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井下旋转导向装置

2021-03-17 00:17:21

井下旋转导向装置

  技术领域

  本发明涉及石油钻采技术领域,是一种井下旋转导向装置。

  背景技术

  旋转导向钻井技术是20世纪90年代兴起的一项高尖端钻井技术,是目前公认的最先进的钻井技术,旋转导向系统可以大幅度提高机械钻速,特别是在水平井和大位移井上的应用更加如此,该系统能明显的减小钻具的摩擦力,降低定向和滑移导向的要求,减小钻具轴向震动和摆动。旋转导向工具作为长水平段、非常规、超深油气藏经济有效开发的核心技术,是提速、提质、提高产量的有效保证。提高传输速度和钻井效率,同时兼容目前的旋转导向工具及MWD系统,并为诊断和分析钻井中所存在的问题提供可靠依据成为旋转导向系统亟需解决的问题。

  发明内容

  本发明提供了一种井下旋转导向装置,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决旋转导向系统定向和滑移导向的要求高、以及钻具轴向震动和摆动大、信号传输效率低、系统安全性差的问题。

  本发明的技术方案是通过以下措施来实现的:一种井下旋转导向装置,包括芯轴、下接头、不旋转外筒、上电子仓总成、下电子仓总成、旋变总成、上轴承总成、下轴承总成和液压驱动装置,芯轴为中央设有上下贯通的第一过泥浆通道的阶梯轴,芯轴下端外侧与下接头上端内侧固定连接,下接头下端中央设有与第一过泥浆通道相连通的第二过泥浆通道,芯轴中部外侧套装有与其同轴设置的不旋转外筒,不旋转外筒下部外侧设有能够改变井眼方向的液压驱动装置,对应液压模块总成上侧位置的不旋转外筒中部内侧与芯轴外侧之间设有下电子仓总成,下电子仓总成内设有能够进行交流直流变换、信号传输以及控制液压驱动装置的下通讯模块,不旋转外筒上部内侧设有下端与下电子仓上端连接的旋变总成,芯轴上部内侧设有上电子仓总成,上电子仓总成内安装有能够进行直流交流变换和信号传输的上通讯模块,对应旋变总成上侧位置的不旋转外筒内侧与芯轴外侧之间安装有上轴承总成,不旋转外筒下端内侧与上接头上端外侧之间安装有能够调节装配公差的下轴承总成,上电子仓总成外侧的芯轴左部上端设有轴向的第一过线通道,第一过线通道内设有能够将上通讯模块和双向通讯模块连接的第一电缆,对应上电子仓总成之间旋变总成之间位置的芯轴壁上设有第二过线通道,第二过线通道内穿设有能够将上通讯模块和旋变总成连接的第二电缆,下电子仓总成壁上设有第三过线通道,第三过线通道内设有能够将旋变总成和下通讯模块连接的第三电缆,下电子仓总成与液压驱动装置的不旋转外筒壁上设有第四过线通道,第四过线通道内设有能够将下通讯模块与液压驱动装置连接的第四电缆。

  下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:

  上述上电子仓总成可包括同轴套装于芯轴上部内侧的圆套形的上电子筒和锁紧总成,上电子筒下部外侧具有第一连接台阶,芯轴内侧具有与第一连接台阶相配合的第二连接台阶,第一连接台阶下端面螺接有至少一个限位连接螺杆,对应每个限位连接螺杆位置的第二连接台阶上端面上均设有上定位盲孔,每个限位连接螺杆下部均位于对应位置的上定位盲孔内,芯轴内侧与第一连接台阶外侧密封接触,芯轴上端内侧设有上连接螺纹,对应上连接螺纹与上电子筒之间位置的芯轴内侧设有锁紧总成,锁紧总成包括下锥套、上锥套、第一连接螺栓、第一调节环、第一碟簧和第一调节垫圈,对应电子筒上端位置的芯轴内侧套装有圆套状的下锥套,下锥套的外圆周面为上小下大的圆锥形,下锥套内侧上端具有向上凸起的第一外环台,第一外环台外侧套装有圆套状的上锥套,上锥套和下锥套通过沿上锥套上端面圆周均布的若干个第一连接螺栓固定连接,上锥套外侧下端沿圆周间隔均布有至少两个向下移动时下端外侧能与芯轴内侧相抵紧的卡爪,对应上锥套上端位置的第一外环台上端外侧套装有第一调节环,第一调节环上端由下至上依次设有外侧均与芯轴内侧相抵紧的第一碟簧和第一调节垫圈;

  上电子筒中部外侧沿周向间隔均布有至少两个开口向外的上通讯仓,每个上通讯仓内均安装有上通讯模块,上电子筒上部外侧设有第一环槽,第一环槽下部与每个上通讯仓上侧相连通,上电子筒下部外侧设有第二环槽,第二环槽上部与每个上通讯仓下部相连通,上通讯模块之间通过位于第一环槽或第二环槽内的通信电缆连接,上电子筒外侧套装有上电子套筒,上电子套筒上端内侧和下端内侧分别与上电子筒上端外侧和下端外侧密封连接,对应上电子筒下端位置的芯轴左部外侧设有开口向左的第一检查槽,第一检查槽左部密封固定安装有第一检查盖,第一检查盖左侧面为与芯轴外侧面相一致的圆弧面,对应第一检查槽位置的芯轴上端面上设有第一过线孔,第一过线孔下端向下延伸至第一检查槽内,第一检查槽上部与第二环槽之间通过第二过线孔相连通,第一过线孔、第一检查槽和第二过线孔形成第一过线通道,第一电缆下端依次穿第一过线孔、第一检查槽和第二过线孔与对应的上通讯模块连接,第一电缆包括第一通讯电缆、第二通讯电缆和第一连接插针,第一连接插针上部外侧固定安装于第一过线孔下端内侧,第一连接插针上端与穿设于第一过线孔内的第一通讯电缆下端连接,第一通讯电缆上端能够与双向通讯模块连接,第一连接插针另一端与穿设于第二过线孔并与上通讯模块连接的第二通讯电缆连接;

  对应第一连接台阶下端位置的芯轴右部外侧设有内外连通的第二检查槽,第二检查槽右部密封固定安装有第二检查盖,第二检查盖右侧面为与芯轴外侧面相一致的圆弧面,第二检查盖右侧面上设有内外连通的第一螺纹孔,第一螺纹孔内密封螺接有第一油塞,对应第二检查槽位置的上电子筒的第一连接台阶下端面上设有开口向右的第一连通槽,第一连通槽下部与第二检查槽左部相连通,第一连通槽上部通过两个设置于上电子筒壁上的第三过线孔与第二环槽相连通,对应每个第三过线孔位置的芯轴壁上均设有下端延伸至旋变总成上侧的第四过线孔,每个第四过线孔上端均向上延伸与第二检查槽连通,第三过线孔、第一连通槽、第二检查槽和第四过线孔形成第二过线通道,第二电缆包括两根第三通讯电缆、两根第四通讯电缆和两个第二连接插针,两个第二连接插针上部分别螺接于两个第三过线孔下部内侧,两根第三通讯电缆分别穿设于两个第三过线孔内,两个第四通讯电缆分别穿设于两个第四过线孔内,两根第三通讯电缆的一端分别与对应的上通讯模块连接,两根第三通讯电缆的另一端分别与两个第二连接插针的上端连接,两根第四通讯电缆的一端分别与两个第二连接插针下端连接,两根第四通讯电缆的另一端分别与旋变总成连接。

  上述旋变总成可包括转子套、定子套、内壳体、外壳体、原边绕组、副边绕组、外磁条和内磁条,对应不旋转外筒上部内侧位置的芯轴中部外侧密封固定安装有同轴设置的转子套,转子套上端外侧具有第二外环台,上轴承总成安装在第二外环台上侧的芯轴与不旋转外筒之间,对应第二外环台下侧位置的转子套中部外侧设有转子环槽,第二外环台中部外侧设有开口向外的圆弧凹槽,对应每个第四过线孔下端位置的转子套上端内侧均设有开口向上的第一过线槽,每个第一过线槽下部与圆弧凹槽两端的底部均通过内外连通的第五过线孔连通,第二外环台下部外侧间隔设有下端均与转子环槽上部连通的第二过线槽,每个第二过线槽上部均圆弧凹槽下部连通,对应第二过线槽位置的转子环槽内安装有轴线的内过线板,内过线板为径向截面为“E”形的板状结构,在内过线板左右两侧位置的转子环槽内沿圆周均匀分布有若干个径向截面为“E”形的内磁条,在靠近芯轴外侧的内过线板的一侧设有开口向内的第一信号电缆槽,第一信号电缆槽的上端与其中一个第二过线槽下端连通,在远离芯轴外侧的内过线板的另一侧设有开口向外的第二信号电缆槽,第二信号电缆槽的上端与另外一个第二过线槽下端连通,对应内过线板两侧位置的转子环槽内安装有原边绕组,原边绕组的一端依次穿过第一信号电缆槽、第二过线槽、圆弧凹槽、第五过线孔和第一过线槽与对应的第四通讯电缆连接,原边绕组的另一端依次穿过第二信号电缆槽、第二过线槽、圆弧凹槽、第五过线孔和第一过线槽与对应的第四通讯电缆连接,转子套外侧设有圆套形的内壳体,内壳体上端内侧与位于转子环槽上侧位置的第二外环台外侧密封连接,内壳体下端内侧与位于转子环槽下侧位置的转子套下部外侧密封连接,内壳体上端面沿圆周均布有至少两个卡块,第二外环台上端具有第三外环台,对应每个卡块位置的第三外环台外侧均设有上下贯通的卡槽,每个卡块均卡合于对应位置的卡槽内;

