专利名称：一种井眼轨迹控制工具的偏置导向机构的制作方法
技术领域：
本发明属于石油、钻井、勘探开发的钻井工具技术领域，具体涉及适用于一种高造斜率井眼轨迹控制工具的偏置导向机构。
背景技术：
随着石油工业的发展，深井、超深井、大位移井和长距离水平井等特殊工艺井的开发需求越来越多，难度也越来越大，对沿井眼轨迹进行导向钻进的精度要求也越来越高，实现高精度导向钻进的导向工具的研发就更为重要和迫切。为解决传统导向方式的缺陷，上世纪80年代末，开始进行旋转导向钻井系统的理论研究；21世纪，旋转自动导向闭环钻井技术不断发展，包括由井下偏置导向工MWD/FEWD/LWD等先进的测量仪器及井下自动控制系统形成的井下旋转自动导向系统、地面监控系统，以及将井下闭环自动导向系统和地面监控系统联系在一起以形成全井闭环控制的双向通讯技术。它代表了当今闭环自动导向钻井系统的尖端自动化钻井技术。该阶段抛开了滑动导向方式，而以旋转导向钻进方式，自动、灵活地调整井斜和方位，大大提高了钻井速度和钻井安全性，轨迹控制精度也非常高，适合目前开发特殊油藏的超深井、高难定向井、水平井、大位移井、聪明井等特殊工艺井导向钻井的需要，但是这些技术工艺复杂，成本昂贵，设备体积过大，在狭小空间范围内无法使用，因而在实际的推广运用上遇到很多困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单，能在狭小空间范围内使用的井眼轨迹控制工具的偏置导向机构。为解决上述技术问题，本发明的技术方案为
一种井眼轨迹控制工具的偏置导向机构，包括旋转轴，还包括造斜装置以及相对于造斜装置沿旋转轴左右对称设置的胀紧套、联轴器、电磁离合制动器、减速装置；
其中所述联轴器的第一半联轴器通过所述胀紧套与所述旋转轴紧紧地连接在一起，所述联轴器的第二半联轴器与所述电磁离合制动器的主动件相连；所述电磁离合制动器的从动件与所述减速装置的输入单元相连；所述左边减速装置的输出单元与所述造斜装置外偏心圆环相连，控制所述造斜装置外偏心圆环实现造斜功能，右边减速装置的输出单元与所述造斜装置内偏心圆环相连，控制所述造斜装置内偏心圆环实现造斜功能。所述造斜装置的外圈以及二套电磁离合制动器的外圈、二套减速装置的外圈通过多个连接板固定连接为一体。连接板通过键槽或螺钉将上述装置连接为一体。所述井眼轨迹控制工具的偏置导向机构，还包括二套角度测量装置，所述角度测量装置外圆上有若干个测量齿，可根据测量精度的需要确定测量齿的数目，所述角度测量装置安装在减速装置与所述造斜装置偏心圆环之间，并随着同步运动。本发明中所述的造斜装置，包括内偏心圆环、外偏心圆环、圆形固定圈，内偏心圆环、外偏心圆环均包括内孔、外圆两个圆，且内孔、外圆两个圆的圆心不在同一点，内偏心圆环内孔套在旋转轴上，外偏心圆环内孔套在内偏心圆环外圆上，圆形固定圈内孔套在外偏心圆环外圆上。所述的造斜装置，还包括三个滚针轴承，其中第一滚针轴承安装在旋转轴与内偏心圆环内孔之间，第二滚针轴承安装在内偏心圆环外圆与外偏心圆环内孔之间，第三滚针轴承安装在外偏心圆环外圆与圆形固定圈之间。本发明中所述的电磁离合制动器，包括主动件、轴承、第一固定件、电磁线圈、滑动件、第二固定件、弹簧、从动件，所述主动件与第一固定件通过轴承转动配合，主动件和第一固定件之间的空隙装有电磁线圈，主动件的后端面具有圆环排列的主动齿；所述主动件为圆筒形，其前端面具有均勻分布的螺纹孔，用于连接输入件，输入扭矩和转速；
所述第二固定件为圆筒形，其前端面具有圆环排列的制动齿；所述滑动件为具有内孔的圆盘形，其前端面具有圆环排列的从动齿，与所述主动件主动齿构成一对传动啮合齿；滑动件后端面具有圆环排列的被制动齿，与所述第二固定件制动齿构成一对制动啮合齿；滑动件内孔具有圆形排列的内齿；
