础，另一方面可以在仅使用一个防转装置即可实现两个非旋转套的过快转动，与此同时，防转装置还能够提供基于极小结构尺寸的导向驱动力。

【技术实现步骤摘要】
一种非旋转套的防转装置以及旋转导向装置
本申请涉及钻探领域，尤其涉及控制钻进导向的旋转导向领域。
技术介绍
为了获取地下贮藏的自然资源需要进行钻井勘探，在很多情况下，井孔与井架都不是对齐的，而是需要形成一定的偏移或者弯曲，这种形成水平或者竖直偏移或者其他类型的复杂井孔的过程叫做定向钻井。而在定向钻井过程中对钻头方向进行方向控制的过程叫做导向。现代导向钻井有滑动导向与旋转导向两种类型。滑动导向钻井时，钻柱不旋转；用井底动力钻具（涡轮钻具、螺杆钻具）带动钻头旋转。螺杆钻具及部分钻柱与扶正器贴靠井壁只能在井壁上下滑动。它的缺点是摩阻大、有效钻压、扭矩与功率小，钻速低、井眼呈螺旋状不光滑不干净、井身质量差、易事故，往往被迫启动钻盘采用“复合钻进”，而“复合钻进”往往只能有限使用。滑动导向的极限井深小于4000m左右。要较大改变井斜方位时，需起钻改变钻柱结构。旋转导向钻井系统是转盘驱动钻柱旋转，钻柱及旋转导向工具等在井壁上滚动，滚动摩擦阻力小，旋转导向钻井系统能在钻进中控制调整其造斜与定向功能，能随钻实时完成造斜、增斜、稳斜、降斜，且摩阻小、扭矩小、钻速高、钻头进尺多、时效高、成本低、井身平滑井轨易控。极限井身可达15km，是钻复杂结构井和海油陆系及超大位移井（10km）的新式武器。美国专利申请文件US20140209389A1公开了一种旋转导向工具，其包括非旋转套，一个包括可偏转单元的旋转轴，通过控制偏芯轴套的周向位置使得可偏转单元进行偏转，进而调整钻头的钻孔方向。在整个导向过程中，控制系统需要不断测量非旋转套的姿态（姿态测量系统和控制单元一般会安装在非旋转套内），并根据姿态参数输出控制指令。然而在钻具系统工作过程中，非旋转套会因为惯性和不可忽略的摩擦作用，会随着钻具系统一起转动，虽然非旋转套的转速低于驱动轴，但是转动的非旋转套仍然会为姿态测量带来麻烦，使得测量精度难以保证，进而会影响控制系统的控制精度，影响整个导向操作。因此，现有技术需要一种有效地阻碍非旋转套随着钻具组合转动的技术，从而为准确的姿态测量和导向控制提供基础。
技术实现思路
为了解决上述问题，本申请提出了一种非旋转套的防转装置：所述防转装置如此地与所述非旋转套连接，以使得所述防转装置能够向所述非旋转套传递周向作用力从而阻碍所述非旋转套的旋转，所述防转装置包括防转件和弹性件，所述防转件能够大体上沿所述非旋转套的径向方向移动，所述弹性件的作用于所述防转件并为所述防转体提供大体径向向外的作用力。优选地，所述防转装置还包括：本体，所述本体连接至所述非旋转套；防转件座体，所述防转件座体安装于所述本体；所述防转件安装于所述防转件座体上，所述弹性件安装于所述本体上，所述弹性件作用于所述防转件座体并通过所述防转件座体提供所述径向向外的作用力。优选地，所述防转件座体通过第一安装销铰接于所述本体；所述防转件通过第二安装销可转动地安装在所述防转件座体上。优选地，所述防转件座体包括斜面，所述斜面作用于所述防转件以提供所述径向向外的作用力。优选地，所述本体上设置有限位凸起，所述限位凸起适于限制所述防转件的径向位移。优选地，所述防转装置还包括第三安装销，所述本体通过所述第三安装销与非旋转套连接；所述防转装置还包括径向驱动装置以及设置在所述本体上的延伸部，所述径向驱动装置适于驱动所述本体绕所述第三安装销转动，从而使得所述延伸部与所述第二非旋转套作用。另一方面，本申请还公开了一种旋转导向装置，包括第一非旋转套、第二非旋转套、以及如前所述的防转装置，所述第一非旋转套与所述的防转装置连接，所述的防转装置与所述第二非旋转套连接。优选地，所述的防转装置与所述第二非旋转套连接具体为：所述的防转装置具有延伸部，所述延伸部与所述第二非旋转套在轴向上具有重叠部分。通过本申请提出的非旋转套的防转装置以及旋转导向装置，一方面，能够在不增加钻具组合的整体尺寸的前提下防止非旋转套过快的转动，使得非旋转套尽可能低的速度转动或者不转动，从而为准确的姿态测量和导向控制提供基础，另一方面，通过本申请提出的基于两个非旋转套的导向装置，可以在仅使用一个防转装置即可实现两个非旋转套的过快转动，与此同时，防转装置还能够提供基于极小结构尺寸的导向驱动力。