  内壳体外侧同轴设置有外侧与不旋转外筒内侧密封连接的定子套,定子套上端固定安装有套装在第三外环台外侧的法兰,法兰上侧位置的不旋转外筒与芯轴之间安装有上轴承总成,定子套内侧具有至少两个沿圆周间隔分布有"E"形隔板,其中两个相邻的隔板之间固定安装有外过线板,外过线板为径向截面为“E”形的板状结构,对应外过线板左右两侧位置的相邻两个隔板之间均嵌装有同轴设置的外磁条,定子套内侧密封固定安装有与其同轴设置的圆套形的外壳体,外壳体内侧与内壳体外侧之间设有间隙;

  外磁条、外过线板以及隔板上在靠近内壳体外侧的一侧上下间隔设有第三信号电缆槽和第四信号电缆槽,副边绕组安装在第三信号电缆槽和第四信号电缆槽内,外过线板上部设有与第三信号电缆槽连通的第六过线孔,外过线板下部设有与第四信号电缆槽连通的第七过线孔,对应第六过线孔位置的定子套上部外侧设有内外连通的第八过线孔,对应第七过线孔位置的定子套下部外侧设有内外连通的第九过线孔,对应第八过线孔位置的定子套外侧设有开口向外的第五信号电缆槽,第五信号电缆槽下端向下延伸至定子套下端面,对应第九过线孔位置的定子套外侧设有开口向外的第六信号电缆槽,第六信号电缆槽下端向下延伸至定子套下端面且与第五信号电缆槽下端相靠近,副边绕组的一端依次穿过第六过线孔、第八过线孔和第五信号电缆槽与下通讯模块的输入端通过第三电缆连接,副边绕组的另一端依次穿过第七过线孔、第九过线孔和第六信号电缆槽与下通讯模块的输出端通过第三电缆连接。

  上述下电子仓总成可包括下电子筒,下电子筒同轴套装于芯轴下部外侧,下电子筒上端外侧向上延伸至定子套下端内侧,下电子筒上端与定子套下端通过至少两个沿圆周均布的第二连接螺栓固定安装在一起,对应下电子筒上端位置的不旋转外筒外侧设有至少一个注油螺纹通孔,每个注油螺纹通孔内均密封螺接有第二油塞,下电子筒中部外侧沿圆周均布有至少两个开口向外的下通讯仓,每个下通讯仓内均安装有下通讯模块,下电子筒上部外侧设有第三环槽,第三环槽下部与每个下通讯仓上侧相连通,下电子筒下部外侧设有第四环槽,第四环槽上部与每个下通讯仓下部相连通,每两相邻位置的下通讯模块之间通过位于第三环槽和第四环槽内的下通讯电缆连接,对应第三环槽上方位置的下电子筒上部外侧与不旋转外筒内侧密封接触,对应第四环槽下方位置的下电子筒下部外侧与不旋转外筒内侧密封接触,对应第五信号电缆槽下端与第六信号电缆槽下端位置的下电子筒上端面分别设有第十过线孔和第十一过线孔,第十过线孔下端和第十一过线孔下端均与第三环槽上部连通,对应下电子筒下侧位置的不旋转外筒下部外侧沿圆周均布有三个内外连通的第一安装孔,下电子筒下端面固定有与第一安装孔相对应的插座,每个插座内侧面均为与不旋转外筒内侧面相匹配的圆弧面,每个插座均与液压驱动装置上部固定安装在一起,每个插座下端面均设有上端延伸至第四环槽上部的长圆孔,每个插座外端面上均设有与对应的长圆孔中部相连通的插接槽;

  第三电缆包括第五通讯电缆和第六通讯电缆,第五通讯电缆的一端与对应的下通讯模块连接,第五通讯电缆的另一端穿过第十过线孔后与副边绕组的一端连接,第六通讯电缆的一端与对应的下通讯模块连接,第六通讯电缆的另一端穿过第十一过线孔后与副边绕组的另一端连接,下通讯模块与液压驱动装置通过穿设于长圆孔和插接槽内的第四电缆连接。

  上述液压驱动装置可包括三个结构相同且沿圆周间隔均匀分布于不旋转外筒下部外侧的液压驱动总成,液压驱动总成包括连接块、动力模块、一体设置的导向模块和液压模块,对应每两相邻的第一安装孔之间位置的不旋转外筒下部外侧均设有开口向外的导向安装槽,每个导向安装槽下部均设有内外连通的第二安装孔,每两相邻位置的导向安装槽之间均设有开口向外的动力安装槽,每个动力安装槽上部均与对应的第一安装孔下部连通,每个导向安装槽下部均与由上至下沿逆时针方向位于其前侧且相邻位置的动力安装槽下部通过开口向外的液压安装槽连通;

  导向模块上部铰接安装在导向安装槽内,液压模块固定安装在液压安装槽内,动力模块安装在动力安装槽内,连接块安装在动力模块上方位置的第一安装孔内,连接块与对应位置的插座通过间隔分布的第三连接螺栓固定连接,连接块下侧与对应位置的动力模块上部固定连接;

  在径向靠近芯轴外侧的连接块一侧设有与插接槽相对应的插头槽,连接块下侧设有第十二过线孔,第十二过线孔上侧向上延伸至插头槽内,对应第十二过线孔位置的动力模块上侧设有驱动安装槽,驱动安装槽内密封固定安装有驱动装置,连接块下侧设有上测压孔,上测压孔上端与第十二过线孔下部连通,对应上测压孔位置的动力模块上侧设有下测压孔;

  第四电缆包括三个信号电缆组,信号电缆组包括第三连接插针、第四连接插针、第五连接插针、保护套和压差传感器,第三连接插针下部固定安装于插接槽内,第四连接插针固定安装于第十二过线孔下部内侧,保护套下部密封固定安装于下测压孔下部,保护套上部密封固定安装于上测压孔下部,压差传感器固定安装在保护套下端内侧,第五连接插针固定安装在保护套上侧的上测压孔内;

  第三连接插针的一端通过上端依次穿设于插接槽内和对应的长圆孔内的第七通讯电缆与下通讯模块连接,第三连接插针的另一端与第四连接插针的上端通过穿设于第十二过线孔内的第八通讯电缆连接,第四连接插针的下端与驱动装置之间通过第九通讯电缆连接,第四连接插针的下端与第五连接插针的上端通过穿设于上测压孔上部的第十通讯电缆连接,第五连接插针的下端与压差传感器通过穿设于保护套内的第十一通讯电缆连接。

  上述导向模块可包括销轴、肋板、板簧、液压套、动力模块、活塞、弹性防尘帽和顶杆,肋板为沿不旋转外筒轴向设置的板状结构,肋板上端通过安装在导向安装槽上部内侧的销轴与不旋转外筒铰接连接,肋板靠近芯轴的一侧固定连接有板簧,肋板下部具有向外凸出于不旋转外筒外侧的缓冲块,缓冲块外侧固定连接有缓冲垫,肋板下端内侧具有向下凸出的限位块,对应限位块位置的安装槽下部内壁上设有开口向上的限位凹槽,限位块下部位于限位凹槽内,对应第二安装孔位置的肋板下部在靠近芯轴外侧的一侧设有缓冲环槽;

  动力模块为扇环形结构,动力模块中部固定有位于导向安装槽内的第四外环台,动力模块远离不旋转外筒外侧的内端面为与芯轴内壁相一致的圆弧面,动力模块的外端面位于导向安装槽内,动力模块的第四外环台外端面中央设有推靠槽,推靠槽内密封固定安装有液压套,液压套中部外侧具有第五外环台,液压套与动力模块通过沿第五外环台周向间隔均布的第四连接螺栓固定连接于导向安装槽内,第五外环台端面与第四外环台端面形成下限位槽,板簧下端位于下限位槽内,液压套内密封套装有活塞,活塞外端中央设有螺纹盲孔,第四外环台上侧设有弹性防尘帽,弹性防尘帽为可收缩或伸展的圆套形结构,弹性防尘帽的一端与液压套上部外侧密封固定连接,弹性防尘帽的另一端通过螺接于螺纹盲孔内的顶杆与活塞远离芯轴的一端面密封固定连接;

  液压模块包括基体块,远离动力模块的基体块左部下端设有开口向下的储油槽,储油槽下部与驱动安装槽下部之间通过进油孔相连通,在远离动力模块的基体块左侧面上下间隔设有至少两个与储油槽连通的稳压孔,对应进油孔位置的驱动安装槽与推靠槽之间通过设置于基体块与动力模块上的出油孔相连通,对应出油孔位置的基体块内设有第一检测孔,第一检测孔的一端与驱动安装槽连通,第一检测孔的另一端延伸至基体块的上表面,第一检测孔的上端密封固定安装有测压堵丝,第一检测孔上部与压差传感器下方的下测压孔下部通过倾斜孔连通;

  驱动装置为竖向设置的液压泵,液压泵安装在驱动安装槽上部内侧,液压泵的电机上端外侧密封固定安装有圆套形的固定桥管,固定桥管的上端外侧与第四连接插针下侧的第十二过线孔下端内侧密封接触,固定桥管的下端外侧和驱动安装槽上端内侧密封接触,第四连接插针的下端通过穿设于固定桥管内的第九通讯电缆与液压泵的电机连接,液压泵的进口端与驱动安装槽相连通,液压泵的出口端通过圆套形的转接头固定安装有阀门体,阀门体中央设有由上至下依次连通的上出液通道和左出液通道,上出液通道上端向上延伸至阀门体上端,左出液通道右方平行设置有下端向下延伸至阀门体下端的右出液通道,右出液通道上端向上延伸与上出液通道下端相连通,上出液通道内固定套装有圆套形的微型滤筒,右出液通道内密封固定安装有节流阀,左出液通道内密封固定安装有安全阀,对应安全阀下侧位置的驱动安装槽与储油槽之间通过泄压孔连通,对应进油孔上方和下方位置的阀门体下部外侧均与上出油通道内部密封接触,对应进油孔位置的阀门体外侧沿圆周间隔分布有至少一个与第一检测孔和出油孔连通的分流孔;

