【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及定向鉆井，是一種石油開采井下旋轉導向裝置及調節方法。
技術介紹
1、旋轉導向鉆井系統(rotary?steerable?system，簡稱rss)是在傳統滑動導向鉆井系統的基礎上發展而來的，其主要是通過底部導向執行機構使鉆柱在旋轉的同時對其方位和井斜進行改變，從而達到自動導向的目的。旋轉導向鉆井系統采用隨鉆測量技術，通過井下安裝的微處理器可對井底狀況進行實時采集，通過鉆井液傳遞到地面，在地面和井底之間形成雙向閉環控制，從而實現自動導向。由于旋轉導向鉆井工具是旋轉鉆進的，與傳統滑動導向鉆具相比，其克服了鉆井時摩擦阻力大的缺點，也減少了起下鉆次數，井眼質量較為光滑，可有效提高油氣井開發效率和經濟效益。
2、目前，旋轉導向鉆井工具按照導向機構作用方式可劃分為推靠式和指向式，按照導向工具外筒是否旋轉又可劃分為動態式和靜態式。其中，推靠式是指導向機構與井壁作用，利用產生的反作用力控制鉆頭方向，這種方式能夠在鉆頭處獲得較大的偏置力，但容易產生螺旋井眼，其導向能力受到地層結構的限制，在軟地層中的導向能力較差，容易產生井下事故；指向式是指工具內部的導向機構對鉆頭連接軸施加作用力，進而控制鉆頭方向，這種方式鉆出井眼的較平滑、規則，其導向能力強且不受地層影響，有利于提高井身質量，保證井下安全。
3、常規靜態偏置指向式旋轉導向鉆井工具，在鉆進過程中，其導向執行機構不隨鉆柱一起旋轉，在需要導向時，由偏置執行機構在某一固定方向上提供導向力，具有摩擦阻力小、效率高、有利于消除井眼螺旋、振動小、井眼清潔效果好的特點。ha
4、現有技術中通常采用液壓驅動的方式實現旋轉導向設備的調節控制，但是其通常需要大量的驅動組件協同作用才能實現調節，而大量液壓元件的設置將導致旋轉導向設備的結構復雜化，設備的可控性和穩定性較差。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種石油開采井下旋轉導向裝置及調節方法，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有旋轉導向設備通常采用液壓驅動方式以實現調節控制，存在需要大量的驅動組件協同作用才能實現調節，而大量液壓元件的設置將導致旋轉導向設備的結構復雜化，設備的可控性和穩定性較差的問題。
2、本專利技術的技術方案之一是通過以下措施來實現的：一種石油開采井下旋轉導向裝置，包括筒狀殼體、中部具有第一軸向流道的驅動軸和中部具有第二軸向流道的從動軸，筒狀殼體左端內側設有支撐內環臺，支撐內環臺內側與驅動軸左部外側轉動安裝在一起，驅動軸的軸線與筒狀殼體的軸線重合。
3、筒狀殼體右部內側固定安裝有中部具有軸向通道的萬向支撐部，萬向支撐部內側固定安裝有中空的套筒，套筒的軸線與筒狀殼體的軸線重合，萬向支撐部能隨著套筒的傾斜在一定角度范圍內作傾斜運動，從動軸左端從右至左穿過套筒內側后與驅動軸右部外側通過球籠式萬向節傳動連接在一起。
4、驅動軸右端外側與從動軸左端內側通過萬向轉接部固定連通，使鉆井液能從第一軸向流道流向第二軸向流道內。
5、對應支撐內環臺右側位置的筒狀殼體內固定安裝有驅動部和斜度調節模組；斜度調節模組包括直線執行機構、工字型支架和導向盤，套筒左端固定安裝有能套設于從動軸左部外側的導向盤，對應驅動部右側位置的筒狀殼體內固定安裝有套設于驅動軸中部外側的工字型支架，工字型支架上沿圓周均布固定安裝有至少三個伸出端能向右伸出的直線執行機構，各直線執行機構的伸出端右端分別與導向盤左側對應位置相抵。
6、驅動部能分別控制各直線執行機構伸出端的伸出長度，從而使導向盤能按預定角度和方向對應彎曲，進而使導向盤能通過套筒驅動從動軸按預定角度和方向對應彎曲。
7、下面是對上述專利技術技術方案的進一步優化或/和改進：
