CN105723131B - 用于调节径向偏转和倾斜的设备 - Google Patents

用于调节径向偏转和倾斜的设备 Download PDF

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Abstract

在具有壳体、壳体孔和可旋转地延伸穿过所述壳体孔的轴的设备中，一种旋转密封组合件，其包括：密封承载体保持器，所述密封承载体保持器与所述壳体连接并且界定包围所述轴的空腔；密封承载体，所述密封承载体被定位在所述密封承载体保持器的所述空腔内，其中所述密封承载体能够相对于所述密封承载体保持器实现一定量的径向偏转和倾斜两者，并且其中所述密封承载体由所述密封承载体保持器保持以使得阻止所述密封承载体相对于所述密封承载体保持器的旋转；旋转轴密封件，所述旋转轴密封件由所述密封承载体承载在所述密封承载体与所述轴之间；以及密封承载体密封件，所述密封承载体密封件插入在所述密封承载体与所述密封承载体保持器之间。

Description

用于调节径向偏转和倾斜的设备
技术领域
旋转密封组合件用于调节壳体与可旋转轴之间的径向偏转和/或倾斜量。
背景技术
包括延伸穿过壳体孔的可旋转轴的设备可包括一个或多个轴承和一个或多个旋转密封组合件。
这些轴承可将轴支撑在壳体孔内和/或在轴与壳体之间传递力。
旋转密封组合件可抑制流体和/或碎屑在壳体的外部与壳体的内部之间传递。
在一些这样的设备中，轴可能能够在壳体孔内实现一定量的径向偏转和/或在壳体孔内实现一定量的倾斜。
轴的径向偏转可导致由于轴在壳体孔内径向偏移，轴与壳体孔不同心。轴在壳体孔内的这种不同心度可能会对旋转密封组合件的性能造成负面影响。
轴在壳体孔内的倾斜可能是由于轴的一部分的径向偏转而导致的，并且可以伴随着轴在壳体孔内的弯曲和/或铰接。轴倾斜可能是由于设备的功能而有意引起的，和/或可能是由于在设备使用期间作用于轴的力而造成的。轴在壳体孔内的这种倾斜也可能对旋转密封组合件的性能造成负面影响。
在一些设备中，轴在壳体孔内的倾斜可能由于轴承而引起或可通过轴承来调节，该轴承使得轴能够相对于壳体倾斜。这样一种轴承的示例为如美国专利No.6,244,361(Comeau等人)和美国专利No.6,769,499(Cargill等人)中所描述的支点轴承或焦点轴承，这两个专利针对“摆动钻头”类型的旋转导向钻井设备。
发明内容
根据一个方面，本发明提供一种用于调节径向偏转和倾斜的设备，所述设备包括具有壳体孔的壳体、可旋转地延伸穿过所述壳体孔的轴、偏转机构、焦点轴承、旋转密封组合件，其中所述轴能够在所述壳体孔内实现一定量的径向偏转并在所述壳体孔内相对于倾斜焦点实现一定量的倾斜，所述旋转密封组合件被包含在所述壳体孔，所述偏转机构促使所述轴在所述壳体孔内径向偏转，所述焦点轴承调节所述轴在所述壳体孔内的倾斜，所述焦点轴承被轴向定位在所述偏转机构与所述旋转密封组合件之间，所述倾斜焦点由所述焦点轴承提供，所述旋转密封组合件包括：
(a)密封承载体保持器，所述密封承载体保持器与所述壳体连接以使得所述密封承载体保持器并不相对于所述壳体旋转，其中所述密封承载体保持器界定包围所述轴的空腔；
(b)密封承载体，所述密封承载体在所述密封承载体保持器的所述空腔内，其中所述密封承载体能够相对于所述密封承载体保持器实现一定量的径向偏转和一定量的倾斜，并且其中所述密封承载体由所述密封承载体保持器保持以使得阻止所述密封承载体相对于所述密封承载体保持器的旋转；
(c)旋转轴密封件，所述旋转轴密封件由所述密封承载体承载在所述密封承载体与所述轴之间；以及
(d)密封承载体密封件，所述密封承载体密封件插入在所述密封承载体保持器与所述密封承载体之间；
