CN104919131B - 井下旋转锁定机构 - Google Patents

Abstract

本说明书的主题可尤其用包括井下旋转锁定机构的方法来实施，所述井下旋转锁定机构包括具有带有内壁的纵向孔的管状外壳。主动齿轮安置在所述管状外壳的所述纵向孔中且具有紧固至所述管状外壳的所述纵向孔的所述内壁的外围边缘。所述主动齿轮具有包括多个齿轮齿的上部部分，所述多个齿轮齿布置在贯穿所述主动齿轮的中心纵向孔的周围。从动齿轮可移动地安置在所述管状外壳的所述纵向孔中，且具有中心纵向孔和包括多个齿轮齿的下部部分。输出驱动轴纵向地安置在所述管状外壳的所述纵向孔中和所述从动齿轮的所述纵向孔中。

Description

井下旋转锁定机构

技术领域

本公开涉及用于将额外旋转扭矩传输至安置于井筒中的工具串的井下旋转锁定机构的系统、组合件和方法，其中可能存在不利的条件以挑战井筒中的工具串的旋传递动。

技术背景

在油和气的勘探中，保护钻杆和连接至其的井下工具的操作进展是重要的。一般来说，位于地面处或上方的钻探设备可耦接至井筒中的钻杆的近端以使钻杆旋转。钻杆通常包括动力部分(例如，容积式泥浆马达)，其包括定子和转子，定子和转子旋转且将扭矩沿着钻孔向下传递至耦接至钻杆的远端的钻头或其它井下设备(一般称作“工具串”)。钻探设备上的地面设备在钻头钻孔至地壳中时使钻杆和钻头旋转以形成井筒。在正常操作期间，地面设备使定子旋转，且转子因为动力部分上的相对于定子的泵送的流体压力差异而旋转。诸如钻杆、动力部分、工具串和钻头的井下组件的旋转速度通常按照每分钟转数(RPM)来表示。随着钻头上的重量或钻探的地层阻力增大，钻头速度减慢。当钻头速度等于或小于定子的速度时(如可用RPM表示)，动力部分被称作“停转的”。

附图简述

图1是钻探设备和包括安置在井筒中的旋转锁定机构的井下设备的示意性说明。

图2A是实施例井下旋转锁定机构的部分透视图。

图2B是图2A的实施例井下旋转锁定机构的另一横截面视图。

图3A至6B包括处于各个啮合阶段的实施例井下旋转锁定机构的俯视横截面视图和侧视横截面视图。

图7A至9B展示处于各个脱离阶段的实施例井下旋转锁定机构的俯视横截面视图和侧视横截面视图。

图10是用于提供旋转锁定以将旋转扭矩传输至井下工具串的实施例过程的流程图。

具体实施方式

参看图1，一般来说，位于地面12处或上方的钻探设备10使在地面下方的安置于井筒60中的钻杆20旋转。钻杆20通常包括井下容积式马达(例如，Moineau型马达)的动力部分22，井下容积式马达包括定子24和转子26，定子24和转子26旋转且将扭矩沿着钻孔向下传递至附接至井下容积式马达的纵向输出轴45的钻头50或其它井下设备(一般称作“工具串”)40。钻探设备上的地面设备14在钻头50钻孔至地壳中时使钻杆20和钻头50旋转以形成井筒60。井筒60通过套管34和在套管34与钻孔之间的环中的水泥护套32加固。在正常操作期间，地面设备14使定子24旋转，且转子26因为动力部分22上的相对于井下容积式马达的定子24的泵送的流体压力差异而旋转。随着钻头50上的重量或钻探的地层阻力增大，和/或当由动力部分产生的扭矩不足以克服此阻力时，钻头50速度减慢。当钻头50速度等于或小于定子24的RPM时，动力部分22被称作“停转的”。

在此阶段，钻头50和转子26的旋转落后于定子24的旋转，这意味着转子26相对于定子24相对地向后转动。在马达停转期间，机械负荷和高压流体侵蚀的结合可迅速导致对定子的弹性体的严重损坏，且可减少动力部分22的工作寿命和效率。

