易更换连续油管液压定向器的制作方法

本发明涉及石油钻井定向设备技术领域，是一种易更换连续油管液压定向器。

背景技术：

连续油管广范应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业领域，作业时，连续油管缠绕在卷筒上，通过注入头送入井下，由于连续油管的特性，导致施加钻压和扭矩困难，无法通过在地面旋转连续油管的方式来调整工具面角度，因此需要定向器在井下实现工具面角度调整。目前国内外已经发展多种连续油管定向器，从驱动力结构上可以分为液压驱动定向器和电子驱动定向器两大类。液压驱动定向器是通过钻井液的流动最终产生压降形成动能，使工具转动，最终实现工作面角度的调整，但其存在转角调整精度低、单次动作只能旋转一个较大的固定角度的问题。电子驱动定向器的工作动力源自于井下或者地面的电机，其结构复杂，且在井下复杂情况下，电力驱动的控制容易出现问题，同时也存在定向结束后锁紧问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种易更换连续油管液压定向器，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有连续油管定向器工具面角度调整精度低的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种易更换连续油管液压定向器，包括上接头、离合器轴、离合器套、花键套、花键轴活塞、转位接头、缸套、芯管、节流件和下接头，上接头下部内侧固定连接有离合器轴，离合器轴外侧套装有离合器套，离合器套上部外侧套装在上接头下部内侧；对应离合器套上部内侧位置的离合器轴外侧安装有上单向轴承组，上单向轴承组包括至少一个由上至下依次安装在离合器轴外侧的上单向轴承，每个上单向轴承均安装在离合器套和离合器轴之间；离合器轴下部外侧套装有花键套，花键套位于离合器套内侧，花键套上部内侧设有限位台，离合器轴下部座于限位台上部并能转动，对应离合器轴下部外侧位置的离合器轴外侧安装有下单向轴承组，下单向轴承组包括至少一个由上至下依次安装在离合器轴外侧的下单向轴承，下单向轴承与上单向轴承的锁止方向相反，每个下单向轴承均安装在花键套和离合器轴之间；花键套下部内侧安装有呈上下方向布置的花键轴活塞，花键轴活塞上部外侧设有花键并与花键套下部内侧配合安装在一起，花键轴活塞下部外侧套装有转位接头，转位接头位于花键套下方，转位接头上部外侧与离合器套下部内侧固定连接在一起；花键轴活塞下部外侧沿圆周设有至少一个呈上下方向布置的螺旋升槽，每个螺旋升槽的旋向均与下单向轴承的锁紧方向一致；对应每个螺旋升槽外侧位置的转位接头上均设有内外连通的定位孔，定位孔内固定安装有定位销，定位销一端与转位接头固定安装在一起，定位销另一端位于螺旋升槽内并能沿螺旋升槽上下移动；花键轴活塞下部内侧套装有芯管并能上下移动；对应定位孔位置的转位接头外侧固定安装有缸套，缸套上部内侧与转位接头下部外侧固定连接在一起，缸套下部内侧固定连接有下接头，下接头上部内侧安装有能产生压降的节流件，节流件上部进液口大于下部出液口，芯管下部套装在下接头上部内侧并座于节流件上部；对应花键轴活塞底部与下接头顶部之间位置的芯管外侧设有转角调节套组，转角调节套组包括至少两个由上至下依次套装在芯管外侧的转角调节套，每个转角调节套的底部均座于相邻转角调节套的顶部，转角调节套组外侧套装有弹簧，弹簧位于缸套内侧，弹簧上部抵在花键轴活塞底部，弹簧下部抵在下接头顶部；上接头、离合器轴、花键轴活塞、芯管、节流件和下接头的内侧均上下连通并形成液流通道。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述上单向轴承组可包括至少一个由上至下依次安装在离合器轴外侧的上单向轴承，每个上单向轴承的下部均抵在其相邻上单向轴承的上部；对应上单向轴承组上部位置的离合器轴外侧可由上至下依次安装有上挡圈、双向密封环和上滚动轴承，上挡圈、双向密封环和上滚动轴承均可位于离合器套内侧并与其配合安装在一起，上挡圈与离合器套可安装在一起，双向密封环上部可抵在上挡圈下部，双向密封环下部可座于上滚动轴承上部，上滚动轴承下部可座于上单向轴承组上部；双向密封环上部内侧可设有上环槽，双向密封环下部外侧可设有下环槽，上环槽和下环槽内均可安装有密封圈；对应上单向轴承下部位置的离合器套内侧可设有第一环台，上单向轴承组下部可座于第一环台上部。