  储油槽下端内侧固定安装有圆套形的油囊基体,油囊基体为中部具有溢流通道的圆柱形结构,油囊基体下端具有外凸台,外凸台与基体块固定连接,溢流通道下端密封固定安装有第一丝堵,对应第一丝堵上方位置的油囊基体中部外侧上下间隔设置有第一密封机构和第二密封机构,对应第一密封机构和第二密封机构之间位置的油囊基体中部外侧设有至少一个与溢流通道连通的回流孔,溢流通道下部通过回流孔和泄压孔与驱动安装槽下部连通,油囊基体上端内侧固定安装有油囊芯轴,油囊芯轴为内部具有上下贯通的回流通道的圆柱形结构,油囊芯轴中部外侧通过第三密封机构与储油槽内侧密封接触,芯轴上端外侧密封固定安装有上端位于储油槽上部的储油囊,储油囊内部具有储油腔,储油腔内设有下端固定安装在油囊芯轴上端的油管,油管为轴向设置的管状结构,对应油管下端右侧位置的油囊芯轴上端设有进油通道,进油通道的下端延伸至第三密封机构和第一密封机构之间位置的油囊芯轴外侧,储油腔与驱动安装槽通过进油通道和进油孔相连通。

  上述上轴承总成可包括上内套、上外套、上滚动套、上径向缓冲套、上轴向缓冲套、上外齿组和上内齿组,上内套密封套装于芯轴外侧,对应不旋转外筒上端位置的上外套上部外侧具有第五外环台,第五外环台与不旋转外筒上端内侧密封螺接,上外套内侧与上内套外侧之间由外至内依次设有上径向缓冲套和上滚动套,上滚动套下端固定安装有套装在上内套下端外侧的第一调节机构,第一调节结构下侧与法兰上端面相接触,上滚动套上端位于上外套上方,上滚动套内侧上下间隔分布有至少两个上外齿组,每个上外齿组均包括至少三个沿圆周间隔分布且呈圆柱形的上外PDC齿,上内套外侧设有与上外齿组相对应的上内齿组,每个上内齿组均包括至少三个沿圆周间隔分布且呈圆柱形的上内PDC齿,相邻两个上内齿组的上内PDC齿呈交错设置,每个上内齿组的上内PDC齿外端面均与对应位置的上外齿组的上外PDC齿内端面相接触,上滚动套外侧与上径向缓冲套内侧硫化固定连接在一起,上径向缓冲套外侧与上外套内侧硫化固定连接在一起,上外套上端外侧套装有上轴向缓冲套;

  上轴向缓冲套包括上弧面环套和上弧面环台,对应第五外环台上侧位置的上外套上端固定有上弧面环台,上弧面环台为外环面呈上窄下宽的圆弧形的环台,上弧面环台外侧密封套装有上弧面环套,上弧面环套内部设有与上弧面环台的外弧面相配合的弧形内孔,上弧面环套内侧与上弧面环台外侧之间设有能使二者有沿着轴向相对移动的缓冲间距,上弧面环套上侧设有上耐磨组件,上耐磨组件包括第一耐磨圈、第一耐磨贴片、第二耐磨圈、第二耐磨贴片和第五连接螺栓,第一耐磨圈内侧与上滚动套上端外侧螺纹连接且第一耐磨圈下端面与上弧面环套上端面密封接触,第一耐磨圈上端面沿圆周间隔均布有至少三个第一耐磨贴片,对应第一耐磨圈上方位置的上内套上部外侧套装有第二耐磨圈,第二耐磨圈与上内套通过第五连接螺栓固定连接,第二耐磨圈下端面固定安装能够有与第一耐磨贴片相接触的第二耐磨贴片。

  上述下轴承总成可包括下内套、下外套、下滚动套、下径向缓冲套、下轴向缓冲套、下外齿组和下内齿组,下内套密封套装于下接头上端外侧,下外套套装于下内套上端外侧,下外套上部外侧具有第六外环台,第六外环台上端与不旋转外筒下端面之间设有至少两个层叠放置的第一调整垫圈,第六外环台外侧与不旋转外筒下端内侧密封螺接,下外套内侧与下内套外侧之间由外至内依次设有下径向缓冲套和下滚动套,下滚动套上端固定安装有套装在下内套上端外侧的第二调节机构,第二调节结构上侧与不旋转外筒内侧下端面相接触,下滚动套下端位于下外套下方,下滚动套内侧上下间隔分布有至少两个下外齿组,每个下外齿组均包括至少三个沿圆周间隔分布且呈圆柱形的下外PDC齿,下内套外侧设有与下外齿组相对应的下内齿组,每个下内齿组均包括至少三个沿圆周间隔分布且呈圆柱形的下内PDC齿,相邻两个下内齿组的下内PDC齿呈交错设置,每个下内齿组的下内PDC齿外端面均与对应位置的下外齿组的下外PDC齿内端面相接触,下滚动套外侧与下径向缓冲套内侧硫化固定连接在一起,下径向缓冲套外侧与下外套内侧硫化固定连接在一起,下外套上端外侧套装有下轴向缓冲套;

  下轴向缓冲套包括下弧面环套和下弧面环台,对应第六外环台下侧位置的下外套下端固定有下弧面环台,下弧面环台为外环面呈上宽下窄的圆弧形的环台,下弧面环台外侧密封套装有下弧面环套,下弧面环套内部设有与下弧面环台的外弧面相配合的弧形内孔,下弧面环套内侧与下弧面环台外侧之间设有能使二者有沿着轴向相对移动的缓冲间距,下弧面环套下侧设有下耐磨组件,下耐磨组件包括第三耐磨圈、第三耐磨贴片、第四耐磨圈、第四耐磨贴片和第六连接螺栓,第三耐磨圈内侧与下滚动套下端外侧螺纹连接且第三耐磨圈上端面与下弧面环套下端面密封接触,第三耐磨圈下端面沿圆周间隔均布有至少三个第三耐磨贴片,对应第三耐磨圈下方位置的下内套下部外侧套装有第四耐磨圈,第四耐磨圈与下内套通过第六连接螺栓固定连接,第四耐磨圈上端面固定安装有能够与第三耐磨贴片相接触的第四耐磨贴片。

  上述上通讯模块可包括直流交流变换器和上通讯电路,双向通讯短节中的电路模块输出端与直流交流变换器的输入端以及上通讯电路的下传信号输入端均通过第一电缆连接,直流交流变换器的输出端以及上通讯电路的下传信号输出端均通过第二电缆与原边绕组的一端连接,原边绕组的另一端与上通讯电路的上传信号输入端通过第二电缆连接,上通讯电路的上传信号输出端与第一电缆连接;下通讯模块包括电源管理模块、导向头主控电路、液压驱动电路、方位传感器、近钻头传感器和三个压差传感器,副边绕组的一端与电源管理模块的输入端以及导向头主控电路的下传信号输入端均通过第三电缆连接,电源管理模块的输出端与导向头主控电路的输入端连接,导向头主控电路的输出端分别与对应的液压驱动电路的输入端连接,液压驱动电路的输出端与对应的液压泵的电机输入端通过第四电缆连接,方位传感器的信号输出端、近钻头传感器的信号输出端以及三个压差传感器的信号输出端分别与导向头主控电路的输入端连接,导向头主控电路的上传信号输出端与副变绕组的另一端通过第三电缆连接。

  上述第一调节机构可包括第一压环和第一碟簧,第一压环为法兰结构,第一压环套装在上内套下端外侧与上外套下端内侧之间,第一碟簧上部套装在第一压环下端外侧,第一碟簧上端面与第一压环端面相抵紧,第一碟簧下端面与法兰上端面相抵紧。

  上述第二调节机构可包括第二压环和第二碟簧,第二压环为法兰结构,第二压环套装在下内套上端外侧与下外套上端内侧之间,第二碟簧下部套装在第二压环上端外侧,对应第二碟簧上侧位置的不旋转外筒下端内侧套装有至少两个层叠放置的第二调节垫圈,第二碟簧上端面与位于最下方的第二调节垫圈下端面相抵紧,第二碟簧下端面与第二压环端面相抵紧。

  上述芯轴工作时旋转的方向可为主旋向,第五外环台与不旋转外筒旋紧方向与主旋向相同,第六外环台与不旋转外筒旋紧方向与主旋向相反。

  本发明结构合理而紧凑,使用方便,能够将双向通讯模块或MWD系统中的动力电和数据信号由上通讯模块向下通讯模块传输,通过设置上轴承总成和下轴承总成,能减小本发明的轴向震动和摆动,通过设置旋变总成,能够将动力电和数据信号调制成不同频率在同一绕组中进行传输,实现信号的无线双向传输,下通讯模块将动力电和数据信号向下传输给液压驱动装置,通过液压驱动装置使下接头始终位于预定好的井眼轨迹,降低本发明定向和滑移导向的要求,液压驱动装置再将运动的状态信号向上反馈至地面,供操作员进行操作,本发明结构紧凑合理,实际应用垂直钻井技术,发挥防斜、纠斜效果,充分释放钻压,提速效果显著,通过上电子仓总成、旋变总成和下电子仓总成,极大的提高了系统的安全性与可靠性,从而满足了井下旋转导向设备用电需求,降低了电路复杂程度和系统损耗,提高传输效率。