在一些情形中，可通过将额外扭矩提供至钻头50以便穿透导致旋转阻力的地层来避免马达停转。在所说明的实施例中，提供井下旋转锁定机构100以将额外扭矩从定子24传输至钻头50。

在正常操作下，定子24和转子26彼此大体上旋转地去耦。在停转或接近停转的情况下，井下旋转锁定机构100啮合以使定子24旋转地耦合至由转子26驱动的输出驱动轴102，以将额外扭矩递送至可拆卸地紧固至输出驱动轴的纵向输出轴45。当阻力减小时，井下抗旋转工具脱离以使定子24与转子26大体上去耦。

图2A和2B展示实施例井下旋转锁定机构100的部分透视图和横截面视图。机构100包括输出驱动轴102和管状外壳104。管状外壳包括纵向孔103和内壁105。输出驱动轴102可由图1的转子26驱动，且管状外壳104可耦接至定子24且由定子24驱动。

主动齿轮110位于纵向孔103中沿圆周在输出驱动轴102与管状外壳104之间。主动齿轮110包括紧固至纵向孔103的内壁105的外围边缘111。主动齿轮110与管状外壳104一起旋转，且个别地不耦合至输出驱动轴102的旋转。主动齿轮110包括以锯齿形棘轮的图案沿圆周切割的锯齿形配置的“齿轮齿”112，其安置于穿过主动齿轮110的中心纵向孔114的周围。

从动齿轮120位于纵向孔103中沿圆周在输出驱动轴102与管状外壳104之间。从动齿轮120的下表面包括以锯齿形棘轮的图案沿圆周切割的齿轮齿122，其对应于齿轮齿112且可与齿轮齿112配套。从动齿轮120包括一个或多个纵向凹槽123，其轴向地安置于从动齿轮120的纵向孔114的内壁125中以收纳一个或多个花键124，花键124适合于允许从动齿轮在输出轴102上纵向地滑动。花键124纵向地定向在输出驱动轴102的外部外围表面106的周围且收纳在从动齿轮120的孔的内壁中的配套的纵向凹槽123中，使得从动齿轮120能够沿着输出驱动轴102纵向地滑动，且花键124将旋转扭矩从从动齿轮120传输至输出轴102。

在一些实施方式中，花键124可形成(例如，机械加工或模制)为输出驱动轴102的部分。在一些实施方式中，花键124可以可拆卸地连接至输出驱动轴102。举例来说，花键124可形成为通过系固件、焊接件或任何其它适当的连接器纵向地附着至驱动轴的条。在一些实施方式中，花键124可形成为一个或多个锁定键，且纵向凹槽123可以是被形成来接纳锁定键的一个或多个对应键槽。举例来说，输出驱动轴102可包括一个、两个、三个、四个或任何其它适当的数目的锁定键，且从动齿轮120可包括对应数目的键槽。在一些实施方式中，花键124可形成为大体上围绕输出驱动轴120的外围的纵向肋条的集合，且纵向凹槽123可形成为在从动齿轮120的纵向孔103的大体上整个内壁105中形成的对应凹槽的集合。在一些实施方式中，花键124和纵向凹槽123横截面可以是大体上矩形的。在一些实施方式中，花键124和纵向凹槽123横截面可以是大体上三角形的。

从动齿轮120包括螺旋形凸轮凹槽126和圆周凹槽128的集合。凹槽126至128形成以接纳球头螺杆130的集合。球头螺杆130螺旋穿过管状外壳104中形成的螺纹132以部分地延伸至凹槽126至128中。

圆周凹槽128形成在从动齿轮120的径向向外的表面内且沿圆周在从动齿轮120的径向向外的表面周围。圆周凹槽128形成，使得球头螺杆130在圆周凹槽128内传递以允许从动齿轮120自由地旋转，同时将从动齿轮120大体上维持在沿着输出驱动轴102的轴线的一位置处，使得齿轮齿122脱离主动齿轮110的齿轮齿112。