上述对应第一环台下方位置的离合器轴外侧可设有第二环台，花键套可位于第二环台下方，对应第一环台下部与第二环台上部之间位置的离合器轴外侧可安装有第一推力球轴承，第一推力球轴承可位于离合器套内侧，第一推力球轴承上部可抵在第一环台下部，第一推力球轴承下部可座于第二环台上部；对应第二环台下部可与花键套上部之间位置的离合器轴外侧安装有第二推力球轴承，第二推力球轴承可位于离合器套内侧，第二推力球轴承上部可抵在第二环台下部，第二推力球轴承下部可座于花键套上部；对应花键套下部与转位接头上部之间位置的花键轴活塞外侧可安装有第三推力球轴承，第三推力球轴承可位于离合器套内侧，第三推力球轴承上部可抵在花键套下部，第三推力球轴承下部可座于转位接头上部。

上述下单向轴承组可包括至少一个由上至下依次安装在离合器轴外侧的下单向轴承，每个下单向轴承的下部均可座于其相邻下单向轴承的上部；对应下单向轴承组上方位置的离合器轴外侧可由上至下依次安装有下挡圈和下滚动轴承，下挡圈和下滚动轴承均可位于花键套内侧并与其配合安装在一起，下挡圈与花键套可安装在一起，下滚动轴承上部可抵在下挡圈下部，下滚动轴承下部可座于下单向轴承组上部，下单向轴承组下部可座于限位台上部。

上述花键轴活塞下部外侧可设有第三环台，转位接头下部可座于第三环台上部，第三环台底部可设有开口向下的上环槽，弹簧顶部可位于上环槽内，对应弹簧底部位置的下接头上部可设有开口向上的下环槽，弹簧底部可位于下环槽内。

上述花键轴活塞下部外侧可沿圆周设有三个呈上下方向布置的螺旋升槽。

上述上接头下部内侧与离合器轴上部外侧、离合器套下部内侧与转位接头上部外侧、转位接头下部外侧与缸套上部内侧、缸套下部内侧与下接头上部外侧均可通过螺纹固定连接在一起。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，具有工具面角调节灵活、精度高的优点。上单向轴承组和下单向轴承组的设置有效实现了转位过程中下接头带动工具串转动的作业动作，以及，复位的作业过程中花键轴活塞的转动复位，充分利用二者的锁紧方向不同分别实现了转位和复位的作业过程，使本发明调整工具面角时省时省力；螺旋升槽的设置不仅满足了花键轴活塞的上行或下行的作业要去同时也实现了转动作业，使其能够在上单向轴承组和下单向轴承组的共同作用下实现工具面角的调整；转角调节套组的设置为工具面角的调整量提供了度量参考，即转角调节套组的长度直接影响花键轴活塞的下行距离，花键轴活塞的下行距离越大，其在螺旋升槽的作用下转动的角度越大，作业时可根据需要增加或减少转角调节套的数量，每个转角调节套的长度也可根据需要进行选择，使其满足作业要求；节流件的设置使本发明在作业过程中产生压降，为花键轴活塞的下行提供驱动力。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1中的a处的局部放大结构示意图。