  附图说明

  附图1为本发明上半部分的主视剖视结构示意图。

  附图2为本发明下半部分的主视剖视结构示意图。

  附图3为附图2中在A-A处的剖视放大结构示意图。

  附图4为附图3中在B-B处的剖视结构示意图。

  附图5为本发明中液压驱动装置的俯视局部剖视结构示意图。

  附图6为附图5中在C-C处的剖视结构示意图。

  附图7为附图2中连接块的俯视放大机构示意图。

  附图8为本发明中不旋转外筒的立体结构示意图。

  附图9为附图8的主视结构示意图。

  附图10为本发明中芯轴的主视结构示意图。

  附图11为附图10中在D-D处的剖视放大机构示意图。

  附图12为附图10中在E-E处的剖视放大机构示意图。

  附图13为附图1中上锥套和下锥套的立体放大结构示意图。

  附图14为附图13的主视剖视结构示意图。

  附图15为附图1中上电子筒的立体放大结构示意图。

  附图16为附图15的仰视结构示意图。

  附图17为附图1中转子套的主视放大结构示意图。

  附图18为附图17的立体放大结构示意图。

  附图19为附图1中内过线板的立体放大结构示意图。

  附图20为附图1中外过线板的立体放大结构示意图。

  附图21为附图1中定子套的立体放大结构示意图。

  附图22为本发明中下电子筒的立体结构示意图。

  附图23为本发明的电路结构框图。

  附图中的编码分别为:1为芯轴,2为下接头,3为不旋转外筒,4为上电子筒,5为第一连接台阶,6为第二连接台阶,7为限位连接螺杆,8为下锥套,9为上锥套,10为卡爪,11为第一外环台,12为第一连接螺栓,13为第一调节环,14为第一碟簧,15为第一调节垫圈,16为上连接螺纹,17为上电子套筒,18为第一检查盖,19为第二检查盖,20为第一油塞,21为转子套,22为第二外环台,23为定子套,24为隔板,25为内壳体,26为外过线板,27为外壳体,28为原边绕组,29为副边绕组,31为内过线板,32为第二油塞,33为第三外环台,34为下电子筒,35为第二连接螺栓,36为肋板,37为缓冲块,38为缓冲垫,39为限位块,40为销轴,41为板簧,42为液压套,44为活塞,45为弹性防尘帽,46为顶杆,47为第三连接螺栓,48为第四外环台,49为动力模块,50为第五外环台,51为内磁条,53为液压泵,54为固定桥管,55为转接头,56为阀门体,57为节流阀,58为安全阀,59为微型滤子,60为油囊芯轴,61为油管,62为储油囊,63为油囊基体,64为外凸台,65为第一丝堵,67为基体块,68为连接块,69为保护套,70为上内套,71为上外套,72为第二调节垫圈,73为上滚动套,74为上径向缓冲套,75为上弧面环套,76为上弧面环台,77为上外PDC齿,78为上内PDC齿,79为第一耐磨圈,80为第二耐磨圈,81为第一耐磨贴片,82为第二耐磨贴片,83为下内套,84为第六外环台,85为调整垫片,86为下外套,87为下滚动套,88为下径向缓冲套,89为下弧面环套,90为下弧面环台,91为下外PDC齿,92为下内PDC齿,93为第三耐磨圈,94为第四耐磨圈,95为第三耐磨贴片,96为第四耐磨贴片,97为第一压环,98为法兰,99为第二压环,100为第二碟簧,101为第一过泥浆通道,102为第二过泥浆通道,103为上通讯仓,104为第一环槽,105为第二环槽,106为第一检查槽,107为第一过线孔,108为第二过线孔,109为第二检查槽,110为第二连接插针,111为第一螺纹孔,112为第一连通槽,113为第三过线孔,114为第四过线孔,115为转子环槽,116为第一过线槽,117为圆弧凹槽,118为第五过线孔,119为第二过线槽,120为下通讯仓,121为第一信号电缆槽,122为第二信号电缆槽,123为卡槽,124为第五信号电缆槽,125为第六过线孔,126为第七过线孔,127为第八过线孔,128为第六信号电缆槽,129为第九过线孔,130为第三环槽,131为第四环槽,132为第十过线孔,133为第十一过线孔,134为第一安装孔,135为插座,136为长圆孔,137为插接槽,138为限位凹槽,139为缓冲环槽,140为插头槽,141为第十二过线孔,142为导向安装槽,143为第二安装孔,144为动力安装槽,145为液压安装槽,146为驱动安装槽,147为压差传感器,148为外磁条,149为进油通道,150为推靠槽,151为上出液通道,152为泄压孔,153为分流孔,154为第一检测孔,156为溢流通道,157为回流孔,158为上测压孔,159为下测压孔,160为进油孔,161为出油孔,162为储油槽,163为稳压孔,164为左出液通道,165为右出液通道。

  具体实施方式

  本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

  在本发明中,为了便于描述,各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的,如:前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

  下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述:

  如附图1-23所示,该井下旋转导向装置包括芯轴1、下接头2、不旋转外筒3、上电子仓总成、下电子仓总成、旋变总成、上轴承总成、下轴承总成和液压驱动装置,芯轴1为中央设有上下贯通的第一过泥浆通道101的阶梯轴,芯轴1下端外侧与下接头2上端内侧固定连接,下接头2下端中央设有与第一过泥浆通道101相连通的第二过泥浆通道102,芯轴1中部外侧套装有与其同轴设置的不旋转外筒3,不旋转外筒3下部外侧设有能够改变井眼方向的液压驱动装置,对应液压模块总成上侧位置的不旋转外筒3中部内侧与芯轴1外侧之间设有下电子仓总成,下电子仓总成内设有能够进行交流直流变换、信号传输以及控制液压驱动装置的下通讯模块,不旋转外筒3上部内侧设有下端与下电子仓上端连接的旋变总成,芯轴1上部内侧设有上电子仓总成,上电子仓总成内安装有能够进行直流交流变换和信号传输的上通讯模块,对应旋变总成上侧位置的不旋转外筒3内侧与芯轴1外侧之间安装有上轴承总成,不旋转外筒3下端内侧与上接头上端外侧之间安装有能够调节装配公差的下轴承总成,上电子仓总成外侧的芯轴1左部上端设有轴向的第一过线通道,第一过线通道内设有能够将上通讯模块和双向通讯模块连接的第一电缆,对应上电子仓总成之间旋变总成之间位置的芯轴1壁上设有第二过线通道,第二过线通道内穿设有能够将上通讯模块和旋变总成连接的第二电缆,下电子仓总成壁上设有第三过线通道,第三过线通道内设有能够将旋变总成和下通讯模块连接的第三电缆,下电子仓总成与液压驱动装置的不旋转外筒3壁上设有第四过线通道,第四过线通道内设有能够将下通讯模块与液压驱动装置连接的第四电缆。

  根据需求,芯轴1上端内侧和双向通讯模块下端外侧密封固定连接在一起,芯轴1下端扣为高扭矩螺纹扣;上电子仓总成和下电子仓总成在外形上均属于回转体类部件,内部均有用于过钻井泥浆的中心孔,双向通讯模块为现有公知技术,也可为MWD系统。在使用过程中,通过这样的设置,能够将双向通讯模块或MWD系统中的动力电和数据信号由上通讯模块向下通讯模块传输,通过设置上轴承总成和下轴承总成,能减小本发明的轴向震动和摆动,通过设置旋变总成,能够将动力电和数据信号调制成不同频率在同一绕组中进行传输,实现信号的无线双向传输,下通讯模块将动力电和数据信号向下传输给液压驱动装置,通过液压驱动装置使下接头2始终位于预定好的井眼轨迹,降低本发明定向和滑移导向的要求,液压驱动装置再将运动的状态信号向上反馈至地面,供操作员进行操作,本发明结构紧凑合理,实际应用垂直钻井技术,发挥防斜、纠斜效果,充分释放钻压,提速效果显著,通过上电子仓总成、旋变总成和下电子仓总成,极大的提高了系统的安全性与可靠性,从而满足了井下旋转导向设备用电需求,降低了电路复杂程度和系统损耗,提高传输效率。

  可根据实际需要,对上述井下旋转导向装置作进一步优化或/和改进:

  如附图1、2、10、11、12、13、14、15、16、23所示,上电子仓总成包括同轴套装于芯轴1上部内侧的圆套形的上电子筒4和锁紧总成,上电子筒4下部外侧具有第一连接台阶5,芯轴1内侧具有与第一连接台阶5相配合的第二连接台阶6,第一连接台阶5下端面螺接有至少一个限位连接螺杆7,对应每个限位连接螺杆7位置的第二连接台阶6上端面上均设有上定位盲孔,每个限位连接螺杆7下部均位于对应位置的上定位盲孔内,芯轴1内侧与第一连接台阶5外侧密封接触,芯轴1上端内侧设有上连接螺纹16,对应上连接螺纹16与上电子筒4之间位置的芯轴1内侧设有锁紧总成,锁紧总成包括下锥套8、上锥套9、第一连接螺栓12、第一调节环13、第一碟簧14和第一调节垫圈15,对应电子筒上端位置的芯轴1内侧套装有圆套状的下锥套8,下锥套8的外圆周面为上小下大的圆锥形,下锥套8内侧上端具有向上凸起的第一外环台11,第一外环台11外侧套装有圆套状的上锥套9,上锥套9和下锥套8通过沿上锥套9上端面圆周均布的若干个第一连接螺栓12固定连接,上锥套9外侧下端沿圆周间隔均布有至少两个向下移动时下端外侧能与芯轴1内侧相抵紧的卡爪10,对应上锥套9上端位置的第一外环台11上端外侧套装有第一调节环13,第一调节环13上端由下至上依次设有外侧均与芯轴1内侧相抵紧的第一碟簧14和第一调节垫圈15;

