一種動態(tài)指向式旋轉導向鉆井設備的制造方法
【專利摘要】一種動態(tài)指向式旋轉導向鉆井設備，包括旋轉外套，在旋轉外套內(nèi)設有從左至右依次連接的偏心機構、導向軸、扭矩傳遞機構及密封裝置。偏心機構由內(nèi)外偏心環(huán)組成，內(nèi)偏心環(huán)安裝在外偏心環(huán)內(nèi)部，且套接在球座上，內(nèi)外偏心環(huán)均通過法蘭與無框電機直接連接并由無框電機直接驅(qū)動，導向軸的左端插入球座中，導向軸右端裝有扭矩傳遞機構，扭矩傳遞機構右端設置有密封裝置；本實用新型通過采用無框電機直接驅(qū)動偏心機構實現(xiàn)導向軸的偏置，減少了工具結構形狀尺寸，極大的節(jié)省了機構內(nèi)部空間，且偏置調(diào)節(jié)過程連續(xù)無間隙；改善了鉆具的受力狀況，具有更長的壽命；既不受地層復雜情況的影響，又能實現(xiàn)井眼軌跡的精確控制；同時具有響應的快速性、較高的可靠性和良好的穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種動態(tài)指向式旋轉導向鉆井設備
技術領域
[0001] 本實用新型專利涉及鉆探領域的一種旋轉導向鉆井工具，特別涉及一種動態(tài)指向 式旋轉導向鉆井設備。
【背景技術】
[0002] 目前的井下旋轉導向鉆井工具按工作方式基本可以分為:靜態(tài)偏置推靠式、動態(tài) 偏置(調(diào)制式)推靠式、靜態(tài)偏置指向式和動態(tài)偏置指向式四類。靜態(tài)偏置推靠式缺點是小 型化能力差、結構復雜等;動態(tài)偏置推靠式缺點是鉆頭和鉆頭軸承的磨損較嚴重，工作壽命 短;靜態(tài)偏置指向式缺點是芯軸承受高強度的交變應力，芯軸容易發(fā)生疲勞破壞。動態(tài)指向 式旋轉導向鉆井工具作為一種最新的設計理念，代表了當今世界鉆井技術發(fā)展的最高水 平。
[0003] 在國內(nèi)，天津大學實用新型了一種靜態(tài)指向式旋轉導向工具，使用電機帶動少齒 差偏心行星輪系實現(xiàn)芯軸的偏置，通過采用中空萬向連軸節(jié)連接鉆柱和芯軸，改善了芯軸 的受力狀況，但是空間機構復雜，芯軸指向精度一般。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服目前技術上存在的問題，本實用新型提供了一種動態(tài)指向式旋轉導向鉆 井設備，該工具使用無框電機直接驅(qū)動偏心機構，減少了工具結構尺寸，極大的節(jié)省了工具 內(nèi)部空間，且偏置過程連續(xù)無間隙，導向軸指向精度高；改善了鉆具的受力狀況，具有更長 的使用壽命;本實用新型的工具既不受地層復雜性的影響，又能實現(xiàn)井眼軌跡的精確控制； 同時具有響應的快速性、較高的可靠性和良好的穩(wěn)定性。
[0005] 為了達到上述目的，本實用新型的技術方案為：
[0006] -種動態(tài)指向式旋轉導向鉆井設備包括旋轉外套11，在旋轉外套11內(nèi)從左至右依 次連接有偏心機構、導向軸7、扭矩傳遞機構8及密封裝置9。
[0007] 所述的偏心機構包括內(nèi)偏心環(huán)4和外偏心環(huán)3,內(nèi)偏心環(huán)4安裝在外偏心環(huán)3內(nèi)部， 且套接在球座10上，內(nèi)偏心環(huán)4通過第二法蘭5右端面與第二無框電機6的輸出軸連接，外偏 心環(huán)3通過第一法蘭2的右端面與第一無框電機1的輸出軸連接，導向軸7的左端插入球座10 中，導向軸7右端裝有扭矩傳遞機構8，扭矩傳遞機構8右端設置有密封裝置9。