附图3为附图1中的b处的局部放大结构示意图。

附图4为附图1中的c处的局部放大结构示意图。

附图5为花键轴活塞的立体结构示意图。

附图6为附图2中的本发明在d-d处的剖视结构示意图。

附图7为附图2中的本发明在e-e处的剖视结构示意图。

附图8为附图3中的本发明在f-f处的剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为上接头，2为离合器轴，3为离合器套，4为上单向轴承，5为下单向轴承，6为花键套，7为花键轴活塞，8为转位接头，9为定位销，10为弹簧，11为缸套，12为转角调节套，13为芯管，14为节流件，15为下接头，16为上挡圈，17为双向密封环，18为上滚动轴承，19为第一环台，20为第一推力球轴承，21为第二环台，22为第二推力球轴承，23为下挡圈，24为下滚动轴承，25为限位台，26为第三推力球轴承，27为第三环台，28为螺旋升槽。

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1-8所示，该易更换连续油管液压定向器包括上接头1、离合器轴2、离合器套3、花键套6、花键轴活塞7、转位接头8、缸套11、芯管13、节流件14和下接头15，上接头1下部内侧固定连接有离合器轴2，离合器轴2外侧套装有离合器套3，离合器套3上部外侧套装在上接头1下部内侧；对应离合器套3上部内侧位置的离合器轴2外侧安装有上单向轴承组，上单向轴承组包括至少一个由上至下依次安装在离合器轴2外侧的上单向轴承4，每个上单向轴承4均安装在离合器套3和离合器轴2之间；离合器轴2下部外侧套装有花键套6，花键套6位于离合器套3内侧，花键套6上部内侧设有限位台25，离合器轴2下部座于限位台25上部并能转动，对应离合器轴2下部外侧位置的离合器轴2外侧安装有下单向轴承组，下单向轴承组包括至少一个由上至下依次安装在离合器轴2外侧的下单向轴承5，下单向轴承5与上单向轴承4的锁止方向相反，每个下单向轴承5均安装在花键套6和离合器轴2之间；花键套6下部内侧安装有呈上下方向布置的花键轴活塞7，花键轴活塞7上部外侧设有花键并与花键套6下部内侧配合安装在一起，花键轴活塞7下部外侧套装有转位接头8，转位接头8位于花键套6下方，转位接头8上部外侧与离合器套3下部内侧固定连接在一起；花键轴活塞7下部外侧沿圆周设有至少一个呈上下方向布置的螺旋升槽28，每个螺旋升槽28的旋向均与下单向轴承5的锁紧方向一致；对应每个螺旋升槽28外侧位置的转位接头8上均设有内外连通的定位孔，定位孔内固定安装有定位销9，定位销9一端与转位接头8固定安装在一起，定位销9另一端位于螺旋升槽28内并能沿螺旋升槽28上下移动；花键轴活塞7下部内侧套装有芯管13并能上下移动；对应定位孔位置的转位接头8外侧固定安装有缸套11，缸套11上部内侧与转位接头8下部外侧固定连接在一起，缸套11下部内侧固定连接有下接头15，下接头15上部内侧安装有能产生压降的节流件14，节流件14上部进液口大于下部出液口，芯管13下部套装在下接头15上部内侧并座于节流件14上部；对应花键轴活塞7底部与下接头15顶部之间位置的芯管13外侧设有转角调节套组，转角调节套组包括至少两个由上至下依次套装在芯管13外侧的转角调节套12，每个转角调节套12的底部均座于相邻转角调节套12的顶部，转角调节套组外侧套装有弹簧10，弹簧10位于缸套11内侧，弹簧10上部抵在花键轴活塞7底部，弹簧10下部抵在下接头15顶部；上接头1、离合器轴2、花键轴活塞7、芯管13、节流件14和下接头15的内侧均上下连通并形成液流通道。