其中所述密封承载体保持器的所述空腔包括内部空腔表面、前端空腔表面和尾端空腔表面，其中所述密封承载体包括外部密封承载体表面、前端密封承载体表面和尾端密封承载体表面，其中密封承载体偏转空间界定在所述内部空腔表面与所述外部密封承载体表面之间，其中前导界面界定在所述前端空腔表面与所述前端密封承载体表面之间，并且其中拖尾界面界定在所述尾端空腔表面与所述尾端密封承载体表面之间，其中所述前导界面为与所述倾斜焦点偏离前导半径距离的曲线，并且其中所述拖尾界面为与所述倾斜焦点偏离拖尾半径距离的曲线，因此所述前导界面和所述拖尾界面各自表示在倾斜焦点处具有中心的圆弧。
附图说明
现在将参照附图描述本发明的实施方案，附图中：
图1是摆动钻头型旋转导向钻井设备的下部的部分纵向截面组装图，包括根据本发明的旋转密封组合件的第一示例性实施方案作为下部旋转密封组合件。
图2是图1的摆动钻头型旋转导向钻井设备的下端的部分纵向截面组装图，更详细地示出了焦点轴承和旋转密封组合件的第一示例性实施方案。
图3是图1的摆动钻头型旋转导向钻井设备的部分纵向截面组装图，更详细地示出了旋转密封组合件的第一示例性实施方案。
图4是根据本发明的旋转密封组合件的第二示例性实施方案的部分纵向截面组装图，该第二示例性实施方案可取代旋转密封组合件的第一示例性实施方案用于图1的摆动钻头型旋转导向钻井设备。
图5是示例性旋转导向钻井设备示为与钻柱连接时的示图。
图6是图5所示的示例性旋转导向钻井设备示为与钻柱断开时的示意性纵向截面组装图。
具体实施方式
本文献中引用取向、操作参数、范围、范围下限和范围上限时，并非意欲提供本发明范围的严格边界，而是应当被解释为意指“近似”或“大约”或“基本上”在本文献的教示范围内，除非另外明确说明。
本发明针对旋转密封组合件。
旋转密封组合件可用于任何设备，包括壳体、壳体孔和可旋转地延伸穿过壳体孔的轴，其中轴能够在壳体孔内实现一定量的径向偏转并且在壳体孔内实现一定量的倾斜。
在一些实施方案中，该设备可被构造成包含在钻孔内。在一些实施方案中，该设备可为用于钻出钻孔的设备。在一些实施方案中，该设备可为钻井马达。在一些实施方案中，该设备可为旋转导向钻井设备。在一些特定实施方案中，该设备可为“摆动钻头”类型的旋转导向钻井设备。
图1至3显示了根据本发明的旋转密封组合件的第一示例性实施方案，其中旋转密封组合件被提供作为摆动钻头型旋转导向钻井设备中的下部旋转密封组合件。图4显示了根据本发明的旋转密封组合件的第二示例性实施方案，其也可被提供作为摆动钻头型旋转导向钻井设备中的下部旋转密封组合件。
图5至6显示了示例性旋转导向钻井设备，其中可使用旋转密封组合件的第一示例性实施方案、第二示例性实施方案和其它实施方案。图1还显示了示例性旋转导向钻井设备的下部，包括旋转导向钻井设备的一些组件。
图1至6仅仅是示例性的。本发明的旋转密封组合件可在本发明的范围内用于任何合适设备并且用于任何合适设备中的任何合适位置，并且可在除第一示例性实施方案和第二示例性实施方案的实施方案中在本发明的范围内提供本发明的旋转密封组合件。
在随后对第一示例性实施方案和第二示例性实施方案的描述中，将以相同的参考号来识别在这两个示例性实施方案中相同或等效的本发明特征。
参照图1和图5至6，显示了示例性摆动钻头型旋转导向钻井设备(200)。作为非限制性示例，示例性摆动钻头型旋转导向钻井设备(200)可为美国专利No.6,244,361(Comeau等人)和/或美国专利No.6,769,499(Cargill等人)中所描述类型的旋转导向钻井设备。
首先参照图5至6，示例性摆动钻头型旋转导向钻井设备(200)包括壳体(202)，该壳体具有外部壳体孔(204)和内部壳体孔(206)。轴(208)延伸穿过壳体孔(206)。轴(208)可相对于壳体(202)旋转。
在示例性摆动钻头型旋转导向设备(200)中，钻头(210)与轴(208)的远侧端部连接，并且钻柱(212)与轴(208)的近侧端部连接。钻柱(212)可包括钻柱连通系统(214)诸如随钻测量系统。
在示例性摆动钻头型旋转导向钻井设备(200)中，防旋转装置(216)邻近壳体(202)的近侧端部与壳体(202)连接或整合到壳体(202)中，并且近钻头稳定器(218)邻近壳体(202)的远侧端部与壳体(202)连接或整合到壳体(202)中。
