双偏工具面驱动及稳定装置主要由导向鞋、驱动管、上密封盘、导向盘、偏重块、外筒、导向弹簧、下密封盘、偏轻块、导向舵和导向轴承组成。当导向鞋、驱动管和导向舵下行到下止点位置时，导向舵舵针脱开导向盘导向孔，导向鞋、驱动管、上密封盘、外筒、导向弹簧、下密封盘、导向舵和导向轴承随钻具旋转且驱动导向执行机构工具面旋转到给定工具面方向，导向盘、偏重块和偏轻块不随钻具旋转。当导向鞋、驱动管和导向舵上行到上止点位置时，导向舵舵针嵌进导向盘导向孔，上密封盘、外筒和下密封盘随钻具旋转，导向鞋、驱动管、导向盘、偏重块、导向弹簧、偏轻块、导向舵和导向轴承不随钻具旋转且通过导向盘、偏重块和偏轻块稳定导向执行机构工具面。
A Driving and Stabilizing Device for Bipolar Tool Face
【技术实现步骤摘要】
一种双偏工具面驱动及稳定装置
本专利技术专利属于旋转导向钻井工具配套装置，用于解决导向执行机构工具面驱动及稳定问题。
技术介绍
旋转导向钻井工具主要由液压伸缩机构、导向执行机构、钻井导向控制装置、模式转换控制装置和柔性短节等模块组成。摆工具面时，导向执行机构关联钻井导向控制装置，继而关联MWD仪器工具面，通过MWD仪器不仅能够测量出导向执行机构工具面，而且，通过摆工具面还能够把导向执行机构工具面旋转到给定工具面方向。但是，摆工具面时，导向执行机构如何关联钻井导向控制装置？旋转导向钻进时，导向执行机构工具面又如何稳定不变？是研制旋转导向钻井工具核心问题。本专利技术专利提供了一种双偏工具面驱动及稳定装置，不仅确保摆工具面时导向执行机构关联钻井导向控制装置，而且，确保旋转导向钻进时导向执行机构工具面稳定不变。专利技术专利内容本专利技术专利属于旋转导向钻井工具配套装置，用于解决导向执行机构工具面驱动及稳定问题。本专利技术专利采用如下具体技术方案实现：双偏工具面驱动及稳定装置主要由导向鞋、驱动管、上密封盘、导向盘、偏重块、外筒、导向弹簧、下密封盘、偏轻块、导向舵和导向轴承组成。偏重块和偏轻块均呈扇形柱状体，内圆柱面直径相同且均大于驱动管外径，外圆柱面直径相同且均小于外筒中孔直径，长度相同且均小于上密封盘和下密封盘间距离，上、下端面均加工导向盘凹槽且与导向盘相匹配，通过螺钉将导向盘、偏重块和偏轻块固定成双偏组装体。导向盘呈薄圆盘，技术规范与驱动管、偏重块和偏轻块相匹配，中孔直径大于驱动管外径，外沿周向均布加工多个导向孔，导向孔中径和孔径均与导向舵相匹配，不仅确保摆工具面时导向舵舵针顺利脱开或嵌进导向盘导向孔，而且，导向孔数量越多，工具面控制越准确。导向舵像钟表指针，大端中孔加工多直边圆孔、或多齿花键圆孔、或不等径圆孔，孔规范与驱动管相匹配，贯穿安装在驱动管中下部且与驱动管同步旋转，小端中孔加工圆孔且固定安装舵针，舵针规范与导向盘相匹配，确保摆工具面时舵针顺利脱开或嵌进导向盘导向孔。驱动管为薄壁圆管，中孔直径大于旋转导向钻井工具控制管外径，上端安装导向鞋，下端加工导向键且导向键方向对准导向鞋马蹄型凹槽。驱动管外部上端直径相对较小，用于安装导向鞋和上密封盘，外部中上部直径相对较大，用于安装双偏组装体，外部中下部加工多直边圆管柱、或多齿花键圆管柱、或不等径圆管柱，柱规范与导向舵相匹配，用于安装导向舵，外部下端直径与上端直径相同，用于安装导向弹簧、下密封盘和导向轴承。导向轴承中孔上端直径相对较大，用于安装导向弹簧，中孔下端直径相对较小但大于驱动管外部下端直径。导向轴承外部上端和底端面均加工钢珠槽，安装钢珠，降低外筒和下密封盘旋转对双偏组装体影响。