在连续油管作业过程中，出现当前工具面角与目的工具面角存在偏差的情况时，便需要调整工具面角。工具面角调整作业主要包括转位和复位两个作业流程，（1）转位作业：通过提升地面泵排量，钻井液流经连续管及井下工具后进入液流通道，当钻井液流经芯管13及节流件14时，节流件14使液流通道内的节流压力增大，进而花键轴活塞7在节流压力作用下开始下行，在定位销9和螺旋升槽28的共同作用下使花键轴活塞7边旋转边下行，直至花键轴活塞7作用于转角调节套组，使转角调节套组的上部抵在花键轴活塞7下部、转角调节套组的下部抵在下接头15的上部，而在这一过程中，由于螺旋升槽28的旋向与下单向轴承5的锁紧方向一致，并且上单向轴承4和下单向轴承5的锁止方向相反，由此当花键轴活塞7下行转动时，在花键轴活塞7的作用下上单向轴承组转动、下单向轴承组锁紧，进而下接头15在离合器套3、花键套6、转位接头8缸套11等部件的传动作用下转动，由此下接头15带动其下部连接的工具串一起转动，实现工具面角的一次调整；（2）复位作业；当完成工具面角的一次调整后，恢复地面泵排量至正常钻井数值，由于排量的减少，流经芯管13及节流件14后的节流压力减小，花键轴活塞7在弹簧10的作用下上行，在定位销9和螺旋升槽28的共同作用下使花键轴活塞7边旋转边上行，由于螺旋升槽28的旋向与下单向轴承5的锁紧方向一致，并且上单向轴承4和下单向轴承5的锁止方向相反，由此当花键轴活塞7上行转动时，在花键轴活塞7的作用下上单向轴承组锁紧、下单向轴承组转动，由于花键套6上部通过上单向轴承组与离合器轴2安装在一起、花键套6下部与花键轴活塞7花键连接在一起，由此花键轴活塞7带动花键套6相对离合器轴2转动，实现花键轴活塞7的旋转复位。当工具面角一次调整尚未达到作业要求时，则可不断重复转位—复位的工作过程，使其达到预期的工具面角。上单向轴承组和下单向轴承组的设置有效实现了转位过程中下接头15带动工具串转动的作业动作，以及，复位的作业过程中花键轴活塞7的转动复位，充分利用二者的锁紧方向不同分别实现了转位和复位的作业过程，不仅使本发明的结构更加紧凑，也使其在调整工具面角时省时省力；螺旋升槽28的设置不仅满足了花键轴活塞7的上行或下行的作业要去同时也实现了转动作业，使其能够在上单向轴承组和下单向轴承组的共同作用下实现工具面角的调整；转角调节套组的设置为工具面角的调整量提供了度量参考，即转角调节套组的长度直接影响花键轴活塞7的下行距离，花键轴活塞7的下行距离越大，其在螺旋升槽28的作用下转动的角度越大，作业时可根据需要增加或减少转角调节套12的数量，每个转角调节套12的长度也可根据需要进行选择，使其满足作业要求；节流件14的设置使本发明在作业过程中产生压降，为花键轴活塞7的下行提供驱动力，根据需要，节流件14为现有公知技术能够产生压降的节流管或节流喷嘴。此外，根据需要，弹簧10为现有公知技术，其机械强度及参数应能满足花键轴活塞7的复位的作业要求；花键轴活塞7能够相对芯管13下行的距离为作业距离，花键轴活塞7由初始状态下行至抵住转角调节套组上部的距离为调整距离，作业距离应不小于调整距离，由此满足工具面角调整的作业要求。

可根据实际需要，对上述易更换连续油管液压定向器作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3、4所示，上单向轴承组包括至少一个由上至下依次安装在离合器轴2外侧的上单向轴承4，每个上单向轴承4的下部均抵在其相邻上单向轴承4的上部；对应上单向轴承组上部位置的离合器轴2外侧由上至下依次安装有上挡圈16、双向密封环17和上滚动轴承18，上挡圈16、双向密封环17和上滚动轴承18均位于离合器套3内侧并与其配合安装在一起，上挡圈16与离合器套3安装在一起，双向密封环17上部抵在上挡圈16下部，双向密封环17下部座于上滚动轴承18上部，上滚动轴承18下部座于上单向轴承组上部；双向密封环17上部内侧设有上环槽，双向密封环17下部外侧设有下环槽，上环槽和下环槽内均安装有密封圈；对应上单向轴承4下部位置的离合器套3内侧设有第一环台19，上单向轴承组下部座于第一环台19上部。由此有效实现了上单向轴承组的定位，同时也为离合器套3和离合器轴2的安装提供了密封，避免钻井液从二者的间隙中泄漏，影响其内部压降；上滚动轴承18的设置不仅为上单向轴承组起到了定位的作用，同时也有效避免了双向密封环17在作业的过程中相对离合器套3转动，降低了作业阻力。根据需要，上挡圈16为现有公知技术的挡圈（卡簧），其可采用现有公知的方法进行安装。