在示例性摆动钻头型旋转导向钻井设备(200)中，使偏转机构(220)包含在壳体(202)中，该偏转机构可被致动以导致轴(208)的一部分在壳体孔(206)内径向偏转。
在示例性摆动钻头型旋转导向钻井设备(200)中，将下部焦点轴承(222)、下部旋转密封组合件(224)、上部轴承(226)和上部旋转密封组合件(228)定位在壳体孔(206)内以使轴(208)支撑在壳体(202)内并且在壳体(202)与轴(208)之间提供密封。
偏转机构(220)可包括任何能够导致轴(208)的该部分在壳体孔(206)内径向偏转的结构、装置或设备。轴(208)的该部分的径向偏转可导致轴(208)在壳体孔(206)内弯曲。另外或替代地，轴(208)的该部分的径向偏转可导致轴(208)铰接在壳体孔(206)，如果轴(208)包括接合部(未示出)的话，该接合部促进了这种铰接。
在任一种情况下，轴(208)的该部分通过偏转机构(220)实现的径向偏转导致轴(208)在壳体孔(206)内倾斜，由此使得轴(208)指向相对于壳体(202)的纵轴成一定角度的方向。
在图1和图5至6所示的示例性旋转导向钻井设备(200)中，由下部焦点轴承(222)调节轴(208)的倾斜，该下部焦点轴承充当轴(208)的支点。因此，轴(208)通过偏转机构(220)实现的径向偏转导致轴(208)在壳体孔(206)内相对于倾斜焦点(230)倾斜，该倾斜焦点表示轴(208)的倾斜中心。
在示例性旋转导向设备(200)中，由下部焦点轴承(222)提供倾斜焦点(230)。在其它设备中，倾斜焦点(230)可为表示轴(208)倾斜中心的任何实点或虚点。
再次参照图1，下部焦点轴承(222)被轴向定位在偏转机构(220)与下部旋转密封组合件(224)之间。由于下部焦点轴承(222)充当轴(208)的支点，因此偏转机构(220)的致动将导致轴(208)在壳体孔(206)内在下部旋转密封组合件(224)的轴向位置实现一定量的径向偏转，并且也导致轴(208)在壳体孔(206)内相对于倾斜焦点(230)在下部旋转密封组合件(224)的轴向位置实现一定量的倾斜。
轴(208)在下部旋转密封组合件(224)附近的径向偏转和倾斜可能会对常规旋转密封组合件的性能造成负面影响，这通常不能调节这样的径向偏转和倾斜。
根据本发明的旋转密封组合件的第一示例性实施方案在图1至3中进行描述以用作图5至6的示例性旋转导向钻井设备(200)中的下部旋转密封组合件(224)，并且在图5至6的上下文中进行描述，而不限制第一示例性实施方案在其它设备中和/或在其它构造中的潜在应用和使用。
参照图1至3，在第一示例性实施方案中，使下部旋转密封组合件(224)包含在壳体孔(206)内在壳体(202)与轴(208)之间的环形空间中。下部旋转密封组合件(224)具有前端(40)和尾端(42)。下部旋转密封组合件(224)的前端(40)与壳体(202)外部的流体(诸如钻井流体和钻孔流体)流体连通。下部旋转密封组合件(224)的尾端(42)与壳体(202)内的流体(诸如润滑油和润滑脂)流体连通。旋转导向钻井设备(200)可包括一个或多个压力补偿系统(未示出)，该一个或多个压力补偿系统用于使壳体(202)内的流体压力与壳体(202)外部的流体压力基本上均衡。
下部旋转密封组合件(224)包括密封承载体保持器(50)。密封承载体保持器(50)可被构造为单个部件或单个组件，也可包括多个部件或多个组件。
在第一示例性实施方案中，密封承载体保持器(50)包括前导密封承载体保持器组件(52)和拖尾密封承载体保持器组件(54)。在第一示例性实施方案中，前导密封承载体保持器组件(52)和拖尾密封承载体保持器组件(54)利用密封承载体保持器组件(52，54)之间的螺纹连接件(56)连接在一起。
