一種連續管鉆井電液控定向工具的制作方法

一種連續管鉆井電液控定向工具的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種連續管鉆井電液控定向工具，其包括由上至下依次連接的驅動件、液壓泵、換向閥、液壓缸、驅動軸和芯軸，液壓缸包括活塞、位于活塞上方的上腔、以及位于活塞下方的下腔，換向閥具有與液壓泵連通的進油口、與上腔連通的第一工作油口、以及與下腔連通的第二工作油口，驅動軸的一端與活塞連接，且其另一端與芯軸能旋轉地連接。本發明通過換向閥控制液壓油的流向，進而控制液壓缸的活塞軸向往復移動或停止，并通過驅動軸的軸向往復移動或停止控制芯軸的雙向旋轉或鎖緊，將平動變為轉動，從而能夠雙向連續控制工具面角度的旋轉，并通過換向閥鎖緊工具面，提高液壓鎖緊效率，可控性好。
【專利說明】
一種連續管鉆井電液控定向工具
技術領域
[0001]本發明涉及一種連續管鉆井井下工具，尤其是一種連續管鉆井電液控定向工具。
【背景技術】
[0002]連續管鉆井技術是當前國際上比較先進的鉆井技術之一，具備降低鉆井成本、節省鉆井周期等諸多技術優勢，因此該項技術目前已在國外得到廣泛應用。而在國內連續管鉆井技術的研究則剛處于起步階段。
[0003]連續管鉆井定向工具是連續管鉆井過程中的核心工具，其通過調整馬達工具面來控制井眼方向，決定了連續管鉆井過程中軌跡控制的技術水平。定向工具的發展經歷了機械控、液控、電控和電液控等幾個階段。機械控、液壓定向工具雖然結構簡單、操控方便、成本較低，但是其精度差、可控性差，只能單向旋轉工具面角度，效率低下，而且易受鉆井液類型的限制。現有的電液控定向工具可以雙向控制工具面角度的旋轉，能夠完成水平井、側鉆水平井、欠平衡鉆井等復雜連續管定向鉆井施工;但是其定向完成后多靠管柱中鉆井液的液壓作用實現液壓鎖緊工具面角度，效率相對較低，精度相對較差。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種連續管鉆井電液控定向工具，其能雙向連續控制工具面角度的旋轉，并通過換向閥將工具面鎖緊，定向精度高，可控性好。
[0005]為達到上述目的，本發明提出一種連續管鉆井電液控定向工具，其包括由上至下依次連接的驅動件、液壓栗、換向閥、液壓缸、驅動軸和芯軸，液壓缸包括活塞、位于活塞上方的上腔、以及位于活塞下方的下腔，換向閥具有與液壓栗連通的進油口、與上腔連通的第一工作油口、以及與下腔連通的第二工作油口，驅動軸的一端與活塞連接，且其另一端與芯軸能旋轉地連接;換向閥通過控制進油口與第一工作油口連通，使液壓油能流入上腔驅動活塞連同驅動軸軸向向下移動，驅動軸驅動芯軸向第一方向旋轉;換向閥通過控制進油口與第二工作油口連通，使液壓油能流入下腔驅動活塞連同驅動軸軸向向上移動，驅動軸驅動芯軸向第二方向旋轉;換向閥通過關閉進油口、第一工作油口和第二工作油口，使活塞連同驅動軸停止移動，芯軸停止旋轉。
[0006]如上所述的連續管鉆井電液控定向工具，其中，連續管鉆井電液控定向工具還包括套設在驅動件、液壓栗、換向閥、液壓缸、驅動軸和芯軸外的外套筒，驅動軸能軸向移動地套設在外套筒內，芯軸能周向旋轉地套設在外套筒內。
[0007]如上所述的連續管鉆井電液控定向工具，其中，外套筒包括內筒和套接在內筒外的外筒，內筒與外筒之間形成泥漿通道;芯軸的下端內部具有內流道，芯軸的下端側壁開設有與內流道連通的通孔，內筒的下端側壁開設有區域流端口，泥漿通道依次通過區域流端口、通孔與內流道連通。
[0008]如上所述的連續管鉆井電液控定向工具，其中，連續管鉆井電液控定向工具還包括連接在芯軸下方且位于外套筒內側的輸出軸，外套筒的內側固定有止推軸承，止推軸承套設在輸出軸外，對輸出軸軸向定位。
[0009]如上所述的連續管鉆井電液控定向工具，其中，連續管鉆井電液控定向工具還包括套接在外套筒內側的第一套筒，第一套筒套設在驅動軸的上端外側，第一套筒的內側壁上設有軸向花鍵槽，驅動軸的上端外側壁上設有與軸向花鍵槽配合的軸向花鍵。
[0010]如上所述的連續管鉆井電液控定向工具，其中，驅動軸的下端內側壁上設有螺旋花鍵槽，芯軸的上端外側壁上設有與螺旋花鍵槽配合的螺旋花鍵。