  上电子筒4中部外侧沿周向间隔均布有至少两个开口向外的上通讯仓103,每个上通讯仓103内均安装有上通讯模块,上电子筒4上部外侧设有第一环槽104,第一环槽104下部与每个上通讯仓103上侧相连通,上电子筒4下部外侧设有第二环槽105,第二环槽105上部与每个上通讯仓103下部相连通,上通讯模块之间通过位于第一环槽104或第二环槽105内的通信电缆连接,上电子筒4外侧套装有上电子套筒17,上电子套筒17上端内侧和下端内侧分别与上电子筒4上端外侧和下端外侧密封连接,对应上电子筒4下端位置的芯轴1左部外侧设有开口向左的第一检查槽106,第一检查槽106左部密封固定安装有第一检查盖18,第一检查盖18左侧面为与芯轴1外侧面相一致的圆弧面,对应第一检查槽106位置的芯轴1上端面上设有第一过线孔107,第一过线孔107下端向下延伸至第一检查槽106内,第一检查槽106上部与第二环槽105之间通过第二过线孔108相连通,第一过线孔107、第一检查槽106和第二过线孔108形成第一过线通道,第一电缆下端依次穿第一过线孔107、第一检查槽106和第二过线孔108与对应的上通讯模块连接,第一电缆包括第一通讯电缆、第二通讯电缆和第一连接插针,第一连接插针上部外侧固定安装于第一过线孔107下端内侧,第一连接插针上端与穿设于第一过线孔107内的第一通讯电缆下端连接,第一通讯电缆上端能够与双向通讯模块连接,第一连接插针另一端与穿设于第二过线孔108并与上通讯模块连接的第二通讯电缆连接;

  对应第一连接台阶5下端位置的芯轴1右部外侧设有内外连通的第二检查槽109,第二检查槽109右部密封固定安装有第二检查盖19,第二检查盖19右侧面为与芯轴1外侧面相一致的圆弧面,第二检查盖19右侧面上设有内外连通的第一螺纹孔111,第一螺纹孔111内密封螺接有第一油塞20,对应第二检查槽109位置的上电子筒4的第一连接台阶5下端面上设有开口向右的第一连通槽112,第一连通槽112下部与第二检查槽109左部相连通,第一连通槽112上部通过两个设置于上电子筒4壁上的第三过线孔113与第二环槽105相连通,对应每个第三过线孔113位置的芯轴1壁上均设有下端延伸至旋变总成上侧的第四过线孔114,每个第四过线孔114上端均向上延伸与第二检查槽109连通,第三过线孔113、第一连通槽112、第二检查槽109和第四过线孔114形成第二过线通道,第二电缆包括两根第三通讯电缆、两根第四通讯电缆和两个第二连接插针110,两个第二连接插针110上部分别螺接于两个第三过线孔113下部内侧,两根第三通讯电缆分别穿设于两个第三过线孔113内,两个第四通讯电缆分别穿设于两个第四过线孔114内,两根第三通讯电缆的一端均与第二通讯电缆连接,两根第三通讯电缆的另一端分别与两个第二连接插针110的上端连接,两根第四通讯电缆的一端分别与两个第二连接插针110下端连接,两根第四通讯电缆的另一端分别与旋变总成连接。

  根据需求,第一检查盖18和第二检查盖19上均设有拆卸螺纹盲孔,限位连接螺杆7的数量为一个。上电子筒4的最大尺寸为:Φ105mm(外径)×407mm(长度),采用Inconel 718材质,第一连接插针和第二连接插针110均为现有公知技术,如Y型高压密封插针。在使用过程中,通过设置第一检查槽106,便于加工第二过线孔108,使第一过线孔107与上通讯仓103连通,也便于对第一连接插针进行安装和维护,通过设置第二检查槽109,便于对第二连接插针110进行安装和维护,通过设置上通讯仓103,便于电缆的穿设和后期电路模块的安装,通过设置限位连接螺杆7能够对上电子筒4进行限位,提高上电子筒4在芯轴1内的周向约束强度,保护通讯线缆,通过设置上电子套筒17,能够提高上通讯仓的密封性,通过设置上锁紧总成,能够对上电子筒4进行轴向调整,也能够对上电子筒4起到减振作用,同时减小在组装过程中的安装难度。

  如附图1、2、8、9、10、17、18、19、20、21、23所示,旋变总成包括转子套21、定子套23、内壳体25、外壳体27、原边绕组28、副边绕组29、外磁条148和内磁条51,对应不旋转外筒3上部内侧位置的芯轴1中部外侧密封固定安装有同轴设置的转子套21,转子套21上端外侧具有第二外环台22,上轴承总成安装在第二外环台22上侧的芯轴1与不旋转外筒3之间,对应第二外环台22下侧位置的转子套21中部外侧设有转子环槽115,第二外环台22中部外侧设有开口向外的圆弧凹槽117,对应每个第四过线孔114下端位置的转子套21上端内侧均设有开口向上的第一过线槽116,每个第一过线槽116下部与圆弧凹槽117两端的底部均通过内外连通的第五过线孔118连通,第二外环台22下部外侧间隔设有下端均与转子环槽117上部连通的第二过线槽119,每个第二过线槽119上部均圆弧凹槽117下部连通,对应第二过线槽119位置的转子环槽115内安装有轴线的内过线板31,内过线板31为径向截面为“E”形的板状结构,在内过线板31左右两侧位置的转子环槽115内沿圆周均匀分布有若干个径向截面为“E”形的内磁条51,在靠近芯轴1外侧的内过线板31的一侧设有开口向内的第一信号电缆槽121,第一信号电缆槽121的上端与其中一个第二过线槽119下端连通,在远离芯轴1外侧的内过线板31的另一侧设有开口向外的第二信号电缆槽122,第二信号电缆槽122的上端与另外一个第二过线槽119下端连通,对应内过线板31两侧位置的转子环槽115内安装有原边绕组28,原边绕组28的一端依次穿过第一信号电缆槽121、第二过线槽119、圆弧凹槽117、第五过线孔118和第一过线槽116与对应的第四通讯电缆连接,原边绕组28的另一端依次穿过第二信号电缆槽122、第二过线槽119、圆弧凹槽117、第五过线孔118和第一过线槽116与对应的第四通讯电缆连接,转子套21外侧设有圆套形的内壳体25,内壳体25上端内侧与位于转子环槽115上侧位置的第二外环台22外侧密封连接,内壳体25下端内侧与位于转子环槽115下侧位置的转子套21下部外侧密封连接,内壳体25上端面沿圆周均布有至少两个卡块,第二外环台22上端具有第三外环台33,对应每个卡块位置的第三外环台33外侧均设有上下贯通的卡槽123,每个卡块均卡合于对应位置的卡槽123内;

  内壳体25外侧同轴设置有外侧与不旋转外筒3内侧密封连接的定子套23,定子套23上端固定安装有套装在第三外环台33外侧的法兰98,法兰98上侧位置的不旋转外筒3与芯轴1之间安装有上轴承总成,定子套23内侧具有至少两个沿圆周间隔分布有"E"形隔板24,其中两个相邻的隔板24之间固定安装有外过线板26,外过线板26为径向截面为“E”形的板状结构,对应外过线板26左右两侧位置的相邻两个隔板24之间均嵌装有同轴设置的外磁条148,定子套23内侧密封固定安装有与其同轴设置的圆套形的外壳体27,外壳体27内侧与内壳体25外侧之间设有间隙;

  外磁条148、外过线板26以及隔板24上在靠近内壳体25外侧的一侧上下间隔设有第三信号电缆槽和第四信号电缆槽,副边绕组29安装在第三信号电缆槽和第四信号电缆槽内,外过线板26上部设有与第三信号电缆槽连通的第六过线孔125,外过线板26下部设有与第四信号电缆槽连通的第七过线孔126,对应第六过线孔125位置的定子套23上部外侧设有内外连通的第八过线孔127,对应第七过线孔126位置的定子套23下部外侧设有内外连通的第九过线孔129,对应第八过线孔127位置的定子套23外侧设有开口向外的第五信号电缆槽124,第五信号电缆槽124下端向下延伸至定子套23下端面,对应第九过线孔129位置的定子套23外侧设有开口向外的第六信号电缆槽128,第六信号电缆槽128下端向下延伸至定子套23下端面且与第五信号电缆槽124下端相靠近,副边绕组29的一端依次穿过第六过线孔125、第八过线孔127和第五信号电缆槽124与下通讯模块的输入端通过第三电缆连接,副边绕组29的另一端依次穿过第七过线孔126、第九过线孔129和第六信号电缆槽128与下通讯模块的输出端通过第三电缆连接。

  根据需求,外磁条148和内磁条51均为现有公知技术,如E型磁芯,两个所述E型磁芯的开口面相对,形成两个小窗,在小窗内分别设置有原边绕组28和副边绕组29。在使用过程中,通过设置第三信号电缆槽、第四信号电缆槽以及外过线板26,便于安装副边绕组29,通过设置内过线板31,便于安装原边绕组28,通过这样的设置,解决了芯轴1与不旋转外筒3之间信号径向传输的问题,适用于井下导向钻具中芯轴1与不旋转外筒3在相对旋转运动时,两个部件之间的信号无线双向传输,替代了导电滑环,成为一个相对独立的信号传输部件,使动力和数据调制成不同频率在同一绕组中进行传输,简化了结构,有效提高了旋转变压器的传输效率,降低了误码率,传输信号时不受旋转运动的影响,能够保证信号传输的稳定性,利于在井下强振动、冲击的环境下应用。