螺旋形凸轮凹槽126形成在从动齿轮120的径向向外的表面内，从而在交叉点134处与圆周凹槽128交叉且螺旋地延伸远离圆周凹槽128和齿轮齿122。螺旋形凸轮凹槽126形成，使得球头螺杆130在螺旋形凸轮凹槽126内传递以在管状外壳104相对于输出驱动轴102旋转时使从动齿轮120沿着花键124纵向地移动。从动齿轮120的纵向移动在管状外壳104在第一方向上旋转得相对快于输出驱动轴102时使齿轮齿122与齿轮齿112啮合，如图3A至6B所展示，且在管状外壳104旋转得比输出驱动轴102更慢时使齿轮齿122脱离齿轮齿112，如图3A至6B所展示。

图3A至6B展示处于各个啮合阶段的实施例井下旋转锁定机构100的俯视横截面视图和侧视横截面视图。参看图3A和3B，机构100展示为处于脱离配置。在一些实施方式中，输出轴102可适合于将旋转扭矩传输至安置于井筒60中的在井下旋转锁定机构100下方的钻头50。

从动齿轮120的齿轮齿122不与主动齿轮110的齿轮齿112旋转接触。在正常操作下，输出驱动轴102和管状外壳104两者在相同方向上旋转，其中输出驱动轴102的旋转速度相对快于管状外壳104的旋转速度。在所说明的实施例中，两个构件的旋转展示为如从图3A所示的角度观看是顺时针的，但在一些实施方案中，机构100可被配置用来执行与旋转是逆时针时将描述的大体上相同的功能。

在正常操作下，输出驱动轴102旋转得相对快于管状外壳104。球头螺杆130沿着凹槽128在与交叉点134处的螺旋形凸轮凹槽126的方向大体上相反的方向上(如箭头302所指示)行进。在图3B提供的视图中，此操作将使球头螺杆130沿着圆周凹槽128从左向右行进。因而，球头螺杆130将通过交叉点134且大体上不与螺旋形凸轮凹槽126啮合。

现参看图4A和4B，管状外壳104的相对旋转已开始旋转得相对快于输出驱动轴102。举例来说，图1的钻头50可遭遇意外的阻力，其可减慢钻头50的旋转以及输出驱动轴102的旋转。管状外壳104可按大体上其原始速度继续旋转，这在此实施例中现在相对快于输出驱动轴102。因而，球头螺杆130将沿着圆周凹槽128在大体上由箭头402指示的方向上行进。

当球头螺杆130到达交叉点134时，球头螺杆130将退出圆周凹槽128且如大体上箭头404所指示沿着螺旋形凸轮凹槽126向上行进。由于球头螺杆130相对于管状外壳104是固定的，因此球头螺杆130沿着螺旋形凸轮凹槽126在所指示的方向上的行进将在大体上由箭头406指示的方向上推进从动齿轮120。

在一些实施方案中，从动齿轮120可通过重力朝着主动齿轮110被推进。举例来说，在垂直钻探操作中，从动齿轮120可位于主动齿轮110上方，且从动齿轮120的重量可足以使球头螺杆130在方向402上行进时最初进入螺旋形凸轮凹槽126。

在一些实施方案中，从动齿轮120可通过偏置构件(未图示)，例如弹簧、锥盘或任何其它适当的偏置源朝着主动齿轮110被推进。举例来说，在水平钻探操作中，偏置构件可提供足以使球头螺杆130在方向402上行进时最初进入螺旋形凸轮凹槽126的力。此偏置构件可使从动齿轮120始终朝着主动齿轮110被推动，且在从动齿轮120的相对速度相对于主动齿轮110为负的时使球头螺杆130进入螺旋形凸轮凹槽126。