[0011]如上所述的連續管鉆井電液控定向工具，其中，液壓栗與換向閥之間還設有液壓油箱，液壓油箱的油箱出口與液壓栗的入口連通，換向閥還包括與液壓油箱的油箱入口連通的回油口 ；換向閥通過控制進油口與第一工作油口連通，且回油口與第二工作油口連通，使液壓栗栗出的液壓油經由進油口和第一工作油口流入上腔，活塞軸向向下移動，下腔中的液壓油經由第二工作油口、回油口和油箱入口流入液壓油箱;換向閥通過控制進油口與第二工作油口連通，且回油口與第一工作油口連通，使液壓栗栗出的液壓油經由進油口和第二工作油口流入下腔，活塞軸向向上移動，上腔中的液壓油經由第一工作油口、回油口和油箱入口流入液壓油箱;換向閥通過關閉進油口、第一工作油口、第二工作油口和回油口，使活塞停止移動。
[0012]如上所述的連續管鉆井電液控定向工具，其中，連續管鉆井電液控定向工具還包括抵靠在液壓栗下方的第二套筒，液壓油箱、換向閥和液壓缸均設置在第二套筒的內腔中，第二套筒的側壁上分別開設有與內腔平行設置的第一液壓通道、第二液壓通道、第三液壓通道、以及第四液壓通道，液壓栗的出口與進油口通過第一液壓通道連通，回油口與液壓油箱的入口通過第二液壓通道連通，第一工作油口與上腔通過第三液壓通道連通，第二工作油口與下腔通過第四液壓通道連通。
[0013]如上所述的連續管鉆井電液控定向工具，其中，第二套筒的側壁上還開設有與內腔平行的第一電纜通道。
[0014]如上所述的連續管鉆井電液控定向工具，其中，換向閥為中位機能為O型的三位四通電磁換向閥。
[0015]如上所述的連續管鉆井電液控定向工具，其中，液壓缸還包括活塞桿，活塞桿的一端與活塞連接，活塞桿的另一端伸出液壓缸的下腔外并與驅動軸連接。
[0016]如上所述的連續管鉆井電液控定向工具，其中，驅動件為電馬達，電馬達與液壓栗之間還連接有減速機構，減速機構依次通過聯軸器和萬向節與液壓栗連接。
[0017]如上所述的連續管鉆井電液控定向工具，其中，連續管鉆井電液控定向工具還包括連接在外套筒上端內側且抵靠在驅動件上方的上接頭、以及套設在驅動件外側與外套筒內側之間的第三套筒，第三套筒的兩端分別頂抵液壓栗和上接頭，上接頭上沿軸向貫穿有供電纜穿過的中心孔，第三套筒的側壁上沿軸向貫穿有與中心孔連通的第二電纜通道。
[0018]本發明的連續管鉆井電液控定向工具的特點和優點是:
[0019]1、本發明的連續管鉆井電液控定向工具，在液壓栗與液壓缸之間設置換向閥，通過換向閥控制液壓油的流向，進而控制液壓缸的活塞軸向往復移動或停止，并通過驅動軸的軸向往復移動或停止控制芯軸的雙向旋轉或鎖緊，將平動變為轉動，從而能夠雙向連續控制工具面角度的旋轉，并通過換向閥鎖緊工具面，提高液壓鎖緊效率，可控性好，同時克服了機械控、液控等定向工具精度低、可控性差、單向不連續旋轉定向的不足；
[0020]2、本發明的連續管鉆井電液控定向工具，采用中位機能為O型的三位四通換向閥，并將換向閥的各個油口與液壓油箱、液壓栗和液壓缸對應連通，通過換向閥的中位機能即可隨時鎖緊工具面，鎖緊效率高，定向精度高，便于控制；
[0021 ] 3、本發明的連續管鉆井電液控定向工具，通過液壓缸輸出高扭矩，結構緊湊，使用壽命長，便于使用和維護。
【附圖說明】
[0022]以下附圖僅旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其中:
[0023]圖1是本發明的連續管鉆井電液控定向工具的示意圖；
[0024]圖2是圖1中沿A-A線的剖視圖；
[0025 ]圖3是圖2中沿B-B線的剖視圖；
[0026]圖4是圖1中C處的局部放大圖。
[0027]主要元件標號說明:
[0028]1-電纜，2-外側內筒，3-內側內筒，4-防松螺釘，5-0型密封圈，6_外筒
[0029]6a_凹槽，Ia-凸起，7_上接頭，8_泥漿通道，9_防松螺釘，10_0型密封圈
[0030]11-內筒，12-銷釘，13-套筒，14-驅動件，15-傳動軸，16-減速機構
[0031]17-聯軸器，18-球，19-萬向節，20-蝶形彈簧，21-軸，22-傳動軸
[0032]23-緊固螺釘，24-液壓栗，25a-入口，25b_出口，26a_第二液壓通道
[0033]26b-第一液壓通道，27a-油箱出口，27b_油箱入口，28_密封圈，29-套筒
[0034]30-液壓油箱，31-銷釘，32-套筒，32a-回油口，32b_進油口
[0035]33a-第二工作油口，33b_第一工作油口，35_套筒，36a_第四液壓通道