  如附图1、2、8、9、10、22、23所示,下电子仓总成包括下电子筒34,下电子筒34同轴套装于芯轴1下部外侧,下电子筒34上端外侧向上延伸至定子套23下端内侧,下电子筒34上端与定子套23下端通过至少两个沿圆周均布的第二连接螺栓35固定安装在一起,对应下电子筒34上端位置的不旋转外筒3外侧设有至少一个注油螺纹通孔,每个注油螺纹通孔内均密封螺接有第二油塞32,下电子筒34中部外侧沿圆周均布有至少两个开口向外的下通讯仓120,每个下通讯仓120内均安装有下通讯模块,下电子筒34上部外侧设有第三环槽130,第三环槽130下部与每个下通讯仓120上侧相连通,下电子筒34下部外侧设有第四环槽131,第四环槽131上部与每个下通讯仓120下部相连通,每两相邻位置的下通讯模块之间通过位于第三环槽130和第四环槽131内的下通讯电缆连接,对应第三环槽130上方位置的下电子筒34上部外侧与不旋转外筒3内侧密封接触,对应第四环槽131下方位置的下电子筒34下部外侧与不旋转外筒3内侧密封接触,对应第五信号电缆槽124下端与第六信号电缆槽128下端位置的下电子筒34上端面分别设有第十过线孔132和第十一过线孔133,第十过线孔132下端和第十一过线孔133下端均与第三环槽130上部连通,对应下电子筒34下侧位置的不旋转外筒3下部外侧沿圆周均布有三个内外连通的第一安装孔134,下电子筒34下端面固定有与第一安装孔134相对应的插座135,每个插座135内侧面均为与不旋转外筒3内侧面相匹配的圆弧面,每个插座135均与液压驱动装置上部固定安装在一起,每个插座135下端面均设有上端延伸至第四环槽131上部的长圆孔136,每个插座135外端面上均设有与对应的长圆孔136中部相连通的插接槽137;

  第三电缆包括第五通讯电缆和第六通讯电缆,第五通讯电缆的一端与对应的下通讯模块连接,第五通讯电缆的另一端穿过第十过线孔132后与副边绕组29的一端连接,第六通讯电缆的一端与对应的下通讯模块连接,第六通讯电缆的另一端穿过第十一过线孔133后与副边绕组29的另一端连接,下通讯模块与液压驱动装置通过穿设于长圆孔136和插接槽137内的第四电缆连接。

  根据需求,下电子筒34采用Inconel 718材质,最大尺寸为:Φ170mm(外径)×405mm(长度)。

  在使用过程中,通过第二油塞32能够向不旋转外筒3注入硅脂,保证旋变总成和下电子仓总成处于一种清洁环境,便于拆装工作,通过设置第三环槽130和第四环槽131,便于下通讯模块穿设电缆,也便于后期安装电路模块,通过设置下通讯仓120,便于电缆的穿设和后期电路模块的安装,通过设置长圆孔136,将下电子筒34下端面与第四环槽131连通时便于加工,从而便于穿设电缆,通过设置第十过线孔132和第十一过线孔133,能够分开穿设信号输入电缆和信号输出电缆,降低信号在传输过程中的干扰,提高数据的准确性,通过设置插接槽137、插座135和第一安装孔134,便于将不旋转外筒3内侧的信号传输电缆穿设在不旋转外筒3外侧,便于和液压驱动装置连接,也便于模块之间的组装。

  如附图1-10、22、23所示,液压驱动装置包括三个结构相同且沿圆周间隔均匀分布于不旋转外筒3下部外侧的液压驱动总成,液压驱动总成包括连接块68、动力模块49、一体设置的导向模块和液压模块,对应每两相邻的第一安装孔134之间位置的不旋转外筒3下部外侧均设有开口向外的导向安装槽142,每个导向安装槽142下部均设有内外连通的第二安装孔143,每两相邻位置的导向安装槽142之间均设有开口向外的动力安装槽144,每个动力安装槽144上部均与对应的第一安装孔134下部连通,每个导向安装槽142下部均与由上至下沿逆时针方向位于其前侧且相邻位置的动力安装槽144下部通过开口向外的液压安装槽145连通;

  导向模块上部铰接安装在导向安装槽142内,液压模块固定安装在液压安装槽145内,动力模块49安装在动力安装槽144内,连接块68安装在动力模块49上方位置的第一安装孔134内,连接块68与对应位置的插座135通过间隔分布的第三连接螺栓47固定连接,连接块68下侧与对应位置的动力模块49上部固定连接;

  在径向靠近芯轴1外侧的连接块68一侧设有与插接槽137相对应的插头槽140,连接块68下侧设有第十二过线孔141,第十二过线孔141上侧向上延伸至插头槽140内,对应第十二过线孔141位置的动力模块49上侧设有驱动安装槽146,驱动安装槽146内密封固定安装有驱动装置,连接块68下侧设有上测压孔158,上测压孔158上端与第十二过线孔141下部连通,对应上测压孔158位置的动力模块49上侧设有下测压孔159;

  第四电缆包括三个信号电缆组,信号电缆组包括第三连接插针、第四连接插针、第五连接插针、保护套69和压差传感器147,第三连接插针下部固定安装于插接槽137内,第四连接插针固定安装于第十二过线孔141下部内侧,保护套69下部密封固定安装于下测压孔159下部,保护套69上部密封固定安装与上测压孔158下部,压差传感器147固定安装在保护套69下端内侧,第五连接插针固定安装在保护套69上侧的上测压孔158内;

  第三连接插针的一端通过上端依次穿设于插接槽137内和对应的长圆孔136内的第七通讯电缆与下通讯模块连接,第三连接插针的另一端与第四连接插针的上端通过穿设于第十二过线孔141内的第八通讯电缆连接,第四连接插针的下端与驱动装置之间通过第九通讯电缆连接,第四连接插针的下端与第五连接插针的上端通过穿设于上测压孔158上部的第十通讯电缆连接,第五连接插针的下端与压差传感器147通过穿设于保护套69内的第十一通讯电缆连接。

  根据需求,第三连接插针、第四连接插针和第五连接插针均为现有公知技术,如ITT15芯插针,上测压孔158上端与第十二过线孔141下部通过倾斜沉孔连通,倾斜沉孔内密封固定连接有堵丝。在使用过程中,能够使液压模块驱动导向模块下端沿铰接处向外摆动,从而调整下接头2的中心位置,即井眼方向,通过设置插头槽140和过线孔,便于电缆在不旋转外筒3和液压驱动总成内的敷设,便于对电缆进行安装和密封,提高信号在传输过程中的可靠性,也便于后续的维护,通过压差传感器,能够测量每个驱动导向模块下端向外的摆动距离,通过电缆反馈至地面,根据信号和井眼轨迹来调整液压模块的工作状态,使下接头2的运动轨迹与井眼轨迹保持一致。

  如附图1-10、22、23所示,导向模块包括销轴40、肋板36、板簧41、液压套42、动力模块49、活塞44、弹性防尘帽45和顶杆46,肋板36为沿不旋转外筒3轴向设置的板状结构,肋板36上端通过安装在导向安装槽142上部内侧的销轴40与不旋转外筒3铰接连接,肋板36靠近芯轴1的一侧固定连接有板簧41,肋板36下部具有向外凸出于不旋转外筒3外侧的缓冲块37,缓冲块37外侧固定连接有缓冲垫38,肋板36下端内侧具有向下凸出的限位块39,对应限位块39位置的安装槽下部内壁上设有开口向上的限位凹槽138,限位块39下部位于限位凹槽138内,对应第二安装孔143位置的肋板36下部在靠近芯轴1外侧的一侧设有缓冲环槽139;

  动力模块49为扇环形结构,动力模块49中部固定有位于导向安装槽142内的第四外环台48,动力模块49远离不旋转外筒3外侧的内端面为与芯轴1内壁相一致的圆弧面,动力模块49的外端面位于导向安装槽142内,动力模块49的第四外环台48外端面中央设有推靠槽150,推靠槽150内密封固定安装有液压套42,液压套42中部外侧具有第五外环台50,液压套42与动力模块49通过沿第五外环台50周向间隔均布的第四连接螺栓固定连接于导向安装槽142内,第五外环台50端面与第四外环台48端面形成下限位槽,板簧41下端位于下限位槽内,液压套42内密封套装有活塞44,活塞44外端中央设有螺纹盲孔,第四外环台48上侧设有弹性防尘帽45,弹性防尘帽45为可收缩或伸展的圆套形结构,弹性防尘帽45的一端与液压套42上部外侧密封固定连接,弹性防尘帽45的另一端通过螺接于螺纹盲孔内的顶杆46与活塞44远离芯轴1的一端面密封固定连接;

  液压模块包括基体块67,远离动力模块49的基体块67左部下端设有开口向下的储油槽162,储油槽162下部与驱动安装槽146下部之间通过进油孔160相连通,在远离动力模块49的基体块67左侧面上下间隔设有至少两个与储油槽162连通的稳压孔163,对应进油孔160位置的驱动安装槽146与推靠槽150之间通过设置于基体块67与动力模块49上的出油孔161相连通,对应出油孔161位置的基体块67内设有第一检测孔154,第一检测孔154的一端与驱动安装槽146连通,第一检测孔154的另一端延伸至基体块67的上表面,第一检测孔154的上端密封固定安装有测压堵丝,第一检测孔154上部与压差传感器147下方的下测压孔159下部通过倾斜孔连通;

  驱动装置为竖向设置的液压泵53,液压泵53安装在驱动安装槽146上部内侧,液压泵53的电机上端外侧密封固定安装有圆套形的固定桥管54,固定桥管54的上端外侧与第四连接插针下侧的第十二过线孔141下端内侧密封接触,固定桥管54的下端外侧和驱动安装槽146上端内侧密封接触,第四连接插针的下端通过穿设于固定桥管54内的第九通讯电缆与液压泵53的电机连接,液压泵53的进口端与驱动安装槽146相连通,液压泵53的出口端通过圆套形的转接头55固定安装有阀门体56,阀门体56中央设有由上至下依次连通的上出液通道151和左出液通道164,上出液通道151上端向上延伸至阀门体56上端,左出液通道164右方平行设置有下端向下延伸至阀门体56下端的右出液通道165,右出液通道上端向上延伸与上出液通道151下端相连通,上出液通道151内固定套装有圆套形的微型滤筒59,右出液通道165内密封固定安装有节流阀57,左出液通道164内密封固定安装有安全阀58,对应安全阀58下侧位置的驱动安装槽146与储油槽162之间通过泄压孔152连通,对应进油孔160上方和下方位置的阀门体56下部外侧均与上出油通道内部密封接触,对应进油孔160位置的阀门体56外侧沿圆周间隔分布有至少一个与第一检测孔154和出油孔161连通的分流孔153;