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为包含本申请的防转装置的钻具组合结构示意图；图2为本申请防转装置的局部爆炸示意图；图3为本申请防转装置的一种结构示意图；图4为本申请防转装置的另一种结构示意图；图5为本申请防转装置在延伸部处的横截面示意图；图6a为本申请防转装置在中立模式下的示意图；图6b为本申请防转装置在导向模式下的示意图。图中包括：上驱动轴1，第一非旋转轴承2，第三安装销3，防转装置4，顶紧弹簧5，防转件座体6，防转件7，限位凸起P，径向驱动件8，第二非旋转套9，万向节10，下驱动轴11，第二非旋转轴承12，延伸部13，第一安装销14，第二安装销15，弹簧座16，第一非旋转套17，电路仓18。具体实施方式为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其他任何类似的描述意在涵盖非排他行的包含，从而使得包括一系列的过程、方法、物品或者设备不仅仅包括这些要素，而且包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”等限定的要素，并不排除在包括所述要素外，还包括另外的相同要素。本申请公开的装置涉及到油田钻井或者其他勘探钻井的应用场景，与旋转导向装置相关的其它系统部件，例如井架系统，动力系统以及信号系统作为公知常识在此不做过多描述。如图1所示，用于钻井工作中的钻具组合，在该钻具组合中具有两个非旋转套，通过两个非旋转套之间的作用力传递能够实现工具头的导向驱动。具体地，钻具组合包括上驱动轴1，上驱动轴1前端与驱动系统连接，上驱动轴1内通常设置有电路仓18，用于存储一些电路器件，上驱动轴1后端安装有第一非旋转套17，第一非旋转套17通过第一非旋转轴承2安装在上驱动轴1上，上驱动轴1通过万向节10与下驱动轴11传动连接，通过所述万向节10的连接，上驱动轴1向下驱动轴11传递用于钻进的轴向压力和周向扭矩。在该实施例中，钻具组合还包括一个第二非旋转套9，所述第二非旋转套9通过第二非旋转轴承12安装在下驱动轴11上，在上驱动轴1驱动工具头的过程中，在没有防转作用的情况下，第一非旋转套17和第二非旋转套9不可避免地以低于上驱动轴1的速度转动，本实施例的一个目的在于以不增加钻具组合整体结构尺寸的前提下阻碍第一非旋转套17和第二非旋转套9的转动，从而降低测量系统，尤其是针对第一非旋转套17和第二非旋转套9的姿态测量系统的测量难度，以提高测量精度从而为控制系统的准确控制提供保障。下面参考图2和图3以举例的方式详细介绍本实施方式中涉及的防转装置。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非旋转套的防转装置，所述防转装置如此地与所述非旋转套连接，以使得所述防转装置能够向所述非旋转套传递周向作用力从而阻碍所述非旋转套的旋转，其特征在于：所述防转装置包括防转件和弹性件，所述防转件能够大体上沿所述非旋转套的径向方向移动，所述弹性件的作用于所述防转件并为所述防转体提供大体径向向外的作用力。

【技术特征摘要】
1.一种非旋转套的防转装置，所述防转装置如此地与所述非旋转套连接，以使得所述防转装置能够向所述非旋转套传递周向作用力从而阻碍所述非旋转套的旋转，其特征在于：所述防转装置包括防转件和弹性件，所述防转件能够大体上沿所述非旋转套的径向方向移动，所述弹性件的作用于所述防转件并为所述防转体提供大体径向向外的作用力。2.根据权利要求1所述的防转装置，其特征在于，还包括：本体，所述本体连接至所述非旋转套；防转件座体，所述防转件座体安装于所述本体；所述防转件安装于所述防转件座体上，所述弹性件安装于所述本体上，所述弹性件作用于所述防转件座体并通过所述防转件座体提供所述径向向外的作用力。3.根据权利要求2所述的防转装置，其特征在于，所述防转件座体通过第一安装销铰接于所述本体；所述防转件通过第二安装销可转动地安装在所述防转件座体上。4.根据权利要求2所述的防转装置，其特征在于，所述防转件座体包括斜面...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆波，底青云，王自力，陈文轩，杜建生，杨永友，何新振，刘洋，洪林峰，谢棋军，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11