[0036]36b-第三液壓通道，37-上端蓋，38-銷釘，39-上腔接口，40_上腔
[0037]41-V型密封圈，42-液壓缸，42a_活塞，42b_活塞桿，43-下腔
[0038]44-緩沖裝置，45-下腔接口，46_V型密封圈，47-銷釘，48-V型密封圈
[0039]49-下端蓋，50-0型密封圈，51-防松螺釘，52a_第一內筒，52b_第二內筒
[0040]53a-軸向花鍵，53b_軸向花鍵槽，54-套筒，55-銷釘，56-驅動軸[0041 ]56a-螺旋花鍵槽，57-螺旋花鍵，58-芯軸，59-耐磨墊圈，60-內流道
[0042]61-V型密封圈，62-通孔，63-區域流端口，64_0型密封圈，65-V型密封圈
[0043]66-內筒接頭，67-防松螺釘，68-0型密封圈，69-止推軸承，70-平鍵
[0044]71-耐磨墊圈，72-外筒接頭，73-連接套，74-0型密封圈，75-輸出軸
[0045]75a-止推軸承，76-耐磨墊圈，77-0型密封圈，78-密封座，79-螺釘
[0046]80-電纜通道，81-電纜通道，82-電纜通道
【具體實施方式】
[0047]為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。
[0048]如圖1所示，本發明提供一種連續管鉆井電液控定向工具，其包括由上至下依次連接的驅動件14、液壓栗24、換向閥34、液壓缸42、驅動軸56和芯軸58，驅動件14用以驅動液壓栗24，驅動件4例如為電馬達，較佳地為微型電馬達，液壓栗24用以將液壓油通過換向閥34栗入液壓缸42，液壓栗24較佳為微型液壓栗；
[0049]其中，液壓缸42包括活塞42a、位于活塞42a上方的上腔40、以及位于活塞42a下方的下腔43(使用前將上腔40和下腔43中裝滿液壓油)，換向閥34具有與液壓栗24連通的進油口 32b、與上腔40連通的第一工作油口 33b、以及與下腔43連通的第二工作油口 33a，驅動軸56的一端與活塞42a連接，且其另一端與芯軸58能旋轉地連接；
[0050]換向閥34用以控制液壓油的流向，換向閥34通過控制進油口32b與第一工作油口33b連通，使液壓油能由液壓栗24經由進油口 32b、第一工作油口 33b流入上腔40驅動活塞42a連同驅動軸56軸向向下移動，驅動軸56驅動芯軸58向第一方向旋轉，第一方向為順時針方向或逆時針方向，芯軸58的旋轉帶動工具面角度的旋轉;換向閥34通過控制進油口32b與第二工作油口 33a連通，使液壓油能由液壓栗24經由進油口 32b、第二工作油口 33a流入下腔43驅動活塞42a連同驅動軸56軸向向上移動，驅動軸56驅動芯軸58向第二方向旋轉，第二方向為順時針或逆時針方向，且第二方向與第一方向相反，因而能夠雙向連續控制工具面角度的旋轉，從而能將驅動軸或液壓缸的平動變為轉動;換向閥34通過關閉進油口 32b、第一工作油口 33b和第二工作油口 33a，使上腔40和下腔43中的液壓油被鎖定，活塞42a連同驅動軸56停止移動，且芯軸58停止旋轉，也就是工具面鎖緊，因而本發明能夠通過液壓鎖緊工具面，提高鎖緊效率和精度。
[0051]在一個優選的實施例中，液壓栗24與換向閥34之間還設有液壓油箱30，液壓油箱30的油箱出口 27a與液壓栗24的入口 25a連通，用以向液壓栗24提供液壓油，換向閥34還包括與液壓油箱30的油箱入口 27b連通的回油口 32a，用以將液壓油送入液壓油箱30，液壓油箱30與內筒11之間通過銷釘31固定連接；
[0052]工作時，換向閥34通過控制進油口 32b與第一工作油口 33b連通，且回油口 32a與第二工作油口 33a連通，使液壓油在由液壓栗24的出口 25b流出后，經由進油口 32b和第一工作油口 33b流入上腔40，活塞42a連通驅動軸56軸向向下移動，活塞42驅動下腔43中的液壓油經由第二工作油口 33a、回油口 32a和油箱入口 27b流入液壓油箱30，驅動軸56驅動芯軸58向第一方向旋轉；
[0053]換向閥34通過控制進油口 32b與第二工作油口 33a連通，且回油口 32a與第一工作油口 33b連通，使液壓油在由液壓栗24的出口 25b流出后，經由進油口 32b和第二工作油口33a流入下腔43，活塞42a連通驅動軸56軸向向上移動，活塞42a驅動上腔40中的液壓油經由第一工作油口 33b、回油口 32a和油箱入口 27b流入液壓油箱30，驅動軸56驅動芯軸58向第二方向旋轉，從而實現雙向連續控制工具面角度的旋轉；