下密封盘外部上端直径相对较大，加工密封槽，安装密封圈，密封外筒和下密封盘缝隙，中孔上端直径相对最大且深度不小于导向舵下行行程，中孔中上部直径相对较大，用于安装导向弹簧和导向轴承，中孔中下部直径相对较小且加工密封槽，安装密封圈，密封驱动管和下密封盘缝隙。上密封盘外部加工密封槽，安装密封圈，密封上密封盘和外筒缝隙，中孔上端直径相对较大且深度不小于导向鞋下行行程，中孔下端直径相对较小且加工密封槽，安装密封圈，密封驱动管和上密封盘缝隙。组装时，通过螺钉将导向盘、偏重块和偏轻块固定成双偏组装体；然后，下密封盘安装密封圈且固定进外筒，导向轴承安装钢珠，将导向弹簧和导向轴承安装进下密封盘，将导向舵和双偏组装体安装进外筒；其次，下密封盘中孔安装密封圈，驱动管导向键朝下贯穿插进导向盘中孔且确保导向键方向与导向舵舵针方向一致；再次，自驱动管和外筒环空上端加注适量液压油，上密封盘安装密封圈，将上密封盘安装进外筒；最后，安装导向鞋且确保马蹄型凹槽对准驱动管导向键。本专利技术专利的有益效果是：当旋转导向钻井工具传动轴和控制管下行到下止点位置时，导向鞋、驱动管和导向舵同步下行，导向舵压缩导向弹簧且舵针脱开导向盘导向孔，导向执行机构脱开双偏工具面驱动及稳定装置且关联钻井导向控制装置，转动转盘，导向鞋、驱动管、上密封盘、外筒、导向弹簧、下密封盘、导向舵和导向轴承随钻具旋转且驱动导向执行机构工具面旋转到给定工具面方向或不旋转导向钻进，导向盘、偏重块和偏轻块不随钻具旋转。当旋转导向钻井工具传动轴和控制管上行到上止点位置时，导向鞋、驱动管和导向舵利用导向弹簧复位且舵针嵌进导向盘导向孔，导向执行机构关联双偏工具面驱动及稳定装置且脱开钻井导向控制装置，上密封盘、外筒和下密封盘随钻具旋转，导向鞋、驱动管、导向盘、偏重块、导向弹簧、偏轻块、导向舵和导向轴承不随钻具旋转，偏重块始终处在驱动管低边，偏轻块始终处在驱动管高边，稳定导向执行机构工具面，旋转导向钻进。附图说明附图1是本专利技术专利一种双偏工具面驱动及稳定装置剖面图。附图标记说明：1-导向鞋、2-驱动管、3-上密封盘、4-导向盘、5-偏重块、6-外筒、7-导向弹簧、8-下密封盘、9-偏轻块、10-导向舵、11-导向轴承。附图2是本专利技术专利一种双偏工具面驱动及稳定装置A-A剖面图。附图标记说明：2-驱动管、5-偏重块、6-外筒、9-偏轻块。具体实施方式双偏工具面驱动及稳定装置主要由导向鞋(1)、驱动管(2)、上密封盘(3)、导向盘(4)、偏重块(5)、外筒(6)、导向弹簧(7)、下密封盘(8)、偏轻块(9)、导向舵(10)和导向轴承(11)组成。下面结合附图和实施例对本专利技术专利作进一步说明。偏重块(5)和偏轻块(9)均呈扇形柱状体，内圆柱面直径相同且均大于驱动管(2)外径，外圆柱面直径相同且均小于外筒(6)中孔直径，长度相同且均小于上密封盘(3)和下密封盘(8)间距离，上、下端面均加工导向盘凹槽且与导向盘(4)相匹配，通过螺钉将导向盘(4)、偏重块(5)和偏轻块(9)固定成双偏组装体。导向盘(4)呈薄圆盘，技术规范与驱动管(2)、偏重块(5)和偏轻块(9)相匹配，中孔直径大于驱动管(2)外径，外沿周向均布加工多个导向孔，导向孔中径和孔径均与导向舵(10)相匹配，不仅确保摆工具面时导向舵(10)舵针顺利脱开或嵌进导向盘(4)导向孔，而且，导向孔数量越多，工具面控制越准确。导向舵(10)像钟表指针，大端中孔加工多直边圆孔、或多齿花键圆孔、或不等径圆孔，孔规范与驱动管(2)相匹配，贯穿安装在驱动管(2)中下部且与驱动管(2)同步旋转，小端中孔加工圆孔且固定安装舵针，舵针规范与导向盘(4)相匹配，确保摆工具面时舵针顺利脱开或嵌进导向盘(4)导向孔。