现参看图5A和5B，当球头螺杆130如大体上箭头404所指示沿着螺旋形凸轮凹槽126向上行进时，从动齿轮120继续在大体上由箭头406指示的方向上被进一步推进。当从动齿轮120在方向404上移动时，齿轮齿122与主动齿轮110的齿轮齿112啮合。

现参看图6A和6B，从动齿轮120展示为与主动齿轮110完全啮合。在此配置中，管状外壳104和主动齿轮110的旋转将通过齿轮齿112、122的啮合来推进从动齿轮120的旋转。当齿轮齿112、122保持至少部分啮合时，从动齿轮120的旋转将推进输出驱动轴102的旋转。

图7A至9B展示远离啮合配置的处于各个脱离阶段的实施例井下旋转锁定机构100的俯视横截面视图和侧视横截面视图。举例来说，当图1的钻头50的阻力增大至管状外壳104的旋转速度超过输出驱动轴102的旋转速度的点时，机构100可放置在图6A至6B所展示的啮合配置下。图7A至9B说明大体上相反过程的实施例，所述过程在输出驱动轴102的旋转速度超过管状外壳104的旋转速度时，诸如在钻头50上增大的阻力已被克服之后发生。

图7A和7B展示处于类似于图6A和6B所展示的大体上啮合配置下的机构100。然而，在图7A和7B的实施例中，输出驱动轴102刚开始旋转得快于管状外壳104。因而，球头螺杆130将沿着螺旋形凸轮凹槽126在大体上由箭头702指示的方向上被推进。当球头螺杆130将沿着螺旋形凸轮凹槽126被推进时，从动齿轮120在大体上由箭头704指示的方向上被纵向地推进远离主动齿轮110。

现参看图8A和8B，当球头螺杆130继续沿着螺旋形凸轮凹槽126在方向702上被推进，且从动齿轮120继续在方向704上被推进远离主动齿轮110时，齿轮齿122变得越来越脱离齿轮齿112。当球头螺杆130到达交叉点134时，球头螺杆130将退出螺旋形凸轮凹槽126且进入圆周凹槽128。

现参看图9A和9B，机构100展示为处于脱离配置。从动齿轮120展示成与主动齿轮110纵向地充分分离，使得齿轮齿122脱离齿轮齿112。球头螺杆130沿着圆周凹槽128在大体上由箭头706指示的方向上行进。当球头螺杆130在圆周凹槽128内时，从动齿轮120保持在图9B所展示的脱离的纵向位置。

图10是用于提供抗旋转锁定的实施例过程1000的流程图。在一些实施方式中，过程1000可描述图1至9B的井下旋转锁定机构100的操作。

在1010处，提供井下旋转锁定机构，诸如机构100。机构包括具有带有内壁105的纵向孔103的管状外壳104。机构100还包括安置在管状外壳104的纵向孔103中的主动齿轮110，所述齿轮具有紧固至管状外壳104的纵向孔103的内壁105的外围边缘，所述主动齿轮具有包括第一多个齿轮齿112的上部部分，所述第一多个齿轮齿112安置在贯穿主动齿轮的中心纵向孔的周围。机构100还包括可移动地安置在管状外壳104的纵向孔103中的从动齿轮120，所述齿轮具有中心纵向孔，所述从动齿轮具有包括第二多个齿轮齿122的下部部分。输出驱动轴102纵向地安置在管状外壳104的纵向孔103中和从动齿轮120的纵向孔中。

在1020处，使管状外壳和主动齿轮按第一旋转速度在第一旋转方向上旋转。举例来说，如图3A所示，管状外壳104顺时针旋转。

在1030处，使输出轴和从动齿轮按小于第一旋转速度的第二旋转速度且在第一旋转方向上旋转。举例来说，如图3A所示，输出轴102也是顺时针地按比管状外壳104慢的速度旋转。

