一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统技术方案

本发明专利技术涉及钻井工具的技术领域，尤其是一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统，其包括芯轴、外套、组合滤波器，所述芯轴的外表面依次固定连接有滑动轴承、偏置机构、调心球轴承，所述芯轴的一端固定连接有钻头，所述芯轴的外表面固定连接有两个三轴加速度计、一个单轴陀螺仪，两个所述三轴加速度计分别位于偏置机构的两侧。本发明专利技术具有通过三轴加速度计、单轴陀螺仪可实现钻井工具的高精度导向，有利于减小钻井过程的振动、转速波动、温度变化等参数对动态工具面角测量的影响，方便于获得芯轴中心的位移及方向，通过滑动轴承对钻压和钻头的冲击载荷进行分载，减轻滑动轴承振动、预防摩擦副失效、延长轴承寿命的效果。延长轴承寿命的效果。延长轴承寿命的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统


[0001]本专利技术涉及钻井工具的
，尤其是涉及一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统。

技术介绍

[0002]旋转导向系统在超深井、高难定向井、水平井、大位移井、丛式分支井等油藏开发工艺井的导向钻井中及其重要，在动态指向式旋转导向钻井工具中，依靠偏置机构的偏置导向力使旋转芯轴在弯曲强度允许的情况下挠曲，从而实现钻头的导向。
[0003]现有的一部分偏置机构的导向不便于精准控制钻头的位移延伸，传力轴承长时间承受钻压和钻头的冲击载荷，传力轴承在井下很容易发生磨损和疲劳剥落。

