[发明专利]一种齿轮自锁式偏置装置和旋转导向工具

说明书

本发明提出了一种齿轮自锁式偏置装置和旋转导向工具，属于钻井工具领域，其包括圆环形的稳定套，所述稳定套的环形壁上设置有筒形的腔体；设置在所述腔体内的动力机构，所述动力机构提供转动的动力；连接所述动力机构的转动方向转换机构，所述动力机构向所述转动方向转换机构输出沿稳定套轴向方向的转动，转动方向转换机构转换方向并输出稳定套径向方向的转动；以及设置在所述稳定套外壁上的转动伸缩机构，所述转动伸缩机构连接所述转动方向转换机构的输出端，并随所述转动方向转换机构的转动而伸缩。

技术领域

本发明涉及一种齿轮自锁式偏置装置和旋转导向工具，属于钻井工具领域。

背景技术

在水平井、大位移井和分支井等复杂结构井的钻井过程中，需要一种偏置装置将钻头推向预先设计的钻井轨迹上去。先期的偏置造斜工具主要是带有弯度的井下螺杆钻具，通过螺杆定子的滑动钻进保持弯度的偏置方向不变，但是滑动钻进产生大量的摩擦阻力，导致一定长度后托压严重，不能正常钻井。后来人们发明了旋转导向钻井工具，通过外壳旋转或绝大部分外壳旋转，极短部分不旋转来降低托压现象，实现更深、更长段的水平井、定向井施工。近几年来旋转导向钻井工具逐渐成为普及的导向钻井技术，成为高效钻井的关键技术之一。

目前广泛采用的旋转导向偏置机构主要采用液压原理，通过液压系统的高压液体产生偏置效果，但是由于高压的存在，高压密封的失效，导致整个系统寿命短、结构复杂、维护费用高。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种齿轮自锁式偏置装置和旋转导向工具，其中齿轮自锁式偏置装置通过轴向的转动转换为径向的伸缩，从而完成导向。旋转导向工具能够承受井下较大的压力，不容易出现损坏，使用寿命长，维护费用低。

本发明的一个方面，提出了一种齿轮自锁式偏置装置，包括：

圆环形的稳定套，所述稳定套的环形壁上设置有筒形的腔体；

设置在所述腔体内的动力机构，所述动力机构提供转动的动力；

连接所述动力机构的转动方向转换机构，所述动力机构向所述转动方向转换机构输出沿稳定套轴向方向的转动，转动方向转换机构转换方向并输出稳定套径向方向的转动；以及

设置在所述稳定套外壁上的转动伸缩机构，所述转动伸缩机构连接所述转动方向转换机构的输出端，并随所述转动方向转换机构的转动而伸缩。

本发明的进一步改进在于，所述转动方向转换机构包括连接所述动力机构的主动齿轮和连接所述主动齿轮的从动齿轮，所述主动齿轮和所述从动齿轮呈锥形啮合，所述从动齿轮的输出端连接所述转动伸缩机构。

本发明的进一步改进在于，所述主动齿轮的两端均设置有扶正轴承。

本发明的进一步改进在于，所述转动伸缩机构包括设置在所述稳定套外壁上的可沿径向伸缩的推力板，所述推力板的内侧设置有推动所述推力板伸缩的推力螺母，所述推力螺母通过螺纹连接有推力螺杆；所述推力螺杆连接所述转动方向转换机构；

其中，所述转动方向转换机构转动带动所述推力螺杆转动，在螺纹的作用下，所述螺母沿径向移动并推动所述推力板沿径向移动。

本发明的进一步改进在于，所述稳定套的外壁上沿径向设置有环形的固定座，所述推力板的边缘设置在所述固定座的内侧，并且所述推力板的边缘与所述固定座之间通过回复弹簧相连；

所述回复弹簧处于伸长状态时，所述推力板的中部与所述固定座的外侧相齐平；所述推力螺母推动所述推力板沿径向伸出时，所述回复弹簧处于压缩状态。

本发明的进一步改进在于，所述稳定套上位于所述推力螺母的外侧设置有环形的压板；所述推力螺母上远离所述推力板的一端设置有限位沿；