在一些实施方案中，密封承载体保持器(50)可与壳体(202)连接以使得密封承载体保持器(50)并不相对于壳体(202)旋转。密封承载体保持器(50)可与壳体(202)以任何合适方式连接。
在第一示例性实施方案中，拖尾密封承载体保持器组件(54)和壳体(202)以拖尾密封承载体保持器组件(54)与壳体(202)之间的螺纹连接件(58)相连接，以使得密封承载体保持器(50)并不相对于壳体(202)旋转。
在其中密封承载体保持器(50)包括多个部件或多个组件的一些实施方案中，密封承载体保持器(50)的这些部件或组件可分别与壳体(202)相连接。
在一些实施方案中，可在密封承载体保持器(50)与壳体(202)之间提供密封件以在密封承载体保持器(50)与壳体(202)之间提供密封。
在第一示例性实施方案中，将密封承载体保持器密封件(60)插入拖尾密封承载体保持器组件(54)与壳体(202)之间以在密封承载体保持器(50)与壳体(202)之间提供密封。在第一示例性实施方案中，将密封承载体保持器密封件(60)提供作为金属-金属密封件。在其它实施方案中，密封承载体保持器密封件(60)(如果提供的话)可包括任何其它合适类型的密封件。
在第一示例性实施方案中，密封承载体保持器(50)界定包围轴(208)的空腔(70)。空腔(70)包括内部空腔表面(72)、前端空腔表面(74)和尾端空腔表面(76)。
在一些实施方案中，内部空腔表面(72)可通过密封承载体保持器(50)来提供。在一些实施方案中，内部空腔表面(72)可通过壳体(202)或通过介于前端空腔表面(74)与尾端空腔表面(76)之间的某个其它结构来提供。在第一示例性实施方案中，内部空腔表面(72)通过密封承载体保持器(50)来提供。
在一些实施方案中，密封承载体保持器(50)可能是可调的以改变前端空腔表面(74)与尾端空腔表面(76)之间的距离。
在第一示例性实施方案中，前导密封承载体组件(52)和拖尾密封承载体组件(54)可彼此相对移动，以使得密封承载体保持器(50)是可调的，以改变前端空腔表面(74)与尾端空腔表面(76)之间的距离。
更具体来说，在第一示例性实施方案中，可通过使密封承载体保持器组件(52，54)相对于彼此转动来利用密封承载体保持器组件(52，54)之间的螺纹连接件(56)调节前端空腔表面(74)与尾端空腔表面(76)之间的距离。在第一示例性实施方案中，可在界定于密封承载体保持器组件(52，54)的相邻表面之间的间隙(82)中插入一个或多个可选垫片(80)以限制密封承载体保持器组件(52，54)可朝向彼此推进的程度。
下部旋转密封组合件(224)进一步包括密封承载体(90)。密封承载体(90)可被构造成单个部件或单个组件，也可包括包括多个部件或多个组件。
在第一示例性实施方案中，密封承载体(90)包括外部密封承载体表面(92)、前端密封承载体表面(94)、尾端密封承载体表面(96)和内部密封承载体表面(98)。在第一示例性实施方案中，密封承载体(90)被定位在密封承载体保持器(50)的空腔(70)内并且由密封承载体保持器(50)保持，以使得密封承载体(90)包围轴(208)并且使得内部密封承载体表面(98)邻近轴(208)。
密封承载体保持器(50)和密封承载体(90)被布置成使得密封承载体(90)能够相对于密封承载体保持器(50)实现一定量的径向偏转和一定量的倾斜两者。
就这一点而言，在第一示例性实施方案中，在内部空腔表面(72)与外部密封承载体表面(92)之间界定密封承载体偏转空间(100)，以调节密封承载体(90)相对于密封承载体保持器(50)的径向偏转和/或偏斜。
另外，在第一示例性实施方案中，在前端空腔表面(74)与前端密封承载体表面(94)之间界定前导界面(102)并且在尾端空腔表面(76)与尾端密封承载体表面(96)之间界定拖尾界面(104)。前导界面(102)和拖尾界面(104)被配置成调节密封承载体(90)相对于密封承载体保持器(50)的倾斜。