  储油槽162下端内侧固定安装有圆套形的油囊基体63,油囊基体63为中部具有溢流通道156的圆柱形结构,油囊基体63下端具有外凸台64,外凸台64与基体块67固定连接,溢流通道156下端密封固定安装有第一丝堵65,对应第一丝堵65上方位置的油囊基体63中部外侧上下间隔设置有第一密封机构和第二密封机构,对应第一密封机构和第二密封机构之间位置的油囊基体63中部外侧设有至少一个与溢流通道156连通的回流孔157,溢流通道156下部通过回流孔157和泄压孔15与驱动安装槽146下部连通,油囊基体63上端内侧固定安装有油囊芯轴60,油囊芯轴60为内部具有上下贯通的回流通道的圆柱形结构,油囊芯轴60中部外侧通过第三密封机构与储油槽162内侧密封接触,芯轴1上端外侧密封固定安装有上端位于储油槽162上部的储油囊62,储油囊62内部具有储油腔,储油腔内设有下端固定安装在油囊芯轴60上端的油管61,油管61为轴向设置的管状结构,对应油管61下端右侧位置的油囊芯轴60上端设有进油通道149,进油通道149的下端延伸至第三密封机构和第一密封机构之间位置的油囊芯轴60外侧,储油腔与驱动安装槽146通过进油通道149和进油孔160相连通。

  根据需求,销轴40外侧可套装有轴套,肋板36绕销轴40转动的角度介于0度至5度之间,肋板36与销轴40之间安装有轴套,板簧41上端通过连接螺栓与肋板36固定连接,板簧41为现有公知技术,如TC4材质板簧41,活塞44的行程为14mm,压差传感器147为现有公知技术;第一密封机构、第二密封机构和第三密封机构均由现有公知技术的挡圈和密封圈组成,为了便于加工,进油孔160为矩形的通孔,出油孔161包括第一出油孔和第二出油孔,第一出油孔的一端延伸至测压孔下端内侧并与驱动安装槽146相连通,第一出油孔的另一端延伸至基体块67的外表面,第二出油孔的一端与推靠槽150靠近芯轴1的一端相连通,第二出油孔的另一端延伸至基体块67的外表面,第二出油孔中部与第一出油孔中部相连通,进油通道149包括轴向设置的轴向进油通道和径向设置的径向进油通道,径向进油通道一端与轴向进油通道下端连通,径向进油通道另一端延伸至油囊芯轴60靠近驱动安装槽146的一侧。

  在使用过程中,通过这样的设置,第九通讯电缆将上部的电信号传递给液压泵53的电机,液压泵53的电机启动后带动液压泵53工作,液压泵53工作时,储存在储油囊62内的液压油依序流经进油通道149、储油槽162、进油孔160和驱动安装槽146并由液压泵53的进口端流入液压泵53的工作腔,在升压后经液压泵53的出口端依序流过转接头55、阀门体56的上出液通道151和进油孔160后进入储油槽162,然后分为两个支流,其中一支流经第一检测孔154流入下测压孔159,下侧压孔内的压差传感器147测得压力后将信号上传能够控制液压泵53的电机转速,另一支流过出油孔161进入推靠槽150内驱动活塞44和顶杆46向外移动,最终使肋板36下端绕销轴40向外转动后支撑在井壁上,通过控制三个液压泵53的电机,最终控制活塞44的行程,从而控制井眼方向,液压泵53工作结束后,肋板36可以通过板簧41的弹力作用进行收回,使本发明在油井内能够顺利的上下移动,当内部压力过高时,通过安全阀58,将上出液通道151内的高压油经安全阀58流入驱动安装槽146下部,然后依序流过泄压孔152、储油槽162下部、回流孔157、溢流通道156、回流通道和油管61流入储油囊62的储油腔内,在液压泵53不工作时,芯轴1内部的泥浆流体流经第二安装孔143以及液压模块与不旋转外筒3之间的缝隙进入缓冲环槽139内,然后对弹性防尘帽45作用,进而使活塞44向芯轴1外侧靠近,活塞44作用液压油反方向回流至油囊基体63内,不旋转外筒3外侧的泥浆在液压泵53工作时,通过稳压孔163流入储油槽162内对油囊基体63外壁作用,使液压泵53能够正常吸入油囊基体63内的液压油,不旋转外筒3外侧的泥浆在液压泵53不工作时,能够作用在肋板36外壁使其下端向芯轴1外侧靠近。结构紧凑合理,运行可靠,便于控制。

  如附图1、2所示,上轴承总成包括上内套70、上外套71、上滚动套73、上径向缓冲套74、上轴向缓冲套、上外齿组和上内齿组,上内套70密封套装于芯轴1外侧,对应不旋转外筒3上端位置的上外套71上部外侧具有第五外环台50,第五外环台50与不旋转外筒3上端内侧密封螺接,上外套71内侧与上内套70外侧之间由外至内依次设有上径向缓冲套74和上滚动套73,上滚动套73下端固定安装有套装在上内套70下端外侧的第一调节机构,第一调节结构下侧与法兰98上端面相接触,上滚动套73上端位于上外套71上方,上滚动套73内侧上下间隔分布有至少两个上外齿组,每个上外齿组均包括至少三个沿圆周间隔分布且呈圆柱形的上外PDC齿77,上内套70外侧设有与上外齿组相对应的上内齿组,每个上内齿组均包括至少三个沿圆周间隔分布且呈圆柱形的上内PDC齿78,相邻两个上内齿组的上内PDC齿78呈交错设置,每个上内齿组的上内PDC齿78外端面均与对应位置的上外齿组的上外PDC齿77内端面相接触,上滚动套73外侧与上径向缓冲套74内侧硫化固定连接在一起,上径向缓冲套74外侧与上外套71内侧硫化固定连接在一起,上外套71上端外侧套装有上轴向缓冲套;

  上轴向缓冲套包括上弧面环套75和上弧面环台76,对应第五外环台50上侧位置的上外套71上端固定有上弧面环台76,上弧面环台76为外环面呈上窄下宽的圆弧形的环台,上弧面环台76外侧密封套装有上弧面环套75,上弧面环套75内部设有与上弧面环台76的外弧面相配合的弧形内孔,上弧面环套75内侧与上弧面环台76外侧之间设有能使二者有沿着轴向相对移动的缓冲间距,上弧面环套75上侧设有上耐磨组件,上耐磨组件包括第一耐磨圈79、第一耐磨贴片81、第二耐磨圈80、第二耐磨贴片82和第五连接螺栓,第一耐磨圈79内侧与上滚动套73上端外侧螺纹连接且第一耐磨圈79下端面与上弧面环套75上端面密封接触,第一耐磨圈79下端面与上弧面环套75上端面之间沿圆周间隔分布有至少一个定位键,第一耐磨圈79上端面沿圆周间隔均布有至少三个第一耐磨贴片81,对应第一耐磨圈79上方位置的上内套70上部外侧套装有第二耐磨圈80,第二耐磨圈80与上内套70通过第五连接螺栓固定连接,第二耐磨圈80下端面固定安装能够有与第一耐磨贴片81相接触的第二耐磨贴片82。

  根据需求,上外齿组和上内齿组的数量均为2个,每个上外齿组的上外PDC齿77的数量和每个上内齿组的上内PDC齿78数量均为21个,位于上方的上内PDC齿78和位于下方的上内PDC齿78交错设置,上径向缓冲套74为现有公知技术,如硫化硅橡胶,第一耐磨贴片81和第二耐磨贴片82均为现有公知技术,如圆柱形的PDC复合片,第一耐磨贴片81和第二耐磨贴片82数量分别为28个和27个,第一耐磨片和第二耐磨片通过焊接固定在第一耐磨圈79和第二耐磨圈80上,第一耐磨圈79和第二耐磨圈80上均设有用于焊接第一耐磨圈79和第二耐磨圈80时的排气孔,在上弧面环套75与上弧面环台76密封接触位置上方的上弧面环套75外侧沿圆周均布有至少2个内外贯通的NPT1/16的上注油螺纹孔,每个上注油螺纹孔内均密封固定安装有上内六角油塞,第一耐磨圈79中部外侧和第二耐磨圈80中部外侧均设有上拆卸环槽,第一耐磨圈79下端面与上弧面环套75上端面之间沿圆周间隔分布有至少一个定位键。在使用过程中,通过设置第五外环台50,能够将钻井工具不旋转外筒3的冲击和振动全部转移到上径向缓冲套74和上轴向缓冲套上,通过设置上轴向缓冲套和上径向缓冲套74,能够减缓来自上外套71的径向冲击和振动,能避免上内PDC齿78和上外PDC齿77断裂损坏,通过设置上内PDC齿78和上外PDC齿77,能够减小上内套70和上滚动套73之间相对转动时的损耗,通过相邻两个上内齿组的上内PDC齿78呈上下交错设置,能够增加上内齿组和上外齿组之间的接触面积,降低失效率,延长本发明的使用寿命,通过设置第一调节结构,能够调整上轴向缓冲套与上外套71之间的间隙,通过缓冲间距,减缓从上外套71向上弧面环套75传递过来的冲击和振动;由于冲击并不完全沿轴向作用,因此在受到斜向力时,通过上弧面环台76与上弧面环套75之间的弧面配合,使上外套71与上弧面环台76转动调整,防憋死,保证上轴向缓冲套能够可靠稳定,通过第一耐磨贴片81、第二耐磨贴片82、上内齿组和上外齿组,能够使上内套70外侧与上滚动套73内侧之间形成冷却流道,钻井液由第一耐磨圈79和第二耐磨圈80之间流入上内套70外侧和上滚动套73内侧之间,能够对工作过程中的第一耐磨贴片81、第二耐磨贴片82、上外PDC齿77和上内PDC齿78起到降温作用,提高本发明的使用寿命。