[0008] 外偏心環(huán)3和內(nèi)偏心環(huán)4的偏心距均為e，合偏心位移為p，p的大小范圍為0~2e，合 位移矢量轉角為Θ，角度范圍為0~2π。
[0009] 調(diào)角公式:p _= + cos(o々/_ - 〇)#) (1)
[0010] 調(diào)方位公式:7 =.: μ 卜-欣乂 (.2)
[0011] 導向偏心距p穩(wěn)定條件：ωχ= ω2 (3)
[0012] 導向方位角γ穩(wěn)定條件: (4)
[0013] 完成導向最終穩(wěn)定條件：0^=02=03 (5)
[0014] 式中：P為導向偏心距，單位:mm; γ為方位角，單位:rad;e為內(nèi)、外偏心環(huán)偏心距， 單位:mm; ω:為外偏心環(huán)角速度，單位:rad/s; ω2為內(nèi)偏心環(huán)角速度，單位:rad/s; ω3為旋 轉外套角速度，單位:rad/s; Θ為導向軸偏心距ρ與X軸之間的夾角，單位:rad;t為時間，單 位:So
[0015] 導向軸7具有曲面輪廓段12,曲面輪廓段12的中心為導向軸的擺動中心，導向軸7 的右端開有錐螺紋13。
[0016] 扭矩傳遞機構8包括球套14、長銷15和鋼球16構成，扭矩傳遞機構8中球套14的外 徑和與其配合處的旋轉外套11的內(nèi)徑相同，球套14的外圓面上均布有8個相同的下半圓形 凹槽，與其相配合的旋轉外套11的內(nèi)部也均布有8個相同的上半圓形凹槽，上下凹槽配合形 成一個完整圓形，長銷15的外徑與所形成的圓形凹槽直徑相同，8根長銷15分別插入這8個 圓形凹槽內(nèi)，可以將旋轉外套11的扭矩傳遞給導向軸7,從而實現(xiàn)扭矩傳遞機構的功能。球 套14以及導向軸7的曲面段開有8個滾道，滾道的截面為橢圓形，滾道的母線為圓弧，鋼球16 位于球套14的滾道和導向軸7的軸滾道之間，鋼球16的球面與滾道面保持相切。
[0017] 密封裝置9包括連接環(huán)17，密封套18，金屬密封波紋管19，安全閥20，單向閥21，壓 力缸套22，活塞23，彈簧24，螺旋密封25，彈簧擋圈26。連接環(huán)17通過過盈配合裝入密封套18 的左端，連接環(huán)17的右端與金屬密封波紋管19的左端焊接在一起，金屬密封波紋管19的右 端焊接在壓力缸套22的左端。壓力缸套22最左端設有安全閥20,安全閥20的右邊設有單向 閥21，壓力缸套22內(nèi)部適當位置與活塞23過盈配合，活塞23同時與導向軸7過盈配合，活塞 23的右端面處與彈簧24的左端焊接，彈簧24的右端焊接在螺旋密封25的左端面處，螺旋密 封25右端有彈簧擋圈26定位，并過盈配合套在導向軸7上。
[0018] 本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：
[0019] (1)通過法蘭將無框電機與偏心環(huán)相連，由無框電機直接驅(qū)動內(nèi)外偏心環(huán)，實現(xiàn)導 向軸的偏置，使該工具簡化了結構形狀尺寸，極大的減小了機構尺寸，且偏置調(diào)節(jié)過程連續(xù) 無間隙；改善了鉆具的受力狀況，具有更長的壽命;既不受地層復雜性的影響，又能實現(xiàn)井 眼軌跡的精確控制；同時具有響應的快速性、$父尚的可靠性和良好的穩(wěn)定性。
[0020] (2)通過控制偏心環(huán)實現(xiàn)導向軸的偏置，通過內(nèi)外偏心環(huán)的不同組合得到不同的 造斜率，在實際使用中不需要提鉆即可實現(xiàn)多種工作狀態(tài)，達到增斜、降斜和穩(wěn)斜的目的。
