專利名稱：一種井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油、鉆井、勘探開發(fā)的鉆井工具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及適用于一種高造斜率井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著石油工業(yè)的發(fā)展，深井、超深井、大位移井和長距離水平井等特殊工藝井的開發(fā)需求越來越多，難度也越來越大，對沿井眼軌跡進行導(dǎo)向鉆進的精度要求也越來越高，實現(xiàn)高精度導(dǎo)向鉆進的導(dǎo)向工具的研發(fā)就更為重要和迫切。為解決傳統(tǒng)導(dǎo)向方式的缺陷，上世紀(jì)80年代末，開始進行旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的理論研究；21世紀(jì)，旋轉(zhuǎn)自動導(dǎo)向閉環(huán)鉆井技術(shù)不斷發(fā)展，包括由井下偏置導(dǎo)向工MWD/FEWD/LWD等先進的測量儀器及井下自動控制系統(tǒng)形成的井下旋轉(zhuǎn)自動導(dǎo)向系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)，以及將井下閉環(huán)自動導(dǎo)向系統(tǒng)和地面監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)系在一起以形成全井閉環(huán)控制的雙向通訊技術(shù)。它代表了當(dāng)今閉環(huán)自動導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的尖端自動化鉆井技術(shù)。該階段拋開了滑動導(dǎo)向方式，而以旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆進方式，自動、靈活地調(diào)整井斜和方位，大大提高了鉆井速度和鉆井安全性，軌跡控制精度也非常高，適合目前開發(fā)特殊油藏的超深井、高難定向井、水平井、大位移井、聰明井等特殊工藝井導(dǎo)向鉆井的需要，但是這些技術(shù)工藝復(fù)雜，成本昂貴，設(shè)備體積過大，在狹小空間范圍內(nèi)無法使用，因而在實際的推廣運用上遇到很多困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單，能在狹小空間范圍內(nèi)使用的井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)軸，還包括造斜裝置以及相對于造斜裝置沿旋轉(zhuǎn)軸左右對稱設(shè)置的脹緊套、聯(lián)軸器、電磁離合制動器、減速裝置；
其中所述聯(lián)軸器的第一半聯(lián)軸器通過所述脹緊套與所述旋轉(zhuǎn)軸緊緊地連接在一起，所述聯(lián)軸器的第二半聯(lián)軸器與所述電磁離合制動器的主動件相連；所述電磁離合制動器的從動件與所述減速裝置的輸入單元相連；所述左邊減速裝置的輸出單元與所述造斜裝置外偏心圓環(huán)相連，控制所述造斜裝置外偏心圓環(huán)實現(xiàn)造斜功能，右邊減速裝置的輸出單元與所述造斜裝置內(nèi)偏心圓環(huán)相連，控制所述造斜裝置內(nèi)偏心圓環(huán)實現(xiàn)造斜功能。所述造斜裝置的外圈以及二套電磁離合制動器的外圈、二套減速裝置的外圈通過多個連接板固定連接為一體。連接板通過鍵槽或螺釘將上述裝置連接為一體。所述井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)，還包括二套角度測量裝置，所述角度測量裝置外圓上有若干個測量齒，可根據(jù)測量精度的需要確定測量齒的數(shù)目，所述角度測量裝置安裝在減速裝置與所述造斜裝置偏心圓環(huán)之間，并隨著同步運動。本發(fā)明中所述的造斜裝置，包括內(nèi)偏心圓環(huán)、外偏心圓環(huán)、圓形固定圈，內(nèi)偏心圓環(huán)、外偏心圓環(huán)均包括內(nèi)孔、外圓兩個圓，且內(nèi)孔、外圓兩個圓的圓心不在同一點，內(nèi)偏心圓環(huán)內(nèi)孔套在旋轉(zhuǎn)軸上，外偏心圓環(huán)內(nèi)孔套在內(nèi)偏心圓環(huán)外圓上，圓形固定圈內(nèi)孔套在外偏心圓環(huán)外圓上。所述的造斜裝置，還包括三個滾針軸承，其中第一滾針軸承安裝在旋轉(zhuǎn)軸與內(nèi)偏心圓環(huán)內(nèi)孔之間，第二滾針軸承安裝在內(nèi)偏心圓環(huán)外圓與外偏心圓環(huán)內(nèi)孔之間，第三滾針軸承安裝在外偏心圓環(huán)外圓與圓形固定圈之間。本發(fā)明中所述的電磁離合制動器，包括主動件、軸承、第一固定件、電磁線圈、滑動件、第二固定件、彈簧、從動件，所述主動件與第一固定件通過軸承轉(zhuǎn)動配合，主動件和第一固定件之間的空隙裝有電磁線圈，主動件的后端面具有圓環(huán)排列的主動齒；所述主動件為圓筒形，其前端面具有均勻分布的螺紋孔，用于連接輸入件，輸入扭矩和轉(zhuǎn)速；