  如附图1、2所示,下轴承总成包括下内套83、下外套86、下滚动套87、下径向缓冲套88、下轴向缓冲套、下外齿组和下内齿组,下内套83密封套装于下接头2上端外侧,下外套86套装于下内套83上端外侧,下外套86上部外侧具有第六外环台84,第六外环台84上端与不旋转外筒3下端面之间设有至少两个层叠放置的调整垫片85,第六外环台84外侧与不旋转外筒3下端内侧密封螺接,下外套86内侧与下内套83外侧之间由外至内依次设有下径向缓冲套88和下滚动套87,下滚动套87上端固定安装有套装在下内套83上端外侧的第二调节机构,第二调节结构上侧与不旋转外筒3内侧下端面相接触,下滚动套87下端位于下外套86下方,下滚动套87内侧上下间隔分布有至少两个下外齿组,每个下外齿组均包括至少三个沿圆周间隔分布且呈圆柱形的下外PDC齿91,下内套83外侧设有与下外齿组相对应的下内齿组,每个下内齿组均包括至少三个沿圆周间隔分布且呈圆柱形的下内PDC齿92,相邻两个下内齿组的下内PDC齿92呈交错设置,每个下内齿组的下内PDC齿92外端面均与对应位置的下外齿组的下外PDC齿91内端面相接触,下滚动套87外侧与下径向缓冲套88内侧硫化固定连接在一起,下径向缓冲套88外侧与下外套86内侧硫化固定连接在一起,下外套86上端外侧套装有下轴向缓冲套;

  下轴向缓冲套包括下弧面环套89和下弧面环台90,对应第六外环台84下侧位置的下外套86下端固定有下弧面环台90,下弧面环台90为外环面呈上宽下窄的圆弧形的环台,下弧面环台90外侧密封套装有下弧面环套89,下弧面环套89内部设有与下弧面环台90的外弧面相配合的弧形内孔,下弧面环套89内侧与下弧面环台90外侧之间设有能使二者有沿着轴向相对移动的缓冲间距,下弧面环套89下侧设有下耐磨组件,下耐磨组件包括第三耐磨圈93、第三耐磨贴片95、第四耐磨圈94、第四耐磨贴片96和第六连接螺栓,第三耐磨圈93内侧与下滚动套87下端外侧螺纹连接且第三耐磨圈93上端面与下弧面环套89下端面密封接触,第三耐磨圈93下端面沿圆周间隔均布有至少三个第三耐磨贴片95,对应第三耐磨圈93下方位置的下内套83下部外侧套装有第四耐磨圈94,第四耐磨圈94与下内套83通过第六连接螺栓固定连接,第四耐磨圈94上端面固定安装有能够与第三耐磨贴片95相接触的第四耐磨贴片96。

  根据需求,下外齿组和下内齿组的数量均为2个,每个下外齿组的下外PDC齿91的数量和每个下内齿组的下内PDC齿92数量均为21个,位于上方的下内PDC齿92和位于下方的下内PDC齿92交错设置,下径向缓冲套88为现有公知技术,如硫化硅橡胶,第三耐磨贴片95和第四耐磨贴片96均为现有公知技术,如圆柱形的PDC复合片,第三耐磨贴片95和第四耐磨贴片96数量分别为28个和27个,第三耐磨片和第四耐磨片通过焊接固定在第三耐磨圈93和第四耐磨圈94上,第三耐磨圈93和第四耐磨圈94上均设有用于焊接第三耐磨圈93和第四耐磨圈94时的排气孔,在下弧面环套89与下弧面环台90密封接触位置下方的下弧面环套89外侧沿圆周均布有至少2个内外贯通的NPT1/16的下注油螺纹孔,每个下注油螺纹孔内均密封固定安装有下内六角油塞,第三耐磨圈93中部外侧和第四耐磨圈94中部外侧均设有下拆卸环槽,第三耐磨圈93下端面与下弧面环套89上端面之间沿圆周间隔分布有至少一个定位键。在使用过程中,通过设置第六外环台84,能够将钻井工具不旋转外筒3的冲击和振动全部转移到下径向缓冲套88和下轴向缓冲套上,通过设置下轴向缓冲套和下径向缓冲套88,能够减缓来自下外套86的径向冲击和振动,能避免下内PDC齿92和下外PDC齿91断裂损坏,通过设置下内PDC齿92和下外PDC齿91,能够减小下内套83和下滚动套87之间相对转动时的损耗,通过相邻两个下内齿组的下内PDC齿92呈上下交错设置,能够增加下内齿组和下外齿组之间的接触面积,降低失效率,延长本发明的使用寿命,通过设置第二调节结构和调整垫片85,能够调整下轴向缓冲套与下外套86之间的间隙,通过缓冲间距,减缓从下外套86向下弧面环套89传递过来的冲击和振动;由于冲击并不完全沿轴向作用,因此在受到斜向力时,通过下弧面环台90与下弧面环套89之间的弧面配合,使下外套86与下弧面环台90转动调整,防憋死,保证下轴向缓冲套能够可靠稳定,通过第三耐磨贴片95、第四耐磨贴片96、下内齿组和下外齿组,能够使下内套83外侧与下滚动套87内侧之间形成冷却流道,钻井液由第三耐磨圈93和第四耐磨圈94之间流入下内套83外侧和下滚动套87内侧之间,能够对工作过程中的第三耐磨贴片95、第四耐磨贴片96、下外PDC齿91和下内PDC齿92起到降温作用,提高本发明的使用寿命。

  如附图1、2、23所示,上通讯模块包括直流交流变换器和上通讯电路,双向通讯短节中的电路模块输出端与直流交流变换器的输入端以及上通讯电路的下传信号输入端均通过第一电缆连接,直流交流变换器的输出端以及上通讯电路的下传信号输出端均通过第二电缆与原边绕组28的一端连接,原边绕组28的另一端与上通讯电路的上传信号输入端通过第二电缆连接,上通讯电路的上传信号输出端与第一电缆连接;下通讯模块包括电源管理模块、导向头主控电路、液压驱动电路、方位传感器、近钻头传感器和三个压差传感器,副边绕组29的一端与电源管理模块的输入端以及导向头主控电路的下传信号输入端均通过第三电缆连接,电源管理模块的输出端与导向头主控电路的输入端连接,导向头主控电路的输出端分别与对应的液压驱动电路的输入端连接,液压驱动电路的输出端与对应的液压泵53的电机输入端通过第四电缆连接,方位传感器的信号输出端、近钻头传感器的信号输出端以及三个压差传感器147的信号输出端分别与导向头主控电路的输入端连接,导向头主控电路的上传信号输出端与副变绕组29的另一端通过第三电缆连接。

  在使用过程中,钻井过程中,根据方位传感器和近钻头传感器测得数据传输至导向头主控电路,由导向头主控电路计算出本发明在井下的实际位置并将信号上传至地面工作站,地面工作人员根据系统设计的钻井井眼轨迹,将期望的角度和实际所处的位置角度的偏差输入地面工作站,地面工作站将信号向下传输给导向头主控电路,导向头主控电路计算分析后将数据传输至对应的液压驱动电路,由液压驱动电路控制液压泵53的电机转速,从而控制液压泵53的功率和流量,进而控制活塞44和肋板36的伸出量,从而使下接头2达到期望的位置,同时压差传感器147、方位传感器和近钻头传感器测得数值传输至导向头主控电路并向上传输至地面工作站,能够监测下接头2是否达到期望的位置,提高传输速度和钻井效率,同时兼容目前的旋转导向工具及MWD系统,并为诊断和分析钻井中所存在的问题提供可靠依据。

  如附图1、2所示,第一调节机构包括第一压环97和第一碟簧14,第一压环97为法兰结构,第一压环97套装在上内套70下端外侧与上外套71下端内侧之间,第一碟簧14上部套装在第一压环97下端外侧,第一碟簧14上端面与第一压环97端面相抵紧,第一碟簧14下端面与法兰98上端面相抵紧。

  根据需求,第一碟簧14为现有公知技术。在使用过程中,通过这样的设置,能够避免旋变总成的定子套23发生轴向窜动后与上外套71下端面发生碰撞,提高本发明在工作过程中的可靠度。

  如附图1、2所示,第二调节机构包括第二压环99和第二碟簧100,第二压环99为法兰结构,第二压环99套装在下内套83上端外侧与下外套86上端内侧之间,第二碟簧100下部套装在第二压环99上端外侧,对应第二碟簧100上侧位置的不旋转外筒3下端内侧套装有至少两个层叠放置的第二调节垫圈72,第二碟簧100上端面与位于最下方的第二调节垫圈72下端面相抵紧,第二碟簧100下端面与第二压环99端面相抵紧。

  根据需求,第二碟簧100和第二调节垫圈72均为现有公知技术。在使用过程中,组装本发明由上至下由内至外依序安装,通过这样的设置,能够在最后安装下接头2时通过改变第二调节垫圈72的数量调节本发明的轴向安装间隙,使本发明组装后更加紧凑,能够提高在井下恶劣环境中工作的可靠度。

  如附图1、2所示,芯轴1工作时旋转的方向为主旋向,第五外环台50与不旋转外筒3旋紧方向与主旋向相同,第六外环台84与不旋转外筒3旋紧方向与主旋向相反。

  在使用过程中,通过这样的设置,芯轴1在转动过程中,能够避免上轴承总成或下轴承总成与不旋转外筒3旋松后增大轴向装配间隙,提高本发明在工作过程中的控制精度。

  以上技术特征构成了本发明的实施例,其具有较强的适应性和实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。

《井下旋转导向装置.doc》
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