[发明专利]旋转导向机构及钻井设备

说明书

本申请实施例涉及石油勘探开发技术领域，公开了一种旋转导向机构及钻井设备，包括钻铤、偏转总成和钻头轴总成，偏转总成中的偏心环为钻头轴总成提供一个结构倾角，当偏转总成和钻铤方向相反、速度一致地进行转动时，可以保证钻头对地倾斜方位不变。通过上述方式，本发明实施例实现了定向钻井的目的。

技术领域

本发明实施例涉及石油勘探开发技术领域，具体涉及一种旋转导向机构及钻井设备。

背景技术

旋转导向钻井技术是20世纪90年代出现的一项尖端自动化钻井技术，代表了当今世界钻井技术发展的最高水平，这项技术已经成为复杂超深定向井和大位移水平井使用的必备技术。与滑动钻进的定向钻井相比较，旋转导向钻井技术具有边滑动边旋转的特点，对井眼轨迹的控制能力更加精确，形成的井眼较常规井下马达导向钻具组合钻出的井眼更加光滑，能够有效减少摩阻扭矩和井下复杂情况的发生，提高钻井能力。

本申请发明人在研究中发现，目前现有的旋转导向机构往往依赖井壁进行造斜转向，对地质环境有一定要求，所采用的结构过于复杂且会使其结构承受较大交变应力，存在适用性不高、结构复杂和容易疲劳损坏的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种旋转导向机构及钻井设备，用于解决现有技术中存在的上述问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种旋转导向机构，包括：钻铤、偏转总成和钻头轴总成；所述偏转总成包括偏转轴，所述偏转轴设置于所述钻铤内，所述偏转轴的一端设置有第一电机，所述偏转轴的另一端设置有偏心环，所述偏心环的轴线与所述偏转轴的轴线相偏离，所述第一电机通过所述偏转轴带动所述偏心环进行转动；所述钻头轴总成包括钻头轴和支撑件，所述钻头轴穿过所述支撑件，所述支撑件设置在所述钻铤内壁上，所述钻头轴的一端转动设置于所述偏心环内，当所述第一电机带动所述偏转轴进行转动时，钻头轴以所述支撑件为支点进行偏转；当所述钻头轴沿第一方向进行转动时，所述第一电机通过所述偏转轴带动所述偏心环沿第二方向转动，所述第一方向与第二方向相反，以使所述钻头轴保持预设的偏转方向。

本申请实施例提供的技术方案，通过采用将钻头轴的一端设置在偏心环中，并使钻头轴穿过支撑件的方式，让钻头轴以支撑件为支点，实现了钻头轴的偏置，结构相对简单。同时，偏转轴带动偏心环进行转动且偏心环的转动方向与钻头轴相反时，使钻头轴的偏置方向可控，提高了可控性。钻头轴通过偏转总成带动使轴线偏离，无需依赖井壁推靠，提高了旋转导向机构的适用性。

在一种可选的方式中，所述偏转轴远离所述第一电机的一端端面上设有第一凹槽，所述偏心环设置在所述第一凹槽内；所述第一凹槽内表面沿所述偏转轴的轴向设有第二凹槽，所述偏心环外表面设有定位键，所述定位键与所述第二凹槽配合用于将所述偏心环与所述偏转轴相对固定，通过将偏心环装配在偏转轴的第一凹槽内，使偏心环的运转更加稳定，不易出现脱落的情况，使用定位键将偏心环与偏转轴相对固定，使偏转轴可以通过定位键向偏心环传递扭矩，带动偏心环旋转。

在一种可选的方式中，所述第一凹槽内表面设有卡簧槽，所述卡簧槽内设置有卡簧，所述卡簧用于将所述偏心环卡合在所述第一凹槽内。在第一凹槽内设置卡簧槽和卡簧，可以将偏心环紧压在第一凹槽内，使其不会轴向活动脱落，确保了稳定性。卡簧槽和卡簧的固定方式使偏心环可以在取出卡簧后可拆卸更换，提高了适用性。

在一种可选的方式中，所述偏转总成还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承设置在所述钻铤内壁上并套接在所述偏转轴上靠近所述偏心环的一端，所述第二轴承设置在所述钻铤内壁上并套接在所述偏转轴的另一端。在偏转轴靠近偏心环的一端上套接第一轴承，另一端设置第二轴承，使偏转轴通过第一轴承和第二轴承实现在钻铤内稳定支撑的作用，当偏转轴进行旋转时，第一轴承和第二轴承保证了偏转轴不会在钻铤内摆动，减小了与钻铤间的摩擦力，使偏转轴可以和钻铤以相反方向转动。