所述第二固定件為圓筒形，其前端面具有圓環(huán)排列的制動齒；所述滑動件為具有內(nèi)孔的圓盤形，其前端面具有圓環(huán)排列的從動齒，與所述主動件主動齒構(gòu)成一對傳動嚙合齒；滑動件后端面具有圓環(huán)排列的被制動齒，與所述第二固定件制動齒構(gòu)成一對制動嚙合齒；滑動件內(nèi)孔具有圓形排列的內(nèi)齒；
所述從動件為圓筒形，其外圓具有圓形排列的外齒，與所述滑動件內(nèi)齒構(gòu)成一對滑動嚙合齒；從動件筒壁上具有N個均勻分布的臺階孔，并具有M個均勻分布的圓柱孔，N=3 12，M=3 12 ；N個套有彈簧的螺釘穿過所述臺階孔連接從動件和滑動件；圓柱孔用于連接輸出件，輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。本發(fā)明主要功能是按照控制指令改變軸的偏心程度，實現(xiàn)預(yù)期造斜功能，各裝置之間的運動和動力傳遞關(guān)系為旋轉(zhuǎn)軸一脹緊套一聯(lián)軸器一電磁離合制動器一減速裝置一造斜裝置，最終改變旋轉(zhuǎn)軸的偏心程度，實現(xiàn)預(yù)期造斜功能。本發(fā)明的有益效果是所有零部件設(shè)計為一體，特別適合在窄小的空間范圍內(nèi)使用、安裝并且確保旋轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下按控制指令動作，改變偏心程度，實現(xiàn)預(yù)期造斜功能的同步性和可靠性。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體說明。圖1為本發(fā)明實施例井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明實施例井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)中造斜裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實施例井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)中電磁離合制動器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式如圖1所示的一個井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)軸1、造斜裝置7以及相對于造斜裝置7沿旋轉(zhuǎn)軸1左右對稱設(shè)置的脹緊套2、聯(lián)軸器3、電磁離合制動器4、減速裝置5，角度測量裝置6 ；其中聯(lián)軸器3的第一半聯(lián)軸器31通過脹緊套2與旋轉(zhuǎn)軸1緊緊地連接在一起，聯(lián)軸器3的第二半聯(lián)軸器32與電磁離合制動器4的主動單元41相連；電磁離合制動器4的從動件41與減速裝置5的輸入單元51相連；左邊減速裝置5的輸出單元52與造斜裝置7外偏心圓環(huán)71相連，控制所述造斜裝置外偏心圓環(huán)71實現(xiàn)造斜功能，右邊減速裝置5的輸出單元52與造斜裝置7內(nèi)偏心圓環(huán)72相連，控制造斜裝置7內(nèi)偏心圓環(huán)72實現(xiàn)造斜功能。角度測量裝置6外圓上有45個測量齒，即每兩個測量齒之間的圓心角角度為8°。角度測量裝置6安裝在減速裝置5與造斜裝置7偏心圓環(huán)之間，并隨著同步運動；造斜裝置7的外圈以及二套電磁離合制動器4的外圈、二套減速裝置5的外圈由六個連接板8通過鍵槽固定連接為一體。如圖2所示的井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)中造斜裝置7，其包括旋轉(zhuǎn)軸1、三個滾針軸承(即第一滾針軸承73、第二滾針軸承74與第三滾針軸承75)、兩個偏心圓環(huán)(即內(nèi)偏心圓環(huán)72和外偏心圓環(huán)71)、圓形固定圈76。其中旋轉(zhuǎn)軸1的材料為42CrMo鋼；第一滾針軸承73、第二滾針軸承74與第三滾針軸承75為標(biāo)準(zhǔn)件，材料為65Mn鋼；內(nèi)偏心圓環(huán)72包括內(nèi)孔、外圓兩個圓，且所述內(nèi)孔、外圓兩個圓的圓心不在同一點。外偏心圓環(huán)71包括內(nèi)孔、外圓兩個圓，且所述內(nèi)孔、外圓兩個圓的圓心不在同一點，材料為65Mn鋼；圓形固定圈76材料為65Mn鋼。第一滾針軸承73安裝在旋轉(zhuǎn)軸1與內(nèi)偏心環(huán)72內(nèi)孔之間。內(nèi)偏心環(huán)72安裝在第一滾針軸承73與第二滾針軸承74之間；第二滾針軸承74安裝在內(nèi)偏心環(huán)72外圓與外偏心圓環(huán)71內(nèi)孔之間；外偏心圓環(huán)71安裝在第二滾針軸承74與第三滾針軸承75之間；第三滾針軸承75安裝在外偏心圓環(huán)71外圓與固定圈76內(nèi)孔之間。在使用本實施例的造斜裝置7時，固定圈76外圓固定在連接板8上不動，當(dāng)旋轉(zhuǎn)內(nèi)偏心圓環(huán)72 —個角度，同時旋轉(zhuǎn)外偏心圓環(huán)71另一個角度時，就可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸1的偏心，即旋轉(zhuǎn)軸的偏心值A(chǔ)和偏心方位角a隨之改變。