新型内推指向式旋转导向工具制造技术

本发明专利技术涉及新型内推指向式旋转导向工具，固定安装在钻柱系统底部，由压力补偿系统、导向系统、花键轴系统、上外壳、下外壳以及扶正胶筒等组成。所述的导向系统后端通过螺纹连接压力补偿系统，前端连接花键轴系统；利用压力补偿腔储存钻井液，补偿钻头破岩钻进时流道的泥浆压力变化；利用导向系统对柔性芯轴施加一个偏心作用力，使柔性芯轴产生弯曲变形；通过花键轴系统将钻柱系统的转矩和扭矩传递到钻头，同时在偏心作用力作用下驱动钻头产生偏转，实现其造斜钻进功能；底部安装扶正胶筒替代扶正器结构。本发明专利技术的新型内推指向式旋转导向工具结构简单、紧凑，能够得到高质量的井眼轨迹。

【技术实现步骤摘要】
新型内推指向式旋转导向工具
本专利技术属于石油天然气钻探工程领域一种钻井用工具，特别是新型内推指向式旋转导向工具。
技术介绍
旋转导向钻井技术是现代先进钻井技术之一，目前，国内外已经出现许多成熟产品，但是其产品研发更新仍然是旋转导向钻进技术发展的重要条件。随着油气资源勘探开发的不断进行，油田的油气储量随之下降，提高钻井装备水平，以提高油气产量已经成为一种必然趋势。旋转导向工具是旋转导向钻井技术的重要组成部分，其工作性能对旋转导向钻井技术的先进性具有重要影响。旋转导向钻井工具主要应用于石油天然气领域，尤其适用于水平井、定向井等复杂结构井。现有的产品主要分为推靠式和指向式两种，推靠式旋转导向工具现场应用相对较为广泛，但是指向式旋转导向工具的进一步研究更具有价值，因为其性能更为可靠、优良，所以指向式旋转导向钻井工具的开发更加符合旋转导向工具的发展趋势。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
在存在的问题，本专利技术提供了一种新型内推指向式旋转导向工具，本专利技术的旋转导向功能是依靠偏心轮系产生偏心作用力，作用在柔性芯轴上实现的，通过旋转外壳将动力传递给钻头，在导向机构的作用下，完成造斜钻进。导向系统采用齿轮机构，在实现导向功能时，工具系统工作平稳，稳定性良好，整个工具结构更为紧凑。本专利技术的技术方案是：本专利技术的新型内推指向式旋转导向工具，其固定安装在钻柱系统底部，前端连接钻头，其特征在于：包括压力补偿系统、导向系统、花键轴系统，所述导向系统后端连接压力补偿系统，前端连接花键轴系统；所述压力补偿系统包括上外壳、轴套、锁紧挡块、O形密封圈、上部轴等，安装滚子轴承可以保证内部结构和旋转上外壳之间不发生相对运动；所述导向系统包括球铰芯、柔性芯轴、调心球轴承、电机、电机齿轮、轴齿轮、球轴承组等；上述电机的配套电池组与控制单元固定连接在电机一端，使三者成为整体结构；所述花键轴系统包括推力球轴承、下外壳、花键轴、花键块、扶正胶筒、下部密封总成、内六角头螺栓等；利用花键连接将扭矩和转矩从下外壳传递到花键轴上，带动钻头旋转破岩。所述轴套与上部轴之间的空余腔室设计为压力补偿腔，在上部轴末端开设通孔流通泥浆，以补偿泥浆通道中的压力变化。所述偏心轮系，在控制单元调节下，控制电机动作，带动偏心轮系作用，对柔性芯轴施加一个偏心作用力，使其产生弯曲变形，最终传递给钻头，实现钻头的造斜钻进。所述电机总成设计为一个整体，安装、拆卸简单方便。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的新型内推指向式旋转导向工具结构简单、体积和质量相对较小；2、电机旋转时，偏偏心轮系可以在360度范围内旋转，从而带动柔性芯轴在理论上实现任意角度的偏转；3、设计压力补偿腔，可以在流道压力发生改变时，自动补偿流道压力，有效缓和压力变化引起的钻柱振动，确保得到较高质量的井眼轨迹；4、电机系统采用整体式设计，使导向系统结构更为紧凑，电机系统的安装和拆卸也更加简单方便。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是上部轴的结构示意图；图3是扶正胶筒的结构示意图。图1中1-锁紧挡块，2-O形密封圈a，3-上部轴，4-O形密封圈b，5-滚子轴承a，6-O形密封圈c，7-轴套，8-上外壳，9-球铰芯，10-滚子轴承b，11-O形密封圈d，12-垫片，13-柔性芯轴，14-调心球轴承a，15-电机上箱体，16-电机，17-电机齿轮，18-轴齿轮a，19-定位筒，20-滚子轴承c，21-球轴承组，22-滚子轴承d，23-轴齿轮b，24-滚子轴承e，25-滚子轴承f，26-定位块，27-轴齿轮c，28-电机下箱体，29-推力球轴承，30-套筒a，31-下外壳，32-花键轴，33-花键块，34-扶正胶筒，35-挡块，36-调心球轴承b，7-套筒b，38-下部密封总成，39-压紧套筒，40-矩形密封圈，41-定位块，42-内六角头螺栓，43-O形密封圈e，44-弹性垫圈具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：参见图1，新型内推指向式旋转导向工具，包括压力补偿系统、导向系统、花键轴系统，所述压力补偿系统包括上外壳8、轴套7、锁紧挡块1、O形密封圈a2、上部轴3、O形密封圈b4、滚子轴承a5、O形密封圈c6、滚子轴承b10，安装滚子轴承a5和滚子轴承b10使内部结构和旋转上外壳8之间不发生相对运动，轴套7与上部轴3之间设计压力补偿腔，以补偿泥浆通道中的压力变化，采用O形密封圈a2、O形密封圈b4和O形密封圈c6密封各个零部件之间不得间隙。所述导向系统包括球铰芯9、柔性芯轴13、调心球轴承a14、电机16、电机齿轮17、轴齿轮a18、球轴承组21、O形密封圈d11、垫片12、电机上箱体15、电机下箱体28、定位筒19、滚子轴承c20、滚子轴承d22、轴齿轮b23、滚子轴承e24、滚子轴承f25、定位块26、轴齿轮c27，将电机16的配套电池组与控制单元固定连接在电机16一端，使三者成为整体结构；采用偏心轮系，在控制单元调节下，电机16动作，带动偏心轮系作用，给柔性芯轴13施加一个偏心作用力，使其产生弯曲变形，最终传递给钻头，实现钻头的造斜钻进；采用调心球轴承14来补偿柔性芯轴13弯曲产生的变形，保证导向系统的正常工作。所述花键轴系统包括推力球轴承29、下外壳31、花键轴32、花键块33、扶正胶筒34、下部密封总成38、内六角头螺栓42、套筒a30、挡块35、调心球轴承b36、套筒b37、压紧套筒39、矩形密封圈40、定位块41、O形密封圈e43、弹性垫圈44，利用花键连接将扭矩和转矩从下外壳31传递到花键轴32上，带动钻头旋转破岩；利用内六角头螺栓42将扶正胶筒34固定在花键轴系统上，进行扶正作用；利用下部密封总成38进行密封，采用推力球轴承29缓和钻头振动产生的轴向力。所述上下外壳之间采用螺纹连接，钻井液从旋转导向工具中心位置的流道流向钻头，利用压力补偿腔储存钻井液，在流道压力变化较大时补偿流道压力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
新型内推指向式旋转导向工具，其特征在于：其固定安装在钻柱系统底部，前端连接钻头；所述新型内推指向式旋转导向工具由压力补偿系统、导向系统、花键轴系统组成，导向系统前端连接花键轴系统，后端连接压力补偿系统；所述压力补偿系统包括上外壳(8)、轴套(7)、锁紧挡块(1)、O形密封圈(2)、上部轴(3)、O形密封圈(4)、滚子轴承(5)、O形密封圈(6)、滚子轴承(10)，安装滚子轴承(5)和(10)实现内部结构和旋转上外壳(8)之间的定位；所述导向系统包括球铰芯(9)、柔性芯轴(13)、调心球轴承(14)、电机(16)、电机齿轮(17)、轴齿轮(18)、球轴承组(21)、O形密封圈(11)、垫片(12)、电机上箱体(15)、电机下箱体(28)、定位筒(19)、滚子轴承(20)、滚子轴承(22)、轴齿轮(23)、滚子轴承(24)、滚子轴承(25)、定位块(26)、轴齿轮(27)，上述电机(16)的配套电池组与控制单元固定连接在电机上箱体(15)与下箱体(28)内，使三者成为组合结构；所述花键轴系统包括推力球轴承(29)、下外壳(31)、花键轴(32)、花键块(33)、扶正胶筒(34)、下部密封总成(38)、内六角头螺栓(42)、套筒(30)、挡块(35)、调心球轴承(36)、套筒(37)、压紧套筒(39)、矩形密封圈(40)、定位块(41)、O形密封圈(43)、弹性垫圈(44)，利用花键连接将扭矩和转矩从下外壳(31)传递到花键轴(32)上，驱动前端钻具旋转。...