在1040处，使从动齿轮与主动齿轮啮合。举例来说，齿轮齿112可与齿轮齿122咬合，如图5B所示。

在一些实施方式中，井下旋转锁定机构进一步包括固定至旋转锁定机构的管状外壳的球头螺杆，其中球头螺杆安置在连接至螺旋形凸轮凹槽的圆形圆周凹槽中，螺旋形凸轮凹槽安置在从动齿轮的外部圆柱形表面上。举例来说，球头螺杆130可大体上在圆周凹槽128内行进，圆周凹槽128连接至螺旋形凸轮凹槽126。

在一些实施方式中，使从动齿轮与主动齿轮啮合可包括使球头螺杆从圆形圆周凹槽传送至螺旋形凸轮凹槽，以及使输出轴和从动齿轮按小于第一旋转速度的第二旋转速度且在第一旋转方向上旋转以沿着螺旋形凸轮凹槽推进球头螺杆以朝着主动齿轮纵向地推进从动齿轮，使得第二多个齿轮齿变得与第一多个齿轮齿旋转地啮合。举例来说，如图3A至6B的描述中所论述，球头螺杆130从圆周凹槽128传递至螺旋形凸轮凹槽126中。管状外壳104的旋转沿着螺旋形凸轮凹槽126推进球头螺杆130，这又朝着与主动齿轮110的接触而推进从动齿轮120。

在1050处，使旋转扭矩从主动齿轮传递至从动齿轮。举例来说，如图6A至6B所展示，齿轮齿112可将旋转能量传递至齿轮齿122。

在1060处，使输出轴和从动齿轮按大于第一旋转速度的第三旋转速度且在第一旋转方向上旋转。举例来说，如图7A、8A和9A所示，输出轴102按大于管状外壳104的顺时针旋转速度的速度顺时针旋转。在一些实施方式中，此情形可刚好在钻头50已克服意外的有阻力的地质地层之后发生。

在1070处，使从动齿轮脱离主动齿轮。举例来说，如在图7A至9B的描述中所论述，在从动齿轮120纵向地移动远离主动齿轮110时，从动齿轮120变得旋转地脱离主动齿轮110。

在一些实施方式中，使从动齿轮脱离主动齿轮可包括使输出轴和从动齿轮按小于第一旋转速度的第三旋转速度且在第一旋转方向上旋转，以沿着螺旋形凸轮凹槽推进球头螺杆以纵向地推进从动齿轮远离主动齿轮，使得第二多个齿轮齿变得旋转地脱离第一多个齿轮齿，以及使球头螺杆从螺旋形凸轮凹槽传送至圆形圆周凹槽。举例来说，图7A至9B展示输出轴102顺时针旋转得快于管状外壳104的顺时针旋转。从动齿轮120与管状外壳104的速度之间的相对差异沿着螺旋形凸轮凹槽126朝着圆周凹槽128推进球头螺杆130，这又纵向地推进从动齿轮120远离主动齿轮110。当从动齿轮120移动离开时，齿轮齿122变得旋转地脱离齿轮齿112，这大体上阻止旋转能量从主动齿轮110传递至从动齿轮120。球头螺杆130最终退出螺旋形凸轮凹槽126且进入圆周凹槽128，如图9A至9B所展示。

尽管上文已详细描述一些实施方式，但其它修改是可能的。举例来说，图中描绘的逻辑流程不要求所展示的特定次序，或按顺序的次序来实现所要结果。另外，可提供其它步骤，或可从所描述的流程删去步骤，且其它组件可添加至所描述的系统或从所描述的系统移除。因此，其它实施方式在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种井下旋转锁定机构，其包括：

管状外壳，其具有带有内壁的纵向孔；

主动齿轮，其安置在所述管状外壳的所述纵向孔中，所述主动齿轮具有紧固至所述管状外壳的所述纵向孔的所述内壁的外围边缘，所述主动齿轮具有包括多个齿轮齿的上部部分，所述多个齿轮齿布置在贯穿所述主动齿轮的中心纵向孔的周围；