[0054]換向閥34通過關閉進油口 32b、第一工作油口 33b、第二工作油口 33a和回油口 32a，使上腔40和下腔43中的液壓油鎖定，活塞42a停止移動，驅動軸56停止移動，芯軸58停止旋轉，從而實現液壓鎖緊工具面角度。
[0055]如圖2、圖4所示，進一步，連續管鉆井電液控定向工具還包括抵靠在液壓栗24下方的套筒32，套筒32與液壓栗24的入口 25a和出口 25b的連接處通過密封墊圈28密封，套筒32套設在內筒11內側，套筒32可為一體式套筒，也可為由位于上方的套筒29和位于下方的套筒35對接構成的分體式套筒，便于制作和安裝;液壓油箱30、換向閥34和液壓缸24均設置在套筒32的內腔中，套筒32的側壁上分別開設有與內腔平行設置的第一液壓通道26b、第二液壓通道26a、第三液壓通道36b、以及第四液壓通道36a，液壓栗24的出口與進油口 32b(即P口)通過第一液壓通道26b連通，回油口 32a( S卩O口或T口)與液壓油箱30的入口通過第二液壓通道26a連通，上腔40的側壁上開設有上腔接口 39，第一工作油口 33b( S卩B口)與上腔40通過第三液壓通道36b和上腔接口 39連通，下腔43的側壁上開設有下腔接口 45，第二工作油口33a(S卩A 口)與下腔43通過第四液壓通道36a和下腔接口 45連通，例如液壓油箱30和換向閥34的上部位于套筒29中，換向閥34的下部和液壓缸24位于套筒35中，第一液壓通道26b和第二液壓通道26a分別開設在套筒29上的相對兩側且互不連通，第三液壓通道36b和第四液壓通道36a分別開設在套筒35的相對兩側且互不連通;另外，套筒29的側壁上還沿軸向開設有與套筒的內腔平行的電纜通道82(即第一電纜通道)，電纜通道82與第一液壓通道26b、第二液壓通道26a、第三液壓通道36b和第四液壓通道36a均不連通。
[0056]本實施例中，換向閥34為中位機能為O型的三位四通電磁換向閥，三位四通電磁換向閥通過內部閥芯(或稱為閥體)的移動控制各油口之間的連通或關閉，中位機能為O型的三位四通電磁換向閥本身的結構和工作原理為現有技術，故不贅述。
[0057]在一個具體實施例中，連續管鉆井電液控定向工具還包括套設在驅動件14、液壓栗24、換向閥34、液壓缸42、驅動軸56和芯軸58外的外套筒，驅動軸56周向定位(或稱為周向固定)且能軸向移動地套設在外套筒內，芯軸58軸向定位(或稱為軸向固定)且能周向旋轉地套設在外套筒內。
[0058]進一步，連續管鉆井電液控定向工具還包括抵靠在液壓缸24下方的套筒54，套筒54套接在外套筒內側，且與外套筒之間例如通過銷釘55固定連接，套筒54的上端面抵靠套筒32的下端面，或者說抵靠套筒35的下端面，驅動軸56的上端與套筒54通過軸向設置的花鍵連接，即，驅動軸56的上部外側壁上設有軸向花鍵53a(即花鍵沿軸向延伸)，套筒54的內側壁上設有與驅動軸56的軸向花鍵配合的軸向花鍵槽53b(即花鍵槽沿軸向延伸)，因而驅動軸56只能沿套筒54的軸向上下移動，而無法相對套筒54周向旋轉，亦即實現對驅動軸56的周向定位。
[0059]進一步，連續管鉆井電液控定向工具還包括連接在芯軸58下方且位于外套筒內側的輸出軸75，輸出軸75與芯軸58例如通過平鍵70連接，并通過O型密封圈74密封，外套筒的內側固定有止推軸承75a，止推軸承75a套設在輸出軸75外，對輸出軸75軸向定位，亦即實現對芯軸58的軸向定位。
[0060]進一步，驅動軸56的下端內側壁上設有螺旋花鍵槽56a(即花鍵槽呈螺旋狀延伸)，芯軸58的上端外側壁上設有與驅動軸56的螺旋花鍵槽56a配合的螺旋花鍵57(即花鍵呈螺旋狀延伸)，即芯軸58的上端呈螺桿狀，以使實現驅動軸56與芯軸58能旋轉地連接，或者說驅動軸56與芯軸58之間形成螺旋傳動連接，故也可稱本發明為連續管鉆井電液控螺旋傳動定向工具。由于輸出軸75對芯軸58軸向定位，芯軸58在軸向上位置固定，因而驅動軸56的軸向移動必然驅使芯軸58在驅動軸56內旋轉。
[0061 ]其中，在螺旋花鍵57為右旋時，第一方向為順時針方向(從上往下看)，第二方向為逆時針方向(從上往下看)；在螺旋花鍵57為左旋時，第一方向為逆時針方向(從上往下看)，第二方向為順時針方向(從上往下看)。