所述从动件为圆筒形，其外圆具有圆形排列的外齿，与所述滑动件内齿构成一对滑动啮合齿；从动件筒壁上具有N个均勻分布的台阶孔，并具有M个均勻分布的圆柱孔，N=3 12，M=3 12 ；N个套有弹簧的螺钉穿过所述台阶孔连接从动件和滑动件；圆柱孔用于连接输出件，输出扭矩和转速。本发明主要功能是按照控制指令改变轴的偏心程度，实现预期造斜功能，各装置之间的运动和动力传递关系为旋转轴一胀紧套一联轴器一电磁离合制动器一减速装置一造斜装置，最终改变旋转轴的偏心程度，实现预期造斜功能。本发明的有益效果是所有零部件设计为一体，特别适合在窄小的空间范围内使用、安装并且确保旋转轴在旋转状态下按控制指令动作，改变偏心程度，实现预期造斜功能的同步性和可靠性。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步具体说明。图1为本发明实施例井眼轨迹控制工具的偏置导向机构的结构图2为本发明实施例井眼轨迹控制工具的偏置导向机构中造斜装置的结构图；图3为本发明实施例井眼轨迹控制工具的偏置导向机构中电磁离合制动器的结构图。
具体实施例方式如图1所示的一个井眼轨迹控制工具的偏置导向机构，包括旋转轴1、造斜装置7以及相对于造斜装置7沿旋转轴1左右对称设置的胀紧套2、联轴器3、电磁离合制动器4、减速装置5，角度测量装置6 ；其中联轴器3的第一半联轴器31通过胀紧套2与旋转轴1紧紧地连接在一起，联轴器3的第二半联轴器32与电磁离合制动器4的主动单元41相连；电磁离合制动器4的从动件41与减速装置5的输入单元51相连；左边减速装置5的输出单元52与造斜装置7外偏心圆环71相连，控制所述造斜装置外偏心圆环71实现造斜功能，右边减速装置5的输出单元52与造斜装置7内偏心圆环72相连，控制造斜装置7内偏心圆环72实现造斜功能。角度测量装置6外圆上有45个测量齿，即每两个测量齿之间的圆心角角度为8°。角度测量装置6安装在减速装置5与造斜装置7偏心圆环之间，并随着同步运动；造斜装置7的外圈以及二套电磁离合制动器4的外圈、二套减速装置5的外圈由六个连接板8通过键槽固定连接为一体。如图2所示的井眼轨迹控制工具的偏置导向机构中造斜装置7，其包括旋转轴1、三个滚针轴承(即第一滚针轴承73、第二滚针轴承74与第三滚针轴承75)、两个偏心圆环(即内偏心圆环72和外偏心圆环71)、圆形固定圈76。其中旋转轴1的材料为42CrMo钢；第一滚针轴承73、第二滚针轴承74与第三滚针轴承75为标准件，材料为65Mn钢；内偏心圆环72包括内孔、外圆两个圆，且所述内孔、外圆两个圆的圆心不在同一点。外偏心圆环71包括内孔、外圆两个圆，且所述内孔、外圆两个圆的圆心不在同一点，材料为65Mn钢；圆形固定圈76材料为65Mn钢。第一滚针轴承73安装在旋转轴1与内偏心环72内孔之间。内偏心环72安装在第一滚针轴承73与第二滚针轴承74之间；第二滚针轴承74安装在内偏心环72外圆与外偏心圆环71内孔之间；外偏心圆环71安装在第二滚针轴承74与第三滚针轴承75之间；第三滚针轴承75安装在外偏心圆环71外圆与固定圈76内孔之间。在使用本实施例的造斜装置7时，固定圈76外圆固定在连接板8上不动，当旋转内偏心圆环72 —个角度，同时旋转外偏心圆环71另一个角度时，就可实现旋转轴1的偏心，即旋转轴的偏心值A和偏心方位角a随之改变。