从动齿轮，其可移动地安置在所述管状外壳的所述纵向孔中，所述从动齿轮具有中心纵向孔，所述从动齿轮具有包括多个齿轮齿的下部部分；输出驱动轴，其纵向地安置在所述管状外壳的所述纵向孔中和所述从动齿轮的所述纵向孔中；以及球头螺杆，其固定至所述旋转锁定机构的所述管状外壳，所述球头螺杆安置在圆形圆周凹槽中，所述圆形圆周凹槽安置在所述从动齿轮的外部圆柱形表面上且连接至安置在所述从动齿轮的所述外部圆柱形表面上的螺旋形凸轮凹槽。

2.如权利要求1所述的机构，其中所述输出驱动轴包括安置在所述输出驱动轴的外部外围表面上的至少一个花键，所述花键收纳在所述从动齿轮的所述中心孔的内表面中的配套的纵向凹槽中且所述从动齿轮可在所述输出驱动轴上纵向地滑动。

3.如权利要求1所述的机构，其中所述管状外壳可拆卸地附接至安置在井筒中的在所述井下旋转锁定机构上方的井下钻探马达的动力输出轴。

4.如权利要求1所述的机构，其中所述旋转锁定机构的所述输出驱动轴耦接至安置在井筒中的在所述井下旋转锁定机构下方的钻头。

5.如权利要求1所述的机构，其中所述从动齿轮的所述齿轮齿与所述主动齿轮的所述齿轮齿配套。

6.如权利要求1所述的机构，其进一步包括被提供用来朝着所述主动齿轮推进所述从动齿轮的偏置构件。

7.一种用于将旋转扭矩传输至井下工具的方法，其包括：提供井下旋转锁定机构，所述井下旋转锁定机构包括：管状外壳，其具有带有内壁的纵向孔；主动齿轮，其安置在所述管状外壳的所述纵向孔中，所述主动齿轮具有紧固至所述管状外壳的所述纵向孔的所述内壁的外围边缘，所述主动齿轮具有包括第一多个齿轮齿的上部部分，所述第一多个齿轮齿安置在贯穿所述主动齿轮的中心纵向孔的周围；从动齿轮，其可移动地安置在所述管状外壳的所述纵向孔中，所述齿轮具有中心纵向孔，所述从动齿轮具有包括第二多个齿轮齿的下部部分；输出驱动轴，其纵向地安置在所述管状外壳的所述纵向孔中和所述从动齿轮的所述纵向孔中；以及球头螺杆，其固定至所述旋转锁定机构的所述管状外壳，所述球头螺杆安置在圆形圆周凹槽中，所述圆形圆周凹槽安置在所述从动齿轮的外部圆柱形表面上且连接至安置在所述从动齿轮的所述外部圆柱形表面上的螺旋形凸轮凹槽；

使所述管状外壳和所述主动齿轮按第一旋转速度在第一旋转方向上旋转；

使所述输出驱动轴和所述从动齿轮按小于所述第一旋转速度的第二旋转速度且在所述第一旋转方向上旋转；

使所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合包括：

使所述球头螺杆从所述圆形圆周凹槽传送至所述螺旋形凸轮凹槽；

使所述输出驱动轴和所述从动齿轮按小于所述第一旋转速度的所述第二旋转速度且在所述第一旋转方向上旋转，从而沿着所述螺旋形凸轮凹槽推进所述球头螺杆且进而朝着所述主动齿轮纵向地推进所述从动齿轮，使得所述第二多个齿轮齿变得与所述第一多个齿轮齿旋转地啮合；以及使旋转扭矩从所述主动齿轮传递至所述从动齿轮。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述从动齿轮在所述输出驱动轴上纵向地滑动且使所述从动齿轮脱离所述主动齿轮。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述输出驱动轴包括安置在所述输出驱动轴的外部外围表面上的一个或多个花键。