[0062]優選地，驅動軸56的螺旋花鍵槽56a的長度大于芯軸58的螺旋花鍵57的長度，驅動軸56下方具有供驅動軸56軸向移動的移動空間。
[0063]在如圖1所示的實施例中，外套筒包括內筒11和套接在內筒11外的外筒6，驅動件14、液壓栗24、換向閥34、液壓缸42、驅動軸56和芯軸58均設置在內筒11內部，內筒11與外筒6之間形成泥漿通道8。
[0064]在一個可行的技術方案中，內筒11為一體式結構。
[0065]在另一個可行的技術方案中，內筒11為由位于上方的第一內筒52a和位于下方的第二內筒52b軸向對接構成的分體式結構，便于制作和安裝，第一內筒52a和第二內筒52b例如通過螺紋連接，并通過防松螺釘51固定連接，且二者之間采用O型密封圈50密封;此方案中，驅動件14、液壓栗24、換向閥34、液壓缸42均設置在第一內筒52a內部，驅動軸56和芯軸58均設置在第二內筒52b內部。
[0066]具體是，內筒11的外側壁上設有沿徑向向外凸出的凸起11a，凸起11 a例如為多個，且沿內筒11的周向均勻排布，外筒6的內側壁上凹設有與凸起配合的凹槽6a，通過將凸起Ila嵌入凹槽6a中，實現內筒11與外筒6的周向固定。
[0067]由于驅動軸56在內筒11內軸向移動，為防止驅動軸56與內筒11之間出現磨損，在驅動軸56的外側壁與內筒11的內側壁之間套設耐磨墊圈59。
[0068]進一步，芯軸58的下端呈管狀，且其內部具有內流道60，芯軸58的下端側壁開設有與內流道連通的通孔62，內筒11的下端側壁開設有將通孔62與泥漿通道8連通的區域流端口63，內筒11的下端側壁開設有區域流端口63，泥漿通道8依次通過區域流端口63、通孔62與芯軸58的內流道60連通；另外，輸出軸75內具有沿軸向貫通且與芯軸58的內流道60連通的空腔，因而鉆井泥漿能夠依次經由泥漿通道8、區域流端口 63、通孔62、芯軸58的內流道60流入輸出軸75的空腔，再流入井底用于鉆井。
[0069]具體是，內筒11的下端為壁厚大于內筒11上端的內筒接頭66，區域流端口63開設在內筒接頭66的側壁上，區域流端口 63和通孔62的中心線重合，較佳地，該中心線與芯軸58或內筒11的中心軸線之間的夾角大于0°且小于90°，較佳為45°，便于將鉆井泥漿導流至芯軸58的內流道60中，而且內筒接頭66還可在驅動軸56軸向向下移動時，用以對驅動軸56限位。
[0070]其中，內筒接頭66與外筒6之間通過螺紋連接，也就將內筒11與外筒6連接在一起，實現內筒11與外筒6的軸向固定;為保證密封良好，內筒接頭66的外側壁與外筒6的內側壁之間設有O型密封圈64，內筒接頭66的內側壁與芯軸58的外側壁之間設有V型密封圈61和V型密封圈65。
[0071]另外，為便于制作和安裝，外筒6下方連接有外筒接頭72，外筒接頭72與外筒6例如通過螺紋和防松螺釘67連接，并通過O型密封圈68密封，外筒接頭72套設在輸出軸75外，外筒接頭72的內側壁上設有沿徑向向內凸出的臺肩，止推軸承75a安裝在外筒接頭72的臺肩上，結構簡單、緊湊。
[0072]為防止輸出軸75旋轉時與外筒接頭72之間出現磨損，在輸出軸75與外筒接頭72之間還套設耐磨墊圈71和耐磨墊圈76，耐磨墊圈71位于外筒接頭72的臺肩上方，耐磨墊圈76位于外筒接頭72的臺肩下方。
[0073]為便于維修，降低維修成本，還可在輸出軸75與耐磨墊圈71之間套設連接套73，連接套73與輸出軸75例如采用螺紋連接，這樣在出現磨損后，只需更換連接套73即可，而不必更換輸出軸75;為保證密封良好，在輸出軸75與外筒接頭72之間還套設有密封座78，密封座78抵靠在耐磨墊圈76下方，并與外筒接頭72之間通過螺釘79固定，且通過O型密封圈77密封。
[0074]進一步，芯軸58的外側壁上還設有沿徑向向外凸出的臺肩，芯軸58的臺肩的下端面抵靠輸出軸75的上端面軸向定位，芯軸58的臺肩的上端面與內筒接頭66的下端面之間設有止推軸承69，芯軸58的臺肩能對止推軸承69軸向定位。
[0075]再如圖1所示，連續管鉆井電液控定向工具還包括連接在內筒11(即外套筒)的上端內側且抵靠在驅動件14上方的上接頭7、以及套設在驅動件14外側與內筒11(即外套筒)內側之間的套筒13，套筒13的兩端分別頂抵液壓栗24和上接頭7，套筒13與內筒11之間例如通過銷釘12固定，上接頭7與內筒11之間例如通過防松銷釘9固定，并通過O型密封圈10密封，通過設置上接頭7和套筒13，使驅動件14和液壓栗24在內筒11內軸向定位。