技术实现思路

[0004]为了方便于控制偏置机构的导向，对偏置机构内的钻压进行分载，延长轴承的使用寿命，本专利技术提供一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统。
[0005]本专利技术提供的一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统采用如下的技术方案：一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统，包括芯轴、外套、组合滤波器，所述芯轴的外表面依次固定连接有滑动轴承、偏置机构、调心球轴承，所述芯轴的一端固定连接有钻头，所述芯轴的外表面固定连接有两个三轴加速度计、一个单轴陀螺仪。
[0006]通过采用上述技术方案，通过偏置机构的驱动，芯轴在外套内以调心球轴承为支撑点进行偏摆，从而带动钻头发生偏转移动。
[0007]优选的，两个所述三轴加速度计分别位于偏置机构的两侧，所述单轴陀螺仪位于其中一个三轴加速度计与偏置机构之间。
[0008]通过采用上述技术方案，两个三轴加速度计7和单轴陀螺仪8对芯轴的工具面角实时测量，有利于员工掌握钻头的偏转。
[0009]优选的，两个所述三轴加速度计、所述单轴陀螺仪均与组合滤波器通信连接。
[0010]通过采用上述技术方案，通过组合滤波器融合两个三轴加速度计7和单轴陀螺仪8的测量结果，使得芯轴的测量结果更加精确，有利于实现钻井工具的高精度导向。
[0011]优选的，所述偏置机构包括外偏心环，所述外偏心环的内部转动连接有内偏心环，所述内偏心环的内部固定连接有关节轴承，所述关节轴承的内部固定连接于芯轴的外表面。
[0012]优选的，所述外套的内部固定连接有两个无框电机，所述外偏心环的一侧、所述内偏心环的一侧均固定连接有法兰头，两个所述无框电机的转轴均传动连接于对应的法兰头的一侧。
[0013]通过采用上述技术方案，通过两个无框电机进一步控制内偏心环和外偏心环的旋转速度和旋转方向，有利于控制芯轴的偏置方位。
[0014]优选的，所述滑动轴承通过其外表面设有的轴承座与外套相连接，所述滑动轴承
包括径向滑动轴承、止推滑动轴承，所述径向滑动轴承包括内层、外层，所述内层的内部固定连接有若干个摩擦块一，所述外层的内部固定连接有若干个摩擦块二。
[0015]优选的，所述止推滑动轴承包括固定空心盘、转动空心盘，所述固定空心盘的外表面螺纹连接于外层的外表面，所述转动空心盘的一侧转动连接于固定空心盘的一侧，所述固定空心盘转动连接有若干个呈圆周阵列的摩擦柱一，所述转动空心盘的内部转动连接有若干个呈圆周阵列的摩擦柱二。
[0016]通过采用上述技术方案，在旋转导向工具工作时，滑动轴承内的各摩擦块一、摩擦块二、摩擦柱一、摩擦柱二，有利于减轻滑动轴承振动、 预防摩擦副失效、 延长径向滑动轴承使用寿命的效果。
[0017]优选的，其中一个所述三轴加速度计位于滑动轴承与偏置机构之间，另外一个所述三轴加速度计位于偏置机构与调心球轴承之间。
[0018]通过采用上述技术方案，通过将两个三轴加速度计对置来消除运动加速度的影响。
[0019]优选的，每个所述摩擦块二均位于对应的两个所述摩擦块一之间，所述摩擦块一、所述摩擦块二均围绕外层呈圆周阵列，每个所述摩擦柱一的外表面均搭接于对应的摩擦柱二的外表面。
[0020]通过采用上述技术方案，摩擦柱一3023与摩擦柱二3024发生自转，有利于支撑止推滑动轴承承载钻压的径向力，保护径向滑动轴承。
[0021]优选的，所述外套的内部固定连接有密封组件，所述密封组件的内部固定连接于芯轴的外表面，所述密封组件位于调心球轴承与钻头之间。
[0022]通过采用上述技术方案，通过密封组件实现动态密封芯轴1与外套2之间的空间，有利于与外界隔离开来，防止外界环境中的泥沙进入，造成导向钻井工具的磨损。
[0023]综上所述，本专利技术具有如下的有益技术效果：1.通过两个无框电机进一步控制内偏心环和外偏心环的旋转速度和旋转方向，从而使得员工可以控制偏置后芯轴的轴线与外套的轴线所形成的面在外套内的方位，进一步控制芯轴的偏置方位，采用互补滤波和卡尔曼滤波数据融合处理的方法，通过组合滤波器融合两个三轴加速度计和单轴陀螺仪的测量结果，从而通过三轴加速度计、单轴陀螺仪可实现钻井工具的高精度导向，有利于减小钻井过程的振动、转速波动、温度变化等参数对动态工具面角测量的影响，方便于获得外套内部偏置机构处芯轴中心的位移及方向，从而对钻井施工、钻井轨迹进行控制；2.通过滑动轴承对钻压和钻头的冲击载荷进行分载，径向滑动轴承、止推滑动轴承均可承受钻压作用产生的径向力，在旋转导向工具工作时，滑动轴承内的各摩擦块一、摩擦块二、摩擦柱一、摩擦柱二，可达到减轻滑动轴承振动、 预防摩擦副失效、 延长径向滑动轴承使用寿命的效果。
附图说明
[0024]图1是本专利技术一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统侧视的结构示意图；图2是图1中沿A
‑
A线的剖视图；图3是本专利技术一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统去掉外套2、两个三轴加速
度计7和一个单轴陀螺仪8后的立体结构示意图；图4是图3中C向视图；图5是图4中沿B
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B线的剖视图；图6是本专利技术一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统中滑动轴承3的立体爆炸结构示意图。
[0025]附图标记说明：1、芯轴；2、外套；3、滑动轴承；301、径向滑动轴承；3011、内层；3012、外层；3013、摩擦块一；3014、摩擦块二；302、止推滑动轴承；3021、固定空心盘；3022、转动空心盘；3023、摩擦柱一；3024、摩擦柱二；4、偏置机构；401、外偏心环；402、内偏心环；403、关节轴承；5、调心球轴承；6、钻头；7、三轴加速度计；8、单轴陀螺仪；9、无框电机。
具体实施方式
[0026]以下结合附图1
‑
6对本专利技术作进一步详细说明。
[0027]本专利技术实施例公开一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统，参照图1
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4，包括芯轴1、外套2、组合滤波器（公知技术），外套2在工作时相对于井壁旋转非常缓慢，为轴内所需的偏转提供支撑，芯轴1及其偏置机构4在一个不旋转的外套2里进行工作，并通过密封组件与外界隔离开来，防止外界环境中的泥沙进入外套2的内部，造成滑动轴承3、偏置机构4、调心球轴承5的磨损，芯轴1的外表面依次固定连接有滑动轴承3、偏置机构4、调心球轴承5，调心球轴承5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统，其特征在于：包括芯轴（1）、外套（2）、组合滤波器，所述芯轴（1）的外表面依次固定连接有滑动轴承（3）、偏置机构（4）、调心球轴承（5），所述芯轴（1）的一端固定连接有钻头（6），所述芯轴（1）的外表面固定连接有两个三轴加速度计（7）、一个单轴陀螺仪（8）。2.根据权利要求1所述的一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统，其特征在于：两个所述三轴加速度计（7）分别位于偏置机构（4）的两侧，所述单轴陀螺仪（8）位于其中一个三轴加速度计（7）与偏置机构（4）之间。3.根据权利要求2所述的一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统，其特征在于：两个所述三轴加速度计（7）、所述单轴陀螺仪（8）均与组合滤波器通信连接。4.根据权利要求2所述的一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统，其特征在于：所述偏置机构（4）包括外偏心环（401），所述外偏心环（401）的内部转动连接有内偏心环（402），所述内偏心环（402）的内部固定连接有关节轴承（403），所述关节轴承（403）的内部固定连接于芯轴（1）的外表面。5.根据权利要求4所述的一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统，其特征在于：所述外套（2）的内部固定连接有两个无框电机（9），所述外偏心环（401）的一侧、所述内偏心环（402）的一侧均固定连接有法兰头，两个所述无框电机（9）的转轴均传动连接于对应的法兰头的一侧。6.根据权利要求5所述的一种动态指向式旋转导向的传力轴承系统，其特征在于：所述滑动轴承（3）通过其外表面设有的轴承座与外套（2）相连接，所述滑动轴承（3）包括径向滑动轴承（301）、止推滑动轴承（302），所述径向滑动轴承（...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凌，徐国丽，赵佳馨，
申请(专利权)人：凌远科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：