10.如权利要求9所述的方法，其进一步包括经由所述输出驱动轴的所述花键与所述主动齿轮的纵向凹槽的啮合来使旋转扭矩从所述从动齿轮传输至所述输出驱动轴。

11.如权利要求7所述的方法，其进一步包括通过所述井下旋转锁定机构的所述管状外壳接收来自安置在井筒中的在所述井下旋转锁定机构上方的井下钻探马达的输出的扭矩。

12.如权利要求7所述的方法，其进一步包括使旋转扭矩从所述输出驱动轴传输至安置在井筒中的在所述井下旋转锁定机构下方的钻头。

13.如权利要求7所述的方法，其中所述机构进一步包括偏置构件，且所述方法进一步包括提供偏置力以朝着所述主动齿轮推进所述从动齿轮。

14.一种用于将旋转扭矩传输至井下工具的方法，其包括：提供井下旋转锁定机构，所述井下旋转锁定机构包括：管状外壳，其具有带有内壁的纵向孔；主动齿轮，其安置在所述管状外壳的所述纵向孔中，所述主动齿轮具有紧固至所述管状外壳的所述纵向孔的所述内壁的外围边缘，所述主动齿轮具有包括第一多个齿轮齿的上部部分，所述第一多个齿轮齿安置在贯穿所述主动齿轮的中心纵向孔的周围；从动齿轮，其可移动地安置在所述管状外壳的所述纵向孔中，所述齿轮具有中心纵向孔，所述从动齿轮具有包括第二多个齿轮齿的下部部分；输出驱动轴，其纵向地安置在所述管状外壳的所述纵向孔中和所述从动齿轮的所述纵向孔中；以及球头螺杆，其固定至所述旋转锁定机构的所述管状外壳，所述球头螺杆安置在圆形圆周凹槽中，所述圆形圆周凹槽安置在所述从动齿轮的外部圆柱形表面上且连接至安置在所述从动齿轮的所述外部圆柱形表面上的螺旋形凸轮凹槽；使所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合包括：

使所述管状外壳和所述主动齿轮按第一旋转速度在第一旋转方向上旋转；

使所述输出驱动轴和所述从动齿轮按小于所述第一旋转速度的第二旋转速度且在所述第一旋转方向上旋转，从而沿着所述螺旋形凸轮凹槽推进所述球头螺杆且进而朝着所述主动齿轮纵向地推进所述从动齿轮，使得所述第二多个齿轮齿将变得与所述第一多个齿轮齿旋转地啮合；

使所述从动齿轮脱离所述主动齿轮包括：使所述输出驱动轴和所述从动齿轮按大于所述第一旋转速度的第三旋转速度且在所述第一旋转方向上旋转，从而沿着所述螺旋形凸轮凹槽推进所述球头螺杆，进而纵向地推进所述从动齿轮远离所述主动齿轮，使得所述第二多个齿轮齿变得与所述第一多个齿轮齿旋转地脱离；使所述球头螺杆从所述螺旋形凸轮凹槽传送至所述圆形圆周凹槽；以及中止旋转扭矩从所述主动齿轮至所述从动齿轮的传递。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述从动齿轮在所述输出驱动轴上纵向地滑动且使所述从动齿轮脱离所述主动齿轮。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述输出驱动轴包括安置在所述输出驱动轴的外部外围表面上的一个或多个花键。

17.如权利要求16所述的方法，其进一步包括经由所述输出驱动轴的所述花键与所述主动齿轮的纵向凹槽的啮合来将旋转扭矩从所述从动齿轮传输至所述输出驱动轴。

18.如权利要求14所述的方法，其进一步包括通过所述井下旋转锁定机构的所述管状外壳接收来自安置在井筒中的在所述井下旋转锁定机构上方的井下钻探马达的输出的扭矩。

19.如权利要求14所述的方法，其进一步包括使旋转扭矩从所述输出驱动轴传输至安置在井筒中的在所述井下旋转锁定机构下方的钻头。

20.如权利要求14所述的方法，其中所述机构进一步包括偏置构件，且所述方法进一步包括提供偏置力，以朝着所述主动齿轮推进所述从动齿轮。