[0076]其中，上接頭7上端外側還螺紋連接有外側內筒2，外側內筒2與上接頭7之間通過防松螺釘4固定，并通過O型密封圈5密封，上接頭7上端內側還螺紋連接有內側內筒3。
[0077]另外，上接頭7上沿軸向貫穿有供電纜穿過的中心孔，套筒13的側壁上沿軸向貫穿有與上接頭7的中心孔連通的電纜通道80(即第二電纜通道)，因而電纜I可依次穿過中心孔和電纜通道80，用以將電能和操作信號輸送給驅動件14。
[0078]如圖2、圖3所示，進一步，液壓栗24與內筒11之間還留有電纜通道81，因而電纜I可依次穿過上接頭7的中心孔、電纜通道80、電纜通道81和電纜通道82，用以將電能和操作信號輸送給液壓栗24和換向閥34。
[0079]在另一個具體實施例中，驅動件14(即電馬達)與液壓栗24之間還連接有減速機構16，減速機構16例如為行星齒輪機構，減速機構16依次通過聯軸器17和萬向節19與液壓栗24連接。
[0080]具體是，驅動件14的傳動軸15與減速機構16通過平鍵連接，減速機構16下端與聯軸器17通過花鍵連接，聯軸器17與萬向節19通過球18連接，萬向節19與軸21的上端通過平鍵連接，軸21的下端與液壓栗24的傳動軸22通過平鍵連接。
[0081 ] 再如圖1所示，液壓缸24還包括活塞桿42b、上端蓋37、下端蓋49、以及位于下腔43底部的緩沖裝置44，活塞桿42b的一端與活塞42a連接，活塞桿42b的另一端穿過液壓缸42的下端蓋49，伸出下腔43外并與驅動軸56的上端連接(例如通過螺紋連接)，液壓缸42的上端蓋37與套筒35之間通過銷釘38固定連接，液壓缸42的下端蓋49與內筒11之間通過銷釘47固定連接，緩沖裝置44用以對軸向向下移動的活塞42a提供緩沖。
[0082]為保證密封性，活塞42a與液壓缸42的內壁之間通過V型密封圈41密封，活塞桿42b與下端蓋49之間通過V型密封圈48密封，活塞桿42b與緩沖裝置44之間通過V型密封圈46密封。
[0083]應用時，先將本發明的連續管鉆井電液控定向工具的上端與連續管內的電纜相連，下端與彎馬達相連接，連續管鉆井過程中，當工具面定向達不到要求時，需要調整工具面；
[0084]假設工具面需要朝第一方向調整時(例如順時針方向)，地面操控系統通過連續管中電纜向驅動件14(微型電馬達)輸送電能及操作信號，驅動件14旋轉，經過減速機構16帶動液壓栗24工作，液壓栗24將液壓油箱30中的液壓油經過油箱出口 27a、栗入口 25a栗入液壓栗24，再由栗出口 25b栗出，然后液壓油依次通過第一液壓通道26b、進油口 32b進入換向閥34，通過第一工作油口 33b流出換向閥34，再依次經過第三液壓通道36b、上腔接口 39流入液壓缸24的上腔40，推動活塞42a下行(液壓缸24的上腔40和下腔43在工作之前均裝滿液壓油)；同時液壓缸24的下腔43中的液壓油經過第四液壓通道36a、第二工作油口33a流入換向閥34，再依次經過回油口 32a、第二液壓通道26a、油箱入口 27b流入液壓油箱30;活塞42a的下移帶動驅動軸56下移，由于驅動軸56上部外側53a與第三套筒54的內側53b通過軸向花鍵配合，因此驅動軸56只能軸向運動，而不會周向旋轉;驅動軸56的軸向下移運動帶動芯軸58向第一方向旋轉(例如順時針方向旋轉)，芯軸58的旋轉帶動輸出軸75向第一方向旋轉，輸出軸75帶動彎馬達也向第一方向旋轉，從而調整了工具面。
[0085]假設工具面需要朝第二方向調整時(例如逆時針方向)，地面操控系統向驅動件14發送電能和信號，驅動件14旋轉，經過減速機構16帶動液壓栗24工作，液壓栗24將液壓油箱30中的液壓油經過油箱出口 27a、栗入口 25a栗入液壓栗24，再由栗出口 25b栗出，然后液壓油依次經過第一液壓通道26b、進油口 32b進入換向閥34，通過第二工作油口 33a流出換向閥34，再依次經過第四液壓通道36a、下腔接口 45流入液壓缸24的下腔43，推動活塞42a上行；液壓缸24的上腔40中的液壓油經過第三液壓通道36b、第一工作油口 33b流入換向閥34，再依次經過回油口 32a、第二液壓通道26a、油箱入口 27b流入液壓油箱30;活塞42a的上移帶動驅動軸56上移，由于驅動軸56的上部外側53a與第三套筒54的內側53b通過軸向花鍵配合，因此驅動軸56只能軸向運動，而不會周向旋轉;驅動軸56的軸向上移運動帶動芯軸58向第二方向旋轉(例如逆時針方向旋轉)，芯軸58的旋轉帶動輸出軸75向第二方向旋轉，輸出軸75帶動彎馬達也向第二方向旋轉，從而調整了工具面。