在一些实施方案中，前导界面(102)和拖尾界面(104)可能垂直于从倾斜焦点(230)延伸出来的线。在一些实施方案中，前导界面(102)和拖尾界面(104)可以是弯曲形的。在一些实施方案中，前导界面(102)可位于离倾斜焦点(230)基本上恒定的距离处，并且拖尾界面(102)可位于离倾斜焦点(230)基本上恒定的距离处。
在第一示例性实施方案中，前导界面(102)为与倾斜焦点(230)偏离前导半径距离(110)的曲线，并且拖尾界面(104)为与倾斜焦点(230)偏离拖尾半径距离(112)的曲线。因此，在第一示例性实施方案中，前导界面(102)和拖尾界面(104)各自表示在倾斜焦点(230)处具有中心的圆弧。
密封承载体偏转空间(100)、前导界面(102)和拖尾界面(104)的组合使得密封承载体(90)能够相对于密封承载体保持器(50)实现一定量的径向偏转和一定量的倾斜。
将旋转轴密封件(120)插入密封承载体(90)与轴(208)之间，以在密封承载体(90)与轴(208)之间提供密封。旋转轴密封件(120)可包括任何一种或多种类型的和任何数量的合适旋转密封件，这些旋转密封件可以任何合适的配置进行布置。
在第一示例性实施方案中，旋转轴密封件(120)由密封承载体(90)承载或以其它方式与密封承载体(90)相关，并且可选耐磨套筒(122)被安装在轴(208)上邻近密封承载体(90)以使得旋转轴密封件(120)也插入在密封承载体(90)与耐磨套筒(122)之间。
在第一示例性实施方案中，旋转轴密封件(120)包括主旋转密封件(124)和旋转屏障密封件(126)。在第一示例性实施方案中，将旋转屏障密封件(126)定位在主旋转密封件(124)与前端密封承载体表面(94)之间。
在第一示例性实施方案中，主旋转密封件(124)包括由Kalsi Engineering,Inc.制造的KalsiTM水动力旋转密封件，并且旋转屏障密封件(126)包括唇形屏障，诸如由CDIEnergyProducts出售的A6RTM屏障密封件。
在第一示例性实施方案中，下部旋转密封组合件(224)进一步包括可选衬套(128)，该衬套插入在密封承载体(90)与轴(208)之间。衬套(128)可有助于维持密封承载体(90)与轴(208)之间的同心度。在其它实施方案中，可省略衬套(128)，也可提供超过一个衬套(128)。
将密封承载体密封件(140)插入密封承载体保持器(50)与密封承载体(90)之间，以在密封承载体保持器(50)与密封承载体(90)之间提供密封。密封承载体密封件(140)可包括任何一种类型或多种类型的和任何数量的合适密封件，这些密封件可以任何合适的配置进行布置。
在第一示例性实施方案中，密封承载体密封件(140)包括插入在前端空腔表面(74)与前端密封承载体表面(94)之间的前导密封承载体密封件(142)和插入在尾端空腔表面(76)与尾端密封承载体表面(96)之间的拖尾密封承载体密封件(144)。
在第一示例性实施方案中，拖尾密封承载体密封件(144)的功能可能是帮助防止密封承载体(90)相对于密封承载体保持器(50)发生相当大的旋转。
在第一示例性实施方案中，前导密封承载体密封件(142)在下部旋转密封组合件(224)与壳体(202)外部的流体之间提供密封。拖尾密封承载体密封件(144)在下部旋转密封组合件(224)与壳体(202)内的流体之间提供密封，并且在壳体(202)的外部与壳体(202)的内部之间提供备用密封。
在第一示例性实施方案中，前导密封承载体密封件(142)为与密封承载体保持器(50)相关的法兰密封件，并且拖尾密封承载体密封件(144)为与密封承载体保持器(50)相关的法兰密封件。
在第一示例性实施方案中，前导密封承载体密封件(142)和拖尾密封承载体密封件(144)需要与密封承载体(90)存在一定量的接合力以在密封承载体保持器(50)与密封承载体(90)之间提供有效密封。