【技术特征摘要】
1.新型内推指向式旋转导向工具，其特征在于：其固定安装在钻柱系统底部，前端连接钻头；所述新型内推指向式旋转导向工具由压力补偿系统、导向系统、花键轴系统组成，导向系统前端连接花键轴系统，后端连接压力补偿系统；所述压力补偿系统包括上外壳(8)、轴套(7)、锁紧挡块(1)、O形密封圈a(2)、上部轴(3)、O形密封圈b(4)、滚子轴承a(5)、O形密封圈c(6)、滚子轴承b(10)，安装滚子轴承a(5)和滚子轴承b(10)实现内部结构和旋转上外壳(8)之间的定位；所述导向系统包括球铰芯(9)、柔性芯轴(13)、调心球轴承a(14)、电机(16)、电机齿轮(17)、轴齿轮a(18)、球轴承组(21)、O形密封圈d(11)、垫片(12)、电机上箱体(15)、电机下箱体(28)、定位筒(19)、滚子轴承c(20)、滚子轴承d(22)、轴齿轮b(23)、滚子轴承e(24)、滚子轴承f(25)、定位块(26)、轴齿轮c(27)，上述电机(16)的配套电池组与控制单元固定连接在电机上箱体(15)与下箱体(28)内，使三者成为组合结构；所述花键轴系统包括推力球轴承(29)、下外壳(31)、花键轴(32)、花键块(33)、扶正胶筒(34)、下部...

【专利技术属性】
技术研发人员：田家林，杨应林，杨琳，杜凡，周韬，蔡旭东，胡书辉，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51