8、上述球籠式萬向節可包括球頭、限位螺母、球形殼、鋼珠、轉接板和傳動套筒，驅動軸右部外側傳動連接有呈鼓形的球頭，對應球頭右側位置的驅動軸外側通過螺紋連接有左端與球頭右端相抵的限位螺母；球頭外側套裝有外形與球頭外形相適配的球形殼，球形殼內側壁上沿圓周均布有若干開口向內且呈長條形的外滾道，且各外滾道均沿球形殼經線方向設置，對應每個外滾道位置的球頭外側壁上分別對應設有開口向外且呈長條形的內滾道，每個內滾道內均設有外端位于對應外滾道內的鋼珠；球形殼右端固定安裝有套設于驅動軸外側的轉接板，轉接板右端中部固定安裝有套設于驅動軸外側的傳動套筒，傳動套筒右端內側與從動軸左端外側傳動連接在一起。
9、上述驅動部可包括油箱、油泵和配油盤，對應支撐內環臺和斜度調節模組之間位置的筒狀殼體內左右間隔固定安裝有能套設在驅動軸外側的油箱和配油盤，油箱和配油盤之間設有油泵，油泵的進油口與油箱連接，油泵的出油口與配油盤上的進油口連接，配油盤上的回油口與油箱連接；各直線執行機構均為液壓缸，每個液壓缸上的各進油口分別與配油盤上的對應出油口通過供油管路連接，供油管路上均設有電磁換向閥；工字型支架包括左環形支撐板、連接套筒和右環形支撐板，對應配油盤右方位置的驅動軸外側套裝有連接套筒，連接套筒左端外側和右端外側分別固定安裝有左環形支撐板和右環形支撐板，左環形支撐板和右環形支撐板的外側壁分別與筒狀殼體內側壁的對應位置固定安裝在一起；左環形支撐板上沿圓周均布有至少三個開口向外且左右貫通的第一u型缺口，對每個各第一u型缺口位置的右環形支撐板上均設有開口向外且左右貫通的第二u型缺口，每個第二u型缺口內均設有左端位于第一u型缺口內的液壓缸，每個液壓缸左端均通過第一u型卡塊固定安裝在左環形支撐板左端面的對應位置上，每個液壓缸右端均通過第二u型卡塊固定安裝在右環形支撐板右端面的對應位置上。
10、上述斜度調節模組還可包括調節桿、滾珠和限位端蓋，每個液壓缸的活塞桿右端均固定安裝有調節桿，調節桿右端與導向盤左側對應位置相抵；調節桿右端外側固定安裝有開口向左的限位端蓋，調節桿右端面中部設有開口向右的半球形凹槽，限位端蓋中部設有左右貫通且呈左大右小狀的半球形孔，半球形孔內設有左端位于半球形凹槽內的滾珠，滾珠右端露出限位端蓋外且與導向盤左側對應位置相抵。
11、上述驅動軸可包括軸向中空的主軸和變徑管，主軸左部外側與支撐內環臺內側通過軸承轉動安裝在一起，主軸右端與變徑管左端固定安裝在一起，變徑管中部至右端的外徑逐漸收縮變小，變徑管右端通過萬向轉接部與從動軸左端固定連通。
12、上述萬向轉接部可包括密封壓環、第一密封圈、環形夾片、第二密封圈、波紋盤和彈性套管，從動軸左端內側通過螺紋固定安裝有密封壓環，對應密封壓環右方位置本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，包括筒狀殼體、中部具有第一軸向流道的驅動軸和中部具有第二軸向流道的從動軸，筒狀殼體左端內側設有支撐內環臺，支撐內環臺內側與驅動軸左部外側轉動安裝在一起，驅動軸的軸線與筒狀殼體的軸線重合；
2.根據權利要求1所述的石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，球籠式萬向節包括球頭、限位螺母、球形殼、鋼珠、轉接板和傳動套筒，驅動軸右部外側傳動連接有呈鼓形的球頭，對應球頭右側位置的驅動軸外側通過螺紋連接有左端與球頭右端相抵的限位螺母；
3.根據權利要求1或2所述的石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，驅動部包括油箱、油泵和配油盤，對應支撐內環臺和斜度調節模組之間位置的筒狀殼體內左右間隔固定安裝有能套設在驅動軸外側的油箱和配油盤，油箱和配油盤之間設有油泵，油泵的進油口與油箱連接，油泵的出油口與配油盤上的進油口連接，配油盤上的回油口與油箱連接；
4.根據權利要求3所述的石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，斜度調節模組還包括調節桿、滾珠和限位端蓋，每個液壓缸的活塞桿右端均固定安裝有調節桿，調節桿右端與導向盤左側對應位