在第一示例性实施方案中，可通过使密封承载体保持器组件(52，54)相对于彼此转动来利用密封承载体保持器组件(52，54)之间的螺纹连接件(56)调节前端空腔表面(74)与尾端空腔表面(76)之间的距离而提供这种接合力。随后可将合适数量的垫片(80)插入密封承载体保持器组件(52，54)之间的间隙(82)中以维持空腔表面(74，76)之间的所需距离。
在一些实施方案中，下部旋转密封组合件(224)可进一步包括用于阻止密封承载体(90)相对于密封承载体保持器(50)旋转的装置。如果提供的话，该用于阻止旋转的装置可包括任何适用于防止密封承载体保持器(50)和密封承载体(90)发生相当大的相对旋转的结构、装置或设备。
在第一示例性实施方案中，密封承载体密封件(142，144)与密封承载体(90)之间的接合力可有助于降低由于旋转轴密封件(120)与耐磨套筒(122)之间的接合而导致的密封承载体(90)随轴(208)旋转的趋势。在第一示例性实施方案中，这个接合力可能并不足以防止密封承载体(90)相对于密封承载体保持器(50)发生相当大的旋转。
因此，在第一示例性实施方案中，下部旋转密封组合件(224)包括抗旋转装置(150)。在第一示例性实施方案中，抗旋转装置(150)包括以螺纹方式承载在密封承载体保持器(50)上的防旋转销(152)和由密封承载体(90)界定的防旋转槽(154)。在将密封承载体保持器(50)和密封承载体(90)组装在一起时，可将防旋转销(152)拧入密封承载体保持器以使得防旋转销(152)延伸进入防旋转槽(154)，由此防止密封承载体(90)相对于密封承载体保持器(50)发生任何相当大的旋转。
在其它实施方案中，如果可由旋转密封组合件的其它组件针对密封承载体(90)相对于密封承载体保持器(50)的旋转提供充分的阻力，那么可省略抗旋转装置(150)和/或拖尾密封承载体密封件(144)。
在图4中显示根据本发明的旋转密封组合件的第二示例性实施方案。旋转密封组合件的第二示例性实施方案可取代旋转密封组合件的第一示例性实施方案用作图5至6所示的示例性旋转导向钻井设备中的下部旋转密封组合件(224)，并且在图5至6的上下文中进行描述，而不限制第二示例性实施方案在其它设备中和/或以其它配置的潜在应用和使用。
旋转密封组合件的第二示例性实施方案的描述限于第二示例性实施方案与第一示例性实施方案之间的差异。
在第二示例性实施方案中，密封承载体保持器(50)可与壳体(202)以任何合适方式连接，以使得密封承载体保持器(50)并不相对于壳体(202)旋转，在拖尾密封承载体保持器组件(54)与壳体(202)之间包括(作为非限制性示例)螺纹连接件(未示出)。
在第二示例性实施方案中，将密封承载体保持器密封件(60)插入拖尾密封承载体保持器组件(54)与壳体(202)之间以在密封承载体保持器(50)与壳体(202)之间提供密封。密封承载体保持器密封件(60)可包括任何合适的密封件。在第二示例性实施方案中，密封承载体保持器密封件(60)包括两个O型环密封件。
在第二示例性实施方案中，密封承载体保持器(50)是可调的以改变前导密封空腔表面(74)与拖尾密封空间表面(76)之间的距离。
在第二示例性实施方案中，前导密封承载体保持器组件(52)和拖尾密封承载体保持器组件(54)可彼此相对移动，以使得密封承载体保持器(50)是可调的以改变前端空腔表面(74)与后端空腔表面(76)之间的距离。
更具体来说，在第二示例性实施方案中，前导密封承载体保持器组件(52)和拖尾密封承载体保持器组件(54)利用螺纹螺栓(160)连接在一起，该螺纹螺栓与拖尾密封承载体保持器组件(54)中的螺纹接合，并且可用于通过收紧或放松螺栓(160)来改变前端空腔表面(74)与后端空腔表面(76)之间的距离。在第二示例性实施方案中，可选间隔管(162)可包围螺栓(160)并且跨越界定于密封承载体保持器组件(52，54)的相邻表面之间的间隙(82)以限制密封承载体保持器组件(52，54)可朝向彼此推进的程度。