[0021] (3)采用橢圓形滾道，發(fā)揮橢圓自身特點的優(yōu)勢，使鋼球與滾道兩點接觸，在受到 大載荷時能夠精確可靠地傳遞運動和扭矩。
[0022] (4)采用組合密封圈設計，楔形截面金屬密封圈、矩形密封圈、0型圈的有機配合， 增強了密封圈對井下高壓的耐受力，減小了因壓力差而產(chǎn)生的密封圈失效，提高了密封結 構的工作壽命。
[0023] (5)采用了壓力補償單元配合其他密封元件的設計方法，有效的降低了密封界面 兩側的壓力差，降低了其他密封元件因高壓力差而引起的破壞，減少了泄漏量。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型的原理示意圖。
[0025]圖2是本實用新型導向軸結構剖視圖。
[0026] 圖3是本實用新型圖1在B-B處扭矩傳遞機構剖面圖。
[0027] 圖4是本實用新型密封裝置剖視圖。
[0028] 圖5是本實用新型處于零偏置狀態(tài)時圖1的A-A處偏心環(huán)剖面圖。
[0029] 圖6是本實用新型處于極大偏置狀態(tài)時圖1的A-A處偏心環(huán)剖面圖。
[0030] 圖7是本實用新型偏心結構運動模型圖。
[0031] 圖8是本實用新型鋼球在扭矩傳遞機構內(nèi)橢圓滾道上的接觸示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖對本實用新型做詳細說明。
[0033]參照圖1，一種動態(tài)指向式旋轉導向鉆井設備包括旋轉外套11，在旋轉外套11內(nèi)從 左至右依次連接有偏心機構、導向軸7、扭矩傳遞機構8及密封裝置9。
[0034] 所述的偏心機構包括內(nèi)偏心環(huán)4和外偏心環(huán)3,內(nèi)偏心環(huán)4安裝在外偏心環(huán)3內(nèi)部， 且套接在球座10上，內(nèi)偏心環(huán)4通過第二法蘭5右端面與第二無框電機6的輸出軸連接，外偏 心環(huán)3通過第一法蘭2的右端面與第一無框電機1的輸出軸連接，內(nèi)偏心環(huán)4和外偏心環(huán)3均 通過法蘭與無框電機直接連接并由無框電機直接驅(qū)動，導向軸7的左端插入球座10中，導向 軸7右端裝有扭矩傳遞機構8，扭矩傳遞機構8右端設置有密封裝置9。
[0035]參照圖2,導向軸7具有曲面輪廓段12,曲面輪廓段12的中心為導向軸的擺動中心， 導向軸7的右端開有錐螺紋13。
[0036] 參照圖3，扭矩傳遞機構8包括球套14、長銷15和鋼球16構成，扭矩傳遞機構8中球 套14的外徑和與其配合處的旋轉外套11的內(nèi)徑相同，球套14的外圓面上均布有8個相同的 下半圓形凹槽，與其相配合的旋轉外套11的內(nèi)部也均布有8個相同的上半圓形凹槽，上下凹 槽配合形成一個完整圓形，長銷15的外徑與所形成的圓形凹槽直徑相同，8根長銷15分別插 入這8個圓形凹槽內(nèi)，可以將旋轉外套11的扭矩傳遞給導向軸7,從而實現(xiàn)扭矩傳遞機構的 功能。球套14以及導向軸7的曲面段開有8個滾道，滾道的截面為橢圓形，滾道的母線為圓 弧，鋼球16位于球套14的滾道和導向軸7的軸滾道之間，鋼球16的球面與滾道面保持相切。 [0037]參照圖4，密封裝置9包括連接環(huán)17，密封套18，金屬密封波紋管19，安全閥20，單向 閥21，壓力缸套22,活塞23,彈簧24,螺旋密封25,彈簧擋圈26。連接環(huán)17通過過盈配合裝入 密封套18的左端，連接環(huán)17的右端與金屬密封波紋管19的左端焊接在一起，金屬密封波紋 管19的右端焊接在壓力缸套22的左端。壓力缸套22最左端設有安全閥20,安全閥20的右邊 設有單向閥21，壓力缸套22內(nèi)部適當位置與活塞23過盈配合，活塞23同時與導向軸7過盈配 合，活塞23的右端面處與彈簧24的左端焊接，彈簧24的右端焊接在螺旋密封25的左端面處。 螺旋密封25右端有彈簧擋圈26定位。并過盈配合套在導向軸7上。