[0086]在上述過程中，地面操控系統根據MffD傳遞的工具面角變化信息，可對連續管鉆井電液控定向工具進行實時控制，對工具面進行左右調整，當工具面角度達到目標值時，通過電纜控制使換向閥34的Ρ、0、Α、Β 口互不相通，利用換向閥34的O型中位機能使液壓缸活塞42a停止運動，由于活塞42a的靜止使得驅動軸56停止運動，因此芯軸58被固定，輸出軸75將彎馬達的工具面鎖緊，從而完成定向。當需要再次調整工具面時，再次給驅動件14、換向閥34下達指令，重復以上操作即可，此電液定向工具定向迅速、精確、可靠。
[0087]本發明的連續管鉆井電液控定向工具，至少具有以下優點:
[0088]1、本發明應用驅動件(微型電馬達)驅動液壓栗(微型液壓栗)運轉，液壓栗通過將液壓油栗入或栗出液壓缸，帶動驅動軸軸向移動，驅動軸驅動芯軸旋轉，將平動變為轉動，定向精度高，可控性好；
[0089]2、本發明在定向完成后，通過依靠換向閥的中位機能使活塞能夠隨時停止在當前位置，止動活塞桿，從而鎖緊工具面，從而在連續管鉆側鉆井、鉆定向井、鉆水平井托井型的過程中能夠更好地控制鉆井方向和井眼軌跡；
[0090]3、本發明在驅動件與液壓栗之間裝有行星齒輪減速機構，不僅使液壓栗的功率能夠更有效地利用，而且低速也有益于液壓栗壽命的延長。
[0091]以上所述僅為本發明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應屬于本發明保護的范圍。而且需要說明的是，本發明的各組成部分并不僅限于上述整體應用，本發明的說明書中描述的各技術特征可以根據實際需要選擇一項單獨采用或選擇多項組合起來使用，因此，本發明理所當然地涵蓋了與本案發明點有關的其它組合及具體應用。
【主權項】
1.一種連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述連續管鉆井電液控定向工具包括由上至下依次連接的驅動件、液壓栗、換向閥、液壓缸、驅動軸和芯軸，所述液壓缸包括活塞、位于所述活塞上方的上腔、以及位于所述活塞下方的下腔，所述換向閥具有與所述液壓栗連通的進油口、與所述上腔連通的第一工作油口、以及與所述下腔連通的第二工作油口，所述驅動軸的一端與所述活塞連接，且其另一端與所述芯軸能旋轉地連接； 所述換向閥通過控制所述進油口與所述第一工作油口連通，使液壓油能流入所述上腔驅動所述活塞連同所述驅動軸軸向向下移動，所述驅動軸驅動所述芯軸向第一方向旋轉；所述換向閥通過控制所述進油口與所述第二工作油口連通，使液壓油能流入所述下腔驅動所述活塞連同所述驅動軸軸向向上移動，所述驅動軸驅動所述芯軸向第二方向旋轉;所述換向閥通過關閉所述進油口、所述第一工作油口和所述第二工作油口，使所述活塞連同所述驅動軸停止移動，所述芯軸停止旋轉。2.如權利要求1所述的連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述連續管鉆井電液控定向工具還包括套設在所述驅動件、所述液壓栗、所述換向閥、所述液壓缸、所述驅動軸和所述芯軸外的外套筒，所述驅動軸能軸向移動地套設在所述外套筒內，所述芯軸能周向旋轉地套設在所述外套筒內。3.如權利要求2所述的連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述外套筒包括內筒和套接在所述內筒外的外筒，所述內筒與所述外筒之間形成泥漿通道； 所述芯軸的下端內部具有內流道，所述芯軸的下端側壁開設有與所述內流道連通的通孔，所述內筒的下端側壁開設有區域流端口，所述泥漿通道依次通過所述區域流端口、所述通孔與所述內流道連通。4.如權利要求2所述的連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述連續管鉆井電液控定向工具還包括連接在所述芯軸下方且位于所述外套筒內側的輸出軸，所述外套筒的內側固定有止推軸承，所述止推軸承套設在所述輸出軸外，對所述輸出軸軸向定位。5.