在第二示例性实施方案中，旋转轴密封件(120)由密封承载体(90)承载或以其它方式与密封承载体(90)相关并且插入在密封承载体(90)与轴(208)之间。在第二示例性实施方案中，省略第一示例性实施方案的耐磨套筒(122)，以使得旋转轴密封件(120)与轴(208)直接接触。
在第二示例性实施方案中，旋转轴密封件(120)包括定位在两个衬套(172)之间的单个旋转密封件(170)。在第二示例性实施方案中，单个旋转密封件(170)包括由KalsiEngineering,Inc.制造的KalsiTM水动力旋转密封件。单个旋转密封件(170)任一侧上的衬套(172)有助于维持密封承载体(90)与轴(208)之间的同心度，并且有助于在密封承载体(90)相对于密封承载体保持器(50)偏转和倾斜时，维持单个旋转密封件(170)与轴(208)之间的接合。
在第二示例性实施方案中，密封承载体密封件(140)包括波纹管式密封件(180)，该波纹管式密封件在密封承载体保持器(50)的空腔(70)内在拖尾密封承载体保持器组件(54)与外部密封承载体表面(92)之间延伸。波纹管式密封件(180)利用装配件(182)紧固到拖尾密封承载体保持器组件(54)和外部密封承载体表面(92)。
波纹管式密封件(180)和装配件(182)可包括任何合适类型的波纹管式密封件和兼容的装配件，并且可由任何合适的材料构成。在第二示例性实施方案中，波纹管式密封件(180)为金属波纹管式密封件。
在第二示例性实施方案中，并未在前端空腔表面(74)与前端密封承载体表面(94)之间提供任何密封，并且未在尾端空腔表面(76)与尾端密封承载体表面(96)之间提供任何密封。因此，在前端表面(74，94)或尾端表面(76，96)处并不需要任何量的接合力来促进在这些表面处形成有效密封。
因此，在第二示例性实施方案中，抗旋转装置(150)与密封承载体保持器(50)和密封承载体(90)相关。在第二示例性实施方案中，抗旋转装置(150)包括使波纹管式密封件(180)紧固到拖尾密封承载体保持器组件(54)的装配件(182)和由密封承载体(90)界定的防旋转槽(154)。在将密封承载体保持器(50)和密封承载体(90)组装在一起时，可将波纹管式密封件(180)紧固到拖尾密封承载体保持器组件(54)以使得装配件(182)延伸进入防旋转槽(154)，由此防止密封承载体(90)相对于密封承载体保持器(50)发生任何相当大的旋转。
可以看出，通过本发明的旋转密封组合件的任何和全部实施方案来调节轴(208)相对于壳体(202)的径向偏转和/或倾斜量。当轴(208)相对于壳体(202)旋转和/或倾斜时，密封承载体(90)相对于密封承载体保持器(50)偏转和倾斜，同时维持旋转密封组合件的密封能力。
在本文献中，词语“包括”以其非限制性意义使用，意味着包括该词语后面的项，但是并不排除未具体提及的项。当用不定冠词“一/一个”引用元件时，并不排除存在超过一个元件的可能性，除非上下文清楚地要求有且仅有一个元件。

Claims (17)

1.一种用于调节径向偏转和倾斜的设备，所述设备包括具有壳体孔的壳体、可旋转地延伸穿过所述壳体孔的轴、偏转机构、焦点轴承、旋转密封组合件，其中所述轴能够在所述壳体孔内实现一定量的径向偏转并在所述壳体孔内相对于倾斜焦点实现一定量的倾斜，所述旋转密封组合件被包含在所述壳体孔，所述偏转机构促使所述轴在所述壳体孔内径向偏转，所述焦点轴承调节所述轴在所述壳体孔内的倾斜，所述焦点轴承被轴向定位在所述偏转机构与所述旋转密封组合件之间，所述倾斜焦点由所述焦点轴承提供，所述旋转密封组合件包括：
(a)密封承载体保持器，所述密封承载体保持器与所述壳体连接以使得所述密封承载体保持器并不相对于所述壳体旋转，其中所述密封承载体保持器界定包围所述轴的空腔；
(b)密封承载体，所述密封承载体在所述密封承载体保持器的所述空腔内，其中所述密封承载体能够相对于所述密封承载体保持器实现一定量的径向偏转和一定量的倾斜，并且其中所述密封承载体由所述密封承载体保持器保持以使得阻止所述密封承载体相对于所述密封承载体保持器的旋转；