[0038]本實用新型的工作原理：
[0039] 旋轉外套11旋轉產(chǎn)生扭矩通過扭矩傳遞機構8傳到導向軸7上，使導向軸7帶動鉆 頭對巖層經(jīng)行鉆削。導向軸7右端使用波紋管9實現(xiàn)密封。扭矩傳遞機構8也是導向軸7的轉 動支點。導向軸7與球座10配合，形成一個圓柱副，球座10和內(nèi)偏心環(huán)4形成一個球鉸副，使 得導向軸7在擺動過程中不會被卡死。為了便于安裝鉆頭在導向軸7的最右端開設有錐螺 紋，鉆頭鉆進方向的改變是由導向軸7擺動的角位移產(chǎn)生的。
[0040] 在第一無框電機1沒有輸出的情況下，外偏心環(huán)3無轉動。第二無框電機6直接驅(qū)動 內(nèi)偏心環(huán)4為整個偏置機構提供動力。導向軸7在內(nèi)偏心環(huán)的帶動下，繞轉動支點即扭矩傳 遞機構8產(chǎn)生一點的偏角，實現(xiàn)導向軸7的偏置。
[0041] 在第二無框電機6沒有輸出的情況下，內(nèi)偏心環(huán)4無轉動。第一無框電機1直接驅(qū)動 外偏心環(huán)3為整個偏置機構提供動力。導向軸7在外偏心環(huán)的帶動下，繞轉動支點即扭矩傳 遞機構8產(chǎn)生一點的偏角，實現(xiàn)導向軸7的偏置。
[0042] 在兩個無框電機同時輸出的情況下，內(nèi)偏心環(huán)4和外偏心環(huán)3同時轉動，能更快速 有效的實現(xiàn)導向軸7的偏置位移從零到最大值的之間的連續(xù)調(diào)節(jié)。如圖5所示，外偏心環(huán)3 繞〇點旋轉，內(nèi)偏心環(huán)4繞0:點旋轉，0 2為內(nèi)偏心孔的中心即導向軸7的中心線在A-A截面的位 置，合偏心距為〇-〇2。當內(nèi)外偏心環(huán)4、3方向相反時，0點與0 2點重合，偏心距相互抵消，可實 現(xiàn)圖5所示的零偏置狀態(tài)；當內(nèi)外偏心環(huán)4、3的偏心方向相同時，合偏心距〇-〇 2距離最大，偏 心機構產(chǎn)生最大偏心位移，可實現(xiàn)圖6所示的極大偏置狀態(tài)。
[0043] 偏心機構的偏置大小和方向取決于內(nèi)外偏心環(huán)的合偏心位移，可以用矢量圖來表 不合偏心位移與內(nèi)外偏心圓的偏心距的關系，如圖7所不，外偏心環(huán)3和內(nèi)偏心環(huán)4的偏心距 均為e，合偏心位移為P，合位移矢量轉角為Θ，不難看出，p的大小范圍為0~2e，角度范圍為0 ~2π0
[0044] 圖7所示，外偏心環(huán)與旋轉外套的幾何中心皆為0,內(nèi)偏心環(huán)幾何中心(h，導向軸在 偏心結構處幾何中心〇2,內(nèi)偏心環(huán)與外偏心環(huán)偏心距均為e。由幾何關系建立數(shù)學方程，可 以求得導向軸的幾何中心〇2在任意一時刻t的坐標〇2 (X，y )，導向軸在偏心機構處偏離零偏 置狀態(tài)的距離即導向偏心距P，也就是〇-〇2。導向偏心距P與X軸之間的夾角為Θ，整個偏心機 構以速度ω 3轉動，0_〇2實際轉過的角度γ要減去ω 3t，因而有：
[0045] x = e · [cos( ω it)+cos( ω 2t) ] (1)
[0046] y = e · [sin( ωit)+sin( ω2t)] (2)