如權利要求2所述的連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述連續管鉆井電液控定向工具還包括套接在所述外套筒內側的第一套筒，所述第一套筒套設在所述驅動軸的上端外側，所述第一套筒的內側壁上設有軸向花鍵槽，所述驅動軸的上端外側壁上設有與所述軸向花鍵槽配合的軸向花鍵。6.如權利要求1所述的連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述驅動軸的下端內側壁上設有螺旋花鍵槽，所述芯軸的上端外側壁上設有與所述螺旋花鍵槽配合的螺旋花鍵。7.如權利要求1至6任一項所述的連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述液壓栗與所述換向閥之間還設有液壓油箱，所述液壓油箱的油箱出口與所述液壓栗的入口連通，所述換向閥還包括與所述液壓油箱的油箱入口連通的回油口； 所述換向閥通過控制所述進油口與所述第一工作油口連通，且所述回油口與所述第二工作油口連通，使所述液壓栗栗出的液壓油經由所述進油口和所述第一工作油口流入所述上腔，所述活塞軸向向下移動，所述下腔中的液壓油經由所述第二工作油口、所述回油口和所述油箱入口流入所述液壓油箱； 所述換向閥通過控制所述進油口與所述第二工作油口連通，且所述回油口與所述第一工作油口連通，使所述液壓栗栗出的液壓油經由所述進油口和所述第二工作油口流入所述下腔，所述活塞軸向向上移動，所述上腔中的液壓油經由所述第一工作油口、所述回油口和所述油箱入口流入所述液壓油箱； 所述換向閥通過關閉所述進油口、所述第一工作油口、所述第二工作油口和所述回油口，使所述活塞停止移動。8.如權利要求7所述的連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述連續管鉆井電液控定向工具還包括抵靠在所述液壓栗下方的第二套筒，所述液壓油箱、所述換向閥和所述液壓缸均設置在所述第二套筒的內腔中，所述第二套筒的側壁上分別開設有與所述內腔平行設置的第一液壓通道、第二液壓通道、第三液壓通道、以及第四液壓通道，所述液壓栗的出口與所述進油口通過所述第一液壓通道連通，所述回油口與所述液壓油箱的入口通過所述第二液壓通道連通，所述第一工作油口與所述上腔通過所述第三液壓通道連通，所述第二工作油口與所述下腔通過所述第四液壓通道連通。9.如權利要求8所述的連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述第二套筒的側壁上還開設有與所述內腔平行的第一電纜通道。10.如權利要求1至6任一項所述的連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述換向閥為中位機能為O型的三位四通電磁換向閥。11.如權利要求1至6任一項所述的連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述液壓缸還包括活塞桿，所述活塞桿的一端與所述活塞連接，所述活塞桿的另一端伸出所述液壓缸的下腔外并與所述驅動軸連接。12.如權利要求1至6任一項所述的連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述驅動件為電馬達，所述電馬達與所述液壓栗之間還連接有減速機構，所述減速機構依次通過聯軸器和萬向節與所述液壓栗連接。13.如權利要求2至5任一項所述的連續管鉆井電液控定向工具，其特征在于，所述連續管鉆井電液控定向工具還包括連接在所述外套筒上端內側且抵靠在所述驅動件上方的上接頭、以及套設在所述驅動件外側與所述外套筒內側之間的第三套筒，所述第三套筒的兩端分別頂抵所述液壓栗和所述上接頭，所述上接頭上沿軸向貫穿有供電纜穿過的中心孔，所述第三套筒的側壁上沿軸向貫穿有與所述中心孔連通的第二電纜通道。
【文檔編號】E21B7/04GK105888550SQ201610294368
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】李猛, 賀會群, 熊革, 智勇, 蒲曉莉, 羅剛, 張士彬, 張云飛
【申請人】中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團鉆井工程技術研究院, 中國石油集團鉆井工程技術研究院江漢機械研究所