如圖3所示電磁離合制動器4，包括主動件41、軸承43、第一固定件44、電磁線圈45、滑動件46、第二固定件47、彈簧48、從動件42，所述主動件41與第一固定件44通過軸承43轉(zhuǎn)動配合，主動件41和第一固定件44之間的空隙裝有電磁線圈45，主動件41的后端面具有圓環(huán)排列的主動齒；主動件41為圓筒形，其前端面具有均勻分布的螺紋孔412，用于連接輸入件，輸入扭矩和轉(zhuǎn)速；第二固定件47為圓筒形，其前端面具有圓環(huán)排列的制動齒；滑動件46為具有內(nèi)孔的圓盤形，其前端面具有圓環(huán)排列的從動齒，與所述主動件主動齒構(gòu)成一對傳動嚙合齒411 ；滑動件后端面具有圓環(huán)排列的被制動齒，與第二固定件制動齒構(gòu)成一對制動嚙合齒471 ；滑動件內(nèi)孔具有圓形排列的內(nèi)齒；從動件42為圓筒形，其外圓具有圓形排列的外齒，與滑動件內(nèi)齒構(gòu)成一對滑動嚙合齒461 ；從動件筒壁上具有6個均勻分布的臺階孔421，并具有6個均勻分布的圓柱孔422 ；6個套有彈簧的螺釘穿過所述臺階孔421連接從動件42和滑動件46 ；圓柱孔422用于連接輸出件，輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。電磁離合制動器4能實現(xiàn)主動件、從動件在同軸線上傳遞運動和動力時按控制指令接合或分離的功能，同時當(dāng)主、從動件分離時又具備制動功能即該電磁離合制動器應(yīng)同時具備離合器和制動器的傳遞和制動雙重功能，主動件41通過螺紋孔用螺釘與聯(lián)軸器3的第二半聯(lián)軸器32連接，完成運動和動力的輸入傳遞，主動件41與第一固定件44是通過軸承43連接，輸入運動圍繞第一固定件41軸線的旋轉(zhuǎn)運動。當(dāng)控制指令需要接合時，電磁線圈45通電吸合滑動件46沿滑動嚙合齒461左移，完成制動嚙合齒471分離、與傳動嚙合齒411接合，從而實現(xiàn)運動和動力的輸出傳遞，其輸出傳遞通過圓柱孔用螺釘與減速裝置5的輸入單元51連接；當(dāng)控制指令需要分離時，電磁線圈45斷電，滑動件46在彈簧48的作用下沿滑動嚙合齒461右移，完成傳動嚙合411分離、與制動嚙合齒471接合，從而實現(xiàn)制動功能。本發(fā)明的實施例將一系列零部件設(shè)計為一體，特別適合在窄小的空間范圍內(nèi)使用、安裝并且確保旋轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下按控制指令動作，改變偏心程度，實現(xiàn)預(yù)期造斜功能的同步性和可靠性。 最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)軸，其特征在于，還包括造斜裝置以及相對于造斜裝置沿旋轉(zhuǎn)軸左右對稱設(shè)置的脹緊套、聯(lián)軸器、電磁離合制動器、減速裝置；其中所述聯(lián)軸器的第一半聯(lián)軸器通過所述脹緊套與所述旋轉(zhuǎn)軸連接，所述聯(lián)軸器的第二半聯(lián)軸器與所述電磁離合制動器的主動件相連；所述電磁離合制動器的從動件與所述減速裝置的輸入單元相連；所述左邊減速裝置的輸出單元與所述造斜裝置外偏心圓環(huán)相連，控制所述造斜裝置外偏心圓環(huán)實現(xiàn)造斜功能；右邊減速裝置的輸出單元與所述造斜裝置內(nèi)偏心圓環(huán)相連，控制所述造斜裝置內(nèi)偏心圓環(huán)實現(xiàn)造斜功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)，其特征在于，所述造斜裝置的外圈以及二套電磁離合制動器的外圈、二套減速裝置的外圈通過多個連接板固定連接為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)，其特征在于，還包括二套角度測量裝置，所述角度測量裝置外圓上有若干個測量齒，所述角度測量裝置安裝在減速裝置與所述造斜裝置偏心圓環(huán)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及適用于井眼軌跡控制工具的偏置導(dǎo)向機構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)軸、造斜裝置以及相對于造斜裝置沿旋轉(zhuǎn)軸左右對稱設(shè)置的脹緊套、聯(lián)軸器、電磁離合制動器、減速裝置；其中聯(lián)軸器的第一半聯(lián)軸器通過脹緊套與所述旋轉(zhuǎn)軸緊緊地連接在一起，聯(lián)軸器的第二半聯(lián)軸器電磁離合制動器的主動件相連；電磁離合制動器的從動件與減速裝置的輸入單元相連；左邊減速裝置的輸出單元與造斜裝置外偏心圓環(huán)相連，右邊減速裝置的輸出單元與所述造斜裝置內(nèi)偏心圓環(huán)相連。本發(fā)明所有零部件設(shè)計為一體，適合在窄小的空間范圍內(nèi)使用、安裝并且確保旋轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下按控制指令動作，改變偏心程度，實現(xiàn)預(yù)期造斜功能的同步性和可靠性。
文檔編號E21B47/024GK102383730SQ201110311050
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者李愛平, 秦志應(yīng), 胡宏杰 申請人:武漢武船機電設(shè)備有限責(zé)任公司