[0047] p2 = e2 · [cos( ω it)+cos( ω 2t) ]2+e2 · [sin(c0it)+sin(c02t)]2 = 2e2· [ 1+cos (ω 2t- ω it)]
[0048]
(3)
[0049] 因為(XMfe所構成的三角形為等腰三角形，所以：
[0050]
[0051]
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0056] 式中：P為導向偏心距，mm; γ為方位角，rad;e為內(nèi)、外偏心環(huán)偏心距，mm; ω丨為外 偏心環(huán)角速度，rad/s; ω2為內(nèi)偏心環(huán)角速度，rad/s; ω3為旋轉外套角速度，rad/s;9為導向 軸偏心距P與X軸之間的夾角，:rad; t為時間，s。
[0057]由上可知導向偏心距P的大小只與偏心距e和內(nèi)、外偏心環(huán)角速度相關;方位角γ 的大小與旋轉外套速度、內(nèi)、外偏心環(huán)角速度相關。本文所述導向軸7的連續(xù)調(diào)角功能是通 過調(diào)節(jié)偏心距p的大小來實現(xiàn)的，連續(xù)調(diào)方位功能是通過調(diào)節(jié)方位角γ的大小來實現(xiàn)。 [0058]當角度調(diào)節(jié)到預定位置處時，接下來就必須研究如何讓角度穩(wěn)定到該位置處。以 導向偏心距增量為切入點研究導向偏心距的變化，首先對Ρ關于t求導：
[0059]
(8)
[0000] dp/dt的值為P在單位時間內(nèi)的增量，要使P穩(wěn)定在某一值處，其增量dp/dt的值要 恒于零。要dp/dt恒等于零，必有：
[0061] ( ω 1-ω2) · t = n · π (9)
[0062] ω i- ω 2 = 0 (10)
[0063] 式(9)中η為整數(shù)。
[0064] 式（10)是與時間t有關的穩(wěn)定狀態(tài)，是一種瞬時穩(wěn)態(tài)并不能滿足實際工作需求;式 (11)的穩(wěn)定狀態(tài)與時間無關是一個持續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)，滿足實際工作需要。因此要使角度隨時 間保持不變必有：
[0065] ω ι= ω 2 (11)
[0066] 接下來對導向偏心距Ρ具體穩(wěn)定在哪一值處做進一步的論證。設再經(jīng)過時間，導 向偏心距為Pi，〇2坐標為(XI，yi)，00i轉過的角度為（ω也+ ω it)，〇1〇2轉過的角度為（ω U1+ ω 2t)。則有：
[0067] xi = ecos( ω iti+ω it)+ecos( ω iti+ω 2t) (12)
[0068] yi = esin( ω iti+ω it)+esin( ω iti+ω 2t) (13)
[0069]
[0070] ， (14)
[0071 ] 此時P = Pi，可以看出導向偏心距P穩(wěn)定在ω ! = ω 2時的大小。
[0072] 在進行方位調(diào)節(jié)時，當方位到達預定位置時也需要將其穩(wěn)定在預定位置處。與角 度調(diào)節(jié)所用方法相同也從增量角度入手，先對調(diào)方位公式進行求導，即對γ關于t進行求 導：
[0073]
(15)
[0074] d γ /dt是γ在單位時間內(nèi)的增量，要使γ的值保持不變，則d γ /dt的值必須恒等 于零。那么：
[0075]
(16)