附图2中偏重块(5)和偏轻块(9)横截面扇形圆心角均为90°，是偏重块(5)和偏轻块(9)设计加工特例。具体应用中，偏重块(5)和偏轻块(9)横截面形状及大小需根据偏重块(5)比重、偏轻块(9)比重及液压油密度设计计算且与驱动管(2)和外筒(6)相匹配，最大程度增加偏重量、偏轻量及偏心量，具体在设计加工时统筹考虑。附图1中偏重块(5)和偏轻块(9)长度相同且均小于上密封盘(3)和下密封盘(8)间距离，附图2中偏重块(5)和偏轻块(9)内圆柱面直径相同且均大于驱动管(2)外径，外圆柱面直径相同且均小于外筒(6)中孔直径，降低驱动管(2)、上密封盘(3)、外筒(6)和下密封盘(8)旋转对双偏组装体影响，除此以外，偏重块(5)和偏轻块(9)上、下端面及本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.双偏工具面驱动及稳定装置主要由导向鞋(1)、驱动管(2)、上密封盘(3)、导向盘(4)、偏重块(5)、外筒(6)、导向弹簧(7)、下密封盘(8)、偏轻块(9)、导向舵(10)和导向轴承(11)组成；偏重块(5)和偏轻块(9)均呈扇形柱状体，内圆柱面直径相同且均大于驱动管(2)外径，外圆柱面直径相同且均小于外筒(6)中孔直径，长度相同且均小于上密封盘(3)和下密封盘(8)间距离，上、下端面均加工导向盘凹槽且与导向盘(4)相匹配，通过螺钉将导向盘(4)、偏重块(5)和偏轻块(9)固定成双偏组装体；导向盘(4)呈薄圆盘，技术规范与驱动管(2)、偏重块(5)和偏轻块(9)相匹配，中孔直径大于驱动管(2)外径，外沿周向均布加工多个导向孔，导向孔中径和孔径均与导向舵(10)相匹配；导向舵(10)像钟表指针，大端中孔加工多直边圆孔、或多齿花键圆孔、或不等径圆孔，孔规范与驱动管(2)相匹配，贯穿安装在驱动管(2)中下部且与驱动管(2)同步旋转，小端中孔加工圆孔且固定安装舵针，舵针规范与导向盘(4)相匹配；驱动管(2)为薄壁圆管，中孔直径大于旋转导向钻井工具控制管外径，上端安装导向鞋(1)，下端加工导向键且导向键方向对准导向鞋(1)马蹄型凹槽；驱动管(2)外部上端直径相对较小，外部中上部直径相对较大，外部中下部加工多直边圆管柱、或多齿花键圆管柱、或不等径圆管柱，柱规范与导向舵(10)相匹配，外部下端直径与上端直径相同；导向轴承(11)中孔上端直径相对较大，中孔下端直径相对较小但大于驱动管(2)外部下端直径；导向轴承(11)外部上端和底端面均加工钢珠槽，安装钢珠；下密封盘(8)外部上端直径相对较大，加工密封槽，安装密封圈，中孔上端直径相对最大且深度不小于导向舵(10)下行行程，中孔中上部直径相对较大，中孔中下部直径相对较小且加工密封槽，安装密封圈；上密封盘(3)外部加工密封槽，安装密封圈，中孔上端直径相对较大且深度不小于导向鞋(1)下行行程，中孔下端直径相对较小且加工密封槽，安装密封圈；组装时，通过螺钉将导向盘(4)、偏重块(5)和偏轻块(9)固定成双偏组装体；然后，下密封盘(8)安装密封圈且固定进外筒(6)，导向轴承(11)安装钢珠，将导向弹簧(7)和导向轴承(11)安装进下密封盘(8)，将导向舵(10)和双偏组装体安装进外筒(6)；其次，下密封盘(8)中孔安装密封圈，驱动管(2)导向键朝下贯穿插进导向盘(4)中孔且确保导向键方向与导向舵(10)舵针方向一致；再次，自驱动管(2)和外筒(6)环空上端加注适量液压油，上密封盘(3)安装密封圈，将上密封盘(3)安装进外筒(6)；最后，安装导向鞋(1)且确保马蹄型凹槽对准驱动管(2)导向键。...