(c)旋转轴密封件，所述旋转轴密封件由所述密封承载体承载在所述密封承载体与所述轴之间；以及
(d)密封承载体密封件，所述密封承载体密封件插入在所述密封承载体保持器与所述密封承载体之间；
其中所述密封承载体保持器的所述空腔包括内部空腔表面、前端空腔表面和尾端空腔表面，其中所述密封承载体包括外部密封承载体表面、前端密封承载体表面和尾端密封承载体表面，其中密封承载体偏转空间界定在所述内部空腔表面与所述外部密封承载体表面之间，其中前导界面界定在所述前端空腔表面与所述前端密封承载体表面之间，并且其中拖尾界面界定在所述尾端空腔表面与所述尾端密封承载体表面之间，其中所述前导界面为与所述倾斜焦点偏离前导半径距离的曲线，并且其中所述拖尾界面为与所述倾斜焦点偏离拖尾半径距离的曲线，因此所述前导界面和所述拖尾界面各自表示在倾斜焦点处具有中心的圆弧。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述密封承载密封件包括插入在所述前端空腔表面与所述前端密封承载体表面之间的前导密封承载体密封件。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述前导密封承载体密封件是与所述密封承载体保持器相关的法兰密封件。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述密封承载体密封件包括插入在所述尾端空腔表面与所述尾端密封承载体表面之间的拖尾密封承载体密封件。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述拖尾密封承载体密封件是与所述密封承载体保持器相关的法兰密封件。
6.如权利要求2所述的设备，其中所述密封承载体密封件包括插入在所述尾端空腔表面与所述尾端密封承载体表面之间的拖尾密封承载体密封件。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述前导密封承载体密封件是与所述密封承载体保持器相关的法兰密封件并且其中所述拖尾密封承载体密封件是与所述密封承载体保持器相关的法兰密封件。
8.如权利要求1所述的设备，其中所述密封承载体保持器是可调节的以便改变所述前端空腔表面与所述尾端空腔表面之间的距离。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述密封件载体保持器包括前导密封承载体保持器组件和拖尾密封承载体保持器组件并且其中所述前导密封承载体保持器组件和所述拖尾密封承载体保持器组件可相对彼此移动以便改变所述前端空腔表面与所述尾端空腔表面之间的所述距离。
10.如权利要求1所述的设备，其还包括插入在所述密封承载体保持器与所述壳体之间的密封承载体保持器密封件。
11.如权利要求1所述的设备，其还包括与所述密封承载体保持器和所述密封承载体相关的抗旋转装置，用于阻止所述密封承载体相对于所述密封承载体保持器的旋转。
12.如权利要求1所述的设备，其中所述旋转轴密封件包括主旋转密封件和旋转屏障密封件，其中所述旋转屏障密封件在所述主旋转密封件与所述前端密封承载体表面之间。
13.如权利要求12所述的设备，其还包括插入在所述密封承载体与所述轴之间的至少一个衬套。
14.如权利要求1所述的设备，其中所述设备是用于钻出钻孔的设备。
15.如权利要求1所述的设备，其中所述设备是旋转导向钻井设备。
16.如权利要求1所述的设备，其中所述设备是摆动钻头型旋转导向钻井设备。
17.如权利要求16所述的设备，其中所述旋转密封组合件是所述摆动钻头型旋转导向钻井设备中的下部旋转密封组合件，并且其中所述下部旋转密封组合件邻近所述壳体的远端。
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