[0076] 當（ω 1+ ω 2)/2= ω 3后，隨著時間的推移γ值恒定。接下來對上述論證做進一步的 研究分析，從數(shù)學角度證明該方案的可行性。設方位調(diào)節(jié)完成后外偏心環(huán)角速度為ω η，內(nèi) 偏心環(huán)角速度為ω 21，旋轉外套的角速度為ω 31，且此時有（ω η+ ω 21) /2 = ω 31，經(jīng)過時間t2， 此時方位角為γι。則有：
[0077]
[0078] 式中：ω η為方位調(diào)節(jié)完成后外偏心環(huán)角速度，rad/s ; ω 21為方位調(diào)節(jié)完成后內(nèi) 偏心環(huán)角速度，rad/s; ω 31為方位調(diào)節(jié)完成后旋轉外套角速度，rad/s;
[0079] 由上式可以看出方位角γ穩(wěn)定在（ω1+ω 2)/2= ω 3時的位置。
[0080] 即可看出要使Ρ、γ同時穩(wěn)定在某一預定工作角度與方位處時必有：ω ω 2且 (0^+(02)/2= ω3,即：
[0081] ω ι= ω 2= ω 3 (18) 〇
[0082] 參照圖4,動態(tài)指向式旋轉導向鉆井工具在零偏置狀態(tài)鉆進時，導向軸7與11旋轉 外套同軸線，動態(tài)指向式旋轉導向鉆井工具內(nèi)部采用正壓力設計，保證鉆井液無法刺穿密 封件，進入工具內(nèi)部，保證密封的可靠性；同時螺旋密封25作為輔助密封，使進入壓力缸套 22的鉆井液中的固態(tài)含量有效降低，減少對內(nèi)部金屬密封波紋管19和壓力補償單元的沖刷 與磨損，提高密封的使用壽命。壓力補償單元由安全閥20、單向閥21、壓力缸套22、活塞23、 彈簧24組成。
[0083]動態(tài)指向式旋轉導向鉆井工具在導向鉆進時，導向軸7會偏擺到一定的角度，而影 響壓力補償單元及螺旋密封25的同軸度產(chǎn)生間隙泄露。而金屬密封波紋管19的柔性變形則 可以補償，導向軸7的偏擺角度給密封帶來的不利影響，實現(xiàn)自動徑向補償?shù)哪康摹?br>[0084]在整個導向鉆進過程中，壓力補償單元都實時對井下鉆井液壓力做出相應變化， 通過活塞23的移動調(diào)節(jié)密封結構兩側壓力差保持在設計要求之內(nèi)，提高了密封壽命和性 能。
[0085] 參照圖8，鋼球16的球面與橢圓滾道相切，橢圓的中心為:〇3，鋼球的中心為:〇4。根 據(jù)幾何關系，由鋼球16直徑、壓力角可以計算出橢圓滾道的半短軸a，半長軸b以及鋼球16球 心到橢圓中心的距離e 3。本設計中，鋼球直徑為R，壓力角為φ。鋼球16與軌道始終保持兩點 接觸，能夠精確，可靠地傳遞運動和扭矩。
[0086] 綜上所述，對本實用新型進行了詳細的描述，上述的內(nèi)容僅是示意性的，通過采用 無框電機直接驅(qū)動偏心機構控制導向軸偏置。極大的節(jié)省了工具內(nèi)部空間，而且能保證導 向軸連續(xù)穩(wěn)定的變化。
【主權項】
1. 一種動態(tài)指向式旋轉導向鉆井設備，包括旋轉外套（11)，其特征為:旋轉外套（11)內(nèi) 從左至右依次連接有偏心機構、導向軸(7 )、扭矩傳遞機構(8)及密封裝置(9); 所述的偏心機構包括內(nèi)偏心環(huán)(4)和外偏心環(huán)(3 )，內(nèi)偏心環(huán)(4)安裝在外偏心環(huán)(3)內(nèi) 部，且套接在球座（10)上，內(nèi)偏心環(huán)(4)通過第二法蘭(5)右端面與第二無框電機(6)的輸出 軸連接，外偏心環(huán)(3)通過第一法蘭(2)的右端面與第一無框電機(1)的輸出軸連接，導向軸 (7)的左端插入球座（10)中，導向軸(7)右端裝有扭矩傳遞機構(8)，扭矩傳遞機構(8)右端 設置有密封裝置(9)。