【技术特征摘要】
1.双偏工具面驱动及稳定装置主要由导向鞋(1)、驱动管(2)、上密封盘(3)、导向盘(4)、偏重块(5)、外筒(6)、导向弹簧(7)、下密封盘(8)、偏轻块(9)、导向舵(10)和导向轴承(11)组成；偏重块(5)和偏轻块(9)均呈扇形柱状体，内圆柱面直径相同且均大于驱动管(2)外径，外圆柱面直径相同且均小于外筒(6)中孔直径，长度相同且均小于上密封盘(3)和下密封盘(8)间距离，上、下端面均加工导向盘凹槽且与导向盘(4)相匹配，通过螺钉将导向盘(4)、偏重块(5)和偏轻块(9)固定成双偏组装体；导向盘(4)呈薄圆盘，技术规范与驱动管(2)、偏重块(5)和偏轻块(9)相匹配，中孔直径大于驱动管(2)外径，外沿周向均布加工多个导向孔，导向孔中径和孔径均与导向舵(10)相匹配；导向舵(10)像钟表指针，大端中孔加工多直边圆孔、或多齿花键圆孔、或不等径圆孔，孔规范与驱动管(2)相匹配，贯穿安装在驱动管(2)中下部且与驱动管(2)同步旋转，小端中孔加工圆孔且固定安装舵针，舵针规范与导向盘(4)相匹配；驱动管(2)为薄壁圆管，中孔直径大于旋转导向钻井工具控制管外径，上端安装导向鞋(1)，下端加工导向键且导向键方向对准导向鞋(1)马蹄型凹槽；驱动管(2)外部上端直径相对较小，外部中上部直径相对较大，外部中下部加工多直边圆管柱、或多齿花键圆管柱、或不等径圆管柱，柱规范与导向舵(10)相匹配，外部下端直径与上端直径相同；导向轴承(11)中孔上端直径相对较大，中孔下端直径相对较小但大于驱动管(2)外部下端直径；导向轴承(11)外部上端和底端面均加工钢珠槽，安装钢珠；下密封盘(8)外部上端直径相对较大，加工密封槽，安装密封圈，中孔上端直径相对最大且深度不小于导向舵(10)下行行程，中孔中上部直径相对较大，中孔中下部直径相对较小且加工密封槽，安装密封圈；上密封盘(3)外部加工密封槽，安装密封圈，中孔上端直径相对较大且深度不小于导向鞋(1)下行行程，中孔下端直径相对较小且加工密封槽，安装密封圈；组装时，通过螺钉将导向盘(4)、偏重块(5)和偏轻块(9)固定成双偏组装体；然后，下密封盘(8)安装密封圈且固定进外筒(6)，导向轴承(11)安装钢珠，将导向弹簧(7)和导向轴承(11)安装进下密封盘(8)，将导向舵(10)和双偏组装体安装进外筒(6)；其次，下密封盘(8)中孔安装密封圈，驱动管(2)导向键朝下贯穿插进导向盘(4)中孔且确保导向键方向与导向舵(10)舵针方向一致；再次，自驱动管(2)和外筒(6)环空上端加注适量液压油，上密封盘(3)安装密封圈，将上密封盘(3)安装进外筒(6)；最后，安装导向鞋(1)且确保马蹄型凹槽对准驱动管(2)导向键。2.根据权利要求1所述的一种双偏工具面驱动及稳定装置，其特征在于：偏重块(5)和偏轻块(9)长度相同且均小于上密封盘(3)和下密封盘(8)间距离，内圆柱面直径相同且均大于驱动管(2)外径，外圆柱面直径相同且均小于外筒(6)中孔直径，除此以外，偏重块(5)和偏轻块(9)上、下端面及内圆柱面和外圆柱面上、下端还均可加工钢珠槽，安装钢珠。3.根据权利要求1所述的一种双偏工具面驱动及稳定装置，其特征在于：导向盘(4)、偏重块(5)和偏轻块(9)通过螺钉固定成双偏组装体，除此以外，导向盘(...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴绪建，
申请(专利权)人：裴绪建，
类型：发明
国别省市：河南,41
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