如附图1、2、3、4所示，对应第一环台19下方位置的离合器轴2外侧设有第二环台21，花键套6位于第二环台21下方，对应第一环台19下部与第二环台21上部之间位置的离合器轴2外侧安装有第一推力球轴承20，第一推力球轴承20位于离合器套3内侧，第一推力球轴承20上部抵在第一环台19下部，第一推力球轴承20下部座于第二环台21上部；对应第二环台21下部与花键套6上部之间位置的离合器轴2外侧安装有第二推力球轴承22，第二推力球轴承22位于离合器套3内侧，第二推力球轴承22上部抵在第二环台21下部，第二推力球轴承22下部座于花键套6上部；对应花键套6下部与转位接头8上部之间位置的花键轴活塞7外侧安装有第三推力球轴承26，第三推力球轴承26位于离合器套3内侧，第三推力球轴承26上部抵在花键套6下部，第三推力球轴承26下部座于转位接头8上部。由此不仅便于离合器套3和离合器轴2、花键套6和离合器轴2的定位安装，同时也有效减小了离合器套3和离合器轴2之间、花键套6和离合器轴2之间以及花键套6和转位接头8之间的转动摩擦力，降低了作业阻力。根据需要，作业过程中，第一推力球轴承20和第二推力球轴承22应均不与离合器套3产生运动干涉。

如附图1、2、3、4所示，下单向轴承组包括至少一个由上至下依次安装在离合器轴2外侧的下单向轴承5，每个下单向轴承5的下部均座于其相邻下单向轴承5的上部；对应下单向轴承组上方位置的离合器轴2外侧由上至下依次安装有下挡圈23和下滚动轴承24，下挡圈23和下滚动轴承24均位于花键套6内侧并与其配合安装在一起，下挡圈23与花键套6安装在一起，下滚动轴承24上部抵在下挡圈23下部，下滚动轴承24下部座于下单向轴承组上部，下单向轴承组下部座于限位台25上部。由此有效实现了下单向轴承组的定位安装。根据需要，下挡圈23为现有公知技术的挡圈（卡簧），其可采用现有公知的方法进行安装。

如附图1、2、3、4所示，花键轴活塞7下部外侧设有第三环台27，转位接头8下部座于第三环台27上部，第三环台27底部设有开口向下的上环槽，弹簧10顶部位于上环槽内，对应弹簧10底部位置的下接头15上部设有开口向上的下环槽，弹簧10底部位于下环槽内。由此可实现弹簧10的定位，防止其在作业过程中发生错位造成其与缸套11卡顿的现象发生，根据需要弹簧10采用现有公知技术的进行安装。

如附图1、3、5、8所示，花键轴活塞7下部外侧沿圆周设有三个呈上下方向布置的螺旋升槽28。由此不仅使花键轴活塞7的机械强度满足作业要求，同时使其在作业过程中受力均匀，稳定上行或下行，保证了作业的可靠性。

如附图1、2、3、4所示，上接头1下部内侧与离合器轴2上部外侧、离合器套3下部内侧与转位接头8上部外侧、转位接头8下部外侧与缸套11上部内侧、缸套11下部内侧与下接头15上部外侧均通过螺纹固定连接在一起。由此使本发明的结构更加紧凑，同时也避免了其外侧在作业过程中与其它工作部件发生卡顿。此外，可根据需要采用现有公知技术在相应的连接处安装密封圈，提高其密封性能，例如可在上接头1下部内侧和离合器轴2上部外侧之间安装密封圈。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，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。