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種動態(tài)指向式旋轉導向鉆井設備，其特征在于，外偏心環(huán) (3)和內(nèi)偏心環(huán)(4)的偏心距均為e，合偏心位移為P，P的大小范圍為0~2e，合位移矢量轉角 為角度范圍為〇~2jt; 調(diào)角公式:-f cos(?,r - oj/) 調(diào)方位公式：導向偏心距P穩(wěn)定條件：W i = ? 2導向方位角Y穩(wěn)定條件 完成導向最終穩(wěn)定條件：《1= ?2= W3 式中：P為導向偏心距，單位:mm; y為方位角，單位:rad;e為內(nèi)、外偏心環(huán)偏心距，單位： mm; ?i為外偏心環(huán)角速度，單位:rad/s; ?2為內(nèi)偏心環(huán)角速度，單位:rad/s; ?3為旋轉外套 角速度，單位:rad/s; 0為導向軸偏心距P與x軸之間的夾角，單位:rad; t為時間，單位:s。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種動態(tài)指向式旋轉導向鉆井設備，其導向軸(7)具有曲面輪 廓段（12)，曲面輪廓段（12)的中心為導向軸的擺動中心，導向軸（7)的右端開有錐螺紋 (13) 〇4. 根據(jù)權利要求1所述的一種動態(tài)指向式旋轉導向鉆井設備，其扭矩傳遞機構(8)有球 套（14)、長銷（15)和鋼球(16)構成，扭矩傳遞機構(8)中球套（14)的外徑和與其配合處的旋 轉外套（11)的內(nèi)徑相同，球套（14)的外圓面上均布有8個相同的下半圓形凹槽，與其相配合 的旋轉外套（11)的內(nèi)部也均布有8個相同的上半圓形凹槽，上下凹槽配合形成一個完整圓 形，長銷（15)的外徑與所形成的圓形凹槽直徑相同，8根長銷（15)分別插入這8個圓形凹槽 內(nèi)，可以將旋轉外套（11)的扭矩傳遞給導向軸(7)，球套（14)以及導向軸(7)的曲面段開有8 個滾道，滾道的截面為橢圓形，滾道的母線為圓弧，鋼球（16)位于球套（14)的滾道和導向軸 (7)的軸滾道之間，鋼球(16)的球面與滾道面保持相切。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種動態(tài)指向式旋轉導向鉆井設備，其密封裝置(9)包括連接 環(huán)（17)，密封套（18)，金屬密封波紋管（19)，安全閥（20)，單向閥（21)，壓力缸套(22)，活塞 (23)，彈簧(24)，螺旋密封(25)，彈簧擋圈（26);連接環(huán)（17)通過過盈配合裝入密封套（18) 的左端，連接環(huán)（17)的右端與金屬密封波紋管（19)的左端焊接在一起，金屬密封波紋管 (19) 的右端焊接在壓力缸套（22)的左端;壓力缸套（22)最左端設有安全閥（20 )，安全閥 (20) 的右邊設有單向閥（21)，壓力缸套（22)內(nèi)部適當位置與活塞（23)過盈配合，活塞(23) 同時與導向軸(7)過盈配合，活塞(23)的右端面處與彈簧(24)的左端焊接，彈簧(24)的右端 焊接在螺旋密封(25)的左端面處，螺旋密封(25)右端有彈簧擋圈（26)定位，并過盈配合套 在導向軸(7)上。
【文檔編號】E21B7/04GK205477364SQ201520978920
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年11月30日
【發(fā)明人】張光偉, 劉暢, 田偉康, 劉英海, 展茂雷
【申請人】西安石油大學