5.根據權利要求1或2或4所述的石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，驅動軸包括軸向中空的主軸和變徑管，主軸左部外側與支撐內環臺內側通過軸承轉動安裝在一起，主軸右端與變徑管左端固定安裝在一起，變徑管中部至右端的外徑逐漸收縮變小，變徑管右端通過萬向轉接部與從動軸左端固定連通；
6.根據權利要求3所述的石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，驅動軸包括軸向中空的主軸和變徑管，主軸左部外側與支撐內環臺內側通過軸承轉動安裝在一起，主軸右端與變徑管左端固定安裝在一起，變徑管中部至右端的外徑逐漸收縮變小，變徑管右端通過萬向轉接部與從動軸左端固定連通；
7.根據權利要求1或2或4或6所述的石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，還包括傾角傳感器，導向盤左側上部固定安裝有用于檢測導向盤傾斜角度的傾角傳感器；
8.根據權利要求3所述的石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，還包括傾角傳感器，導向盤左側上部固定安裝有用于檢測導向盤傾斜角度的傾角傳感器；
9.根據權利要求5所述的石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，還包括傾角傳感器，導向盤左側上部固定安裝有用于檢測導向盤傾斜角度的傾角傳感器；
10.一種使用如權利要求1至9任一項所述的石油開采井下旋轉導向裝置的調節方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，包括筒狀殼體、中部具有第一軸向流道的驅動軸和中部具有第二軸向流道的從動軸，筒狀殼體左端內側設有支撐內環臺，支撐內環臺內側與驅動軸左部外側轉動安裝在一起，驅動軸的軸線與筒狀殼體的軸線重合；
2.根據權利要求1所述的石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，球籠式萬向節包括球頭、限位螺母、球形殼、鋼珠、轉接板和傳動套筒，驅動軸右部外側傳動連接有呈鼓形的球頭，對應球頭右側位置的驅動軸外側通過螺紋連接有左端與球頭右端相抵的限位螺母；
3.根據權利要求1或2所述的石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，驅動部包括油箱、油泵和配油盤，對應支撐內環臺和斜度調節模組之間位置的筒狀殼體內左右間隔固定安裝有能套設在驅動軸外側的油箱和配油盤，油箱和配油盤之間設有油泵，油泵的進油口與油箱連接，油泵的出油口與配油盤上的進油口連接，配油盤上的回油口與油箱連接；
4.根據權利要求3所述的石油開采井下旋轉導向裝置，其特征在于，斜度調節模組還包括調節桿、滾珠和限位端蓋，每個液壓缸的活塞桿右端均固定安裝有調節桿，調節桿右端與導向盤左側對應位置相抵；調節桿右端外側固定安裝有開口向左的限位端蓋，調節桿右端面中部設有開口向右的半球形凹槽，限位端蓋中部設有左右貫通且呈左大右小狀的半球形孔，半球形孔內設有左端位于半球形凹槽內的滾珠，滾珠右端露出...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李彬，劉福欽，潘賢楊，李焱坤，閆懌良，田曉江，陳亮，王彥朝，張瑞平，徐玉浩，
申請(專利權)人：中國石油集團西部鉆探工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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