如图3所示电磁离合制动器4，包括主动件41、轴承43、第一固定件44、电磁线圈45、滑动件46、第二固定件47、弹簧48、从动件42，所述主动件41与第一固定件44通过轴承43转动配合，主动件41和第一固定件44之间的空隙装有电磁线圈45，主动件41的后端面具有圆环排列的主动齿；主动件41为圆筒形，其前端面具有均勻分布的螺纹孔412，用于连接输入件，输入扭矩和转速；第二固定件47为圆筒形，其前端面具有圆环排列的制动齿；滑动件46为具有内孔的圆盘形，其前端面具有圆环排列的从动齿，与所述主动件主动齿构成一对传动啮合齿411 ；滑动件后端面具有圆环排列的被制动齿，与第二固定件制动齿构成一对制动啮合齿471 ；滑动件内孔具有圆形排列的内齿；从动件42为圆筒形，其外圆具有圆形排列的外齿，与滑动件内齿构成一对滑动啮合齿461 ；从动件筒壁上具有6个均勻分布的台阶孔421，并具有6个均勻分布的圆柱孔422 ；6个套有弹簧的螺钉穿过所述台阶孔421连接从动件42和滑动件46 ；圆柱孔422用于连接输出件，输出扭矩和转速。电磁离合制动器4能实现主动件、从动件在同轴线上传递运动和动力时按控制指令接合或分离的功能，同时当主、从动件分离时又具备制动功能即该电磁离合制动器应同时具备离合器和制动器的传递和制动双重功能，主动件41通过螺纹孔用螺钉与联轴器3的第二半联轴器32连接，完成运动和动力的输入传递，主动件41与第一固定件44是通过轴承43连接，输入运动围绕第一固定件41轴线的旋转运动。当控制指令需要接合时，电磁线圈45通电吸合滑动件46沿滑动啮合齿461左移，完成制动啮合齿471分离、与传动啮合齿411接合，从而实现运动和动力的输出传递，其输出传递通过圆柱孔用螺钉与减速装置5的输入单元51连接；当控制指令需要分离时，电磁线圈45断电，滑动件46在弹簧48的作用下沿滑动啮合齿461右移，完成传动啮合411分离、与制动啮合齿471接合，从而实现制动功能。本发明的实施例将一系列零部件设计为一体，特别适合在窄小的空间范围内使用、安装并且确保旋转轴在旋转状态下按控制指令动作，改变偏心程度，实现预期造斜功能的同步性和可靠性。 最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种井眼轨迹控制工具的偏置导向机构，包括旋转轴，其特征在于，还包括造斜装置以及相对于造斜装置沿旋转轴左右对称设置的胀紧套、联轴器、电磁离合制动器、减速装置；其中所述联轴器的第一半联轴器通过所述胀紧套与所述旋转轴连接，所述联轴器的第二半联轴器与所述电磁离合制动器的主动件相连；所述电磁离合制动器的从动件与所述减速装置的输入单元相连；所述左边减速装置的输出单元与所述造斜装置外偏心圆环相连，控制所述造斜装置外偏心圆环实现造斜功能；右边减速装置的输出单元与所述造斜装置内偏心圆环相连，控制所述造斜装置内偏心圆环实现造斜功能。
2.根据权利要求1所述的井眼轨迹控制工具的偏置导向机构，其特征在于，所述造斜装置的外圈以及二套电磁离合制动器的外圈、二套减速装置的外圈通过多个连接板固定连接为一体。
3.根据权利要求1或2所述的井眼轨迹控制工具的偏置导向机构，其特征在于，还包括二套角度测量装置，所述角度测量装置外圆上有若干个测量齿，所述角度测量装置安装在减速装置与所述造斜装置偏心圆环之间。
全文摘要
本发明涉及适用于井眼轨迹控制工具的偏置导向机构，包括旋转轴、造斜装置以及相对于造斜装置沿旋转轴左右对称设置的胀紧套、联轴器、电磁离合制动器、减速装置；其中联轴器的第一半联轴器通过胀紧套与所述旋转轴紧紧地连接在一起，联轴器的第二半联轴器电磁离合制动器的主动件相连；电磁离合制动器的从动件与减速装置的输入单元相连；左边减速装置的输出单元与造斜装置外偏心圆环相连，右边减速装置的输出单元与所述造斜装置内偏心圆环相连。本发明所有零部件设计为一体，适合在窄小的空间范围内使用、安装并且确保旋转轴在旋转状态下按控制指令动作，改变偏心程度，实现预期造斜功能的同步性和可靠性。
文档编号E21B47/024GK102383730SQ201110311050
公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者李爱平, 秦志应, 胡宏杰 申请人:武汉武船机电设备有限责任公司