CN111827883B - 一种旋转导向工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转导向工具，其特征在于包括:上主轴、上轴承内套、上轴承外套、支撑环、弹簧、外筒、滑动套、外推靠总成、外推靠总成盖板、电磁铁、控制电路、柱塞泵、电磁换向阀、油囊、万向轴、内推靠总成盖板、内推靠总成、下轴承外套、下轴承内套和下主轴力，本发明采用液压系统控制下主轴的角度和方位，控制精度高，利用电磁铁加滑动套，实现外筒和上主轴离合与井壁支撑联动控制，结构紧凑，使用寿命长，本发明内推靠总成和万向轴的接触部分采用圆弧面接触，增加受力面，万向轴和下主轴的运动更加平稳。

Description

一种旋转导向工具

技术领域

本发明涉及油气井钻探技术领域，更具体地讲，涉及一种井下导向钻井工具。

背景技术

随着常规油气资源的不断开发，常规油气资源逐渐减少，油气开采向页岩气、致密气等非常规资源发展，为降低钻井成本给常规资源开采多采用丛式平台加水平井方式开采。在丛式水平井钻井过程中，井眼轨迹控制难度大、水平段摩阻扭矩达，钻井周期长，很大程度上制约了非常规油气资源开发进程，旋转导向工具通过实时监测井下钻井参数，能够实时调节钻柱工具面和方位，保证钻头能够朝着目标层位钻进，作业效率高，为钻井节约大量周期，是实现非常规资源高效开发的有效手段。

如申请号为CN200780019637.3，名称为旋转导向工具的发明专利，其公开了一种旋转导向工具，其适于安装在井下钻井设备中用于调整所述设 备的钻井方向，所述旋转导向工具包括： 管状外壳； 至少一个导向推动器，所述导向推动器可滑动地安装在所述外壳上， 以在伸出位置和退回位置之间移动，处于所述伸出位置时导向推动器与通 过钻井设备形成的井筒壁接合，处于所述退回位置时导向推动器不与所述 井筒壁接合； 管状套筒，所述管状套筒安装在所述外壳内，并以其第一和第二端连 接在钻柱上，以向钻头传递旋转驱动力，其中所述套筒限定向钻头输送钻 井液的通路； 压力腔，所述压力腔限定在所述套筒和外壳之间，并与至少一个所述 导向推动器连通，以使所述导向推动器从其退回位置移至伸出位置；和 活塞，所述活塞可滑动地安装在所述管状套筒中，并借助钻井液压力 的预定变化在第一轴向位置和第二轴向位置之间的移动，处于所述第一轴 向位置时套筒的内部与压力腔直接连通，从而使至少一个所述导向推动器 移至其伸出位置而与井筒壁接合并调整钻井设备的钻井方向，处于所述第 二轴向位置时，套筒的内部不与压力腔直接连通，从而防止一个或每个所 述导向推动器移至其伸出位置。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种旋转导向工具。

一种旋转导向工具，其特征在于包括:上主轴、上轴承内套、上轴承外套、支撑环、弹簧、外筒、滑动套、外推靠总成、外推靠总成盖板、电磁铁、控制电路、柱塞泵、电磁换向阀、油囊、万向轴、内推靠总成盖板、内推靠总成、下轴承外套、下轴承内套和下主轴，所述上主轴上部的台阶面安装上轴承内套，所述上轴承内套的下方设置有滑动套，所述上主轴的下部与万向轴连接，所述万向轴下端通过螺纹与下主轴相连，所述下主轴台阶面上设置有下轴承内套，所述外筒的上端面通过螺纹设置有上轴承外套，所述外筒的下端面通过螺纹安装上轴承外套，所述上主轴、万向轴和下主轴穿过整个外筒，通过上轴承内套、上轴承外套和下轴承外套和下轴承内套组成与外筒的相对转动的轴承系统，所述外筒的上部内台阶面的孔内设置有电磁铁，所述电磁铁上方滑动套，所述滑动套上方设置有弹簧和支撑环，所述支撑环上端通过上轴承外套固定，外推靠总成通过外推靠总成盖板安装在外筒上。

所述旋转导向工具还包括：控制电路、柱塞泵、电磁换向阀和油囊，所述外筒的中部设置上下分布的两个槽，所述控制电路设置在上端的槽内部，所述柱塞泵、电磁换向阀和油囊设置在下方的槽内部。

所述外推靠总成的内端滚轮与滑动套上有凹槽接触。

所述电磁铁用于推定滑动套向上运动。

所述控制电路用于控制柱塞泵的开启关闭和电磁换向阀的换向。

所述凹槽接触的位置变化可使外推靠总成伸出长度发生变化。

所述外筒的下部安装有3个内推靠总成，内推靠总成伸出的支撑块与万向轴接触，所述内推靠总成上设置有用于密封保护内推靠总成的内推靠总成盖板。

所述的旋转导向工具在工作时，若不需要导向钻进，控制电路控制电磁铁通电，推动滑动套向上运动，滑动套的内花键与上主轴的外花键接触，上主轴和外筒称为一体，可一起转动，同时由于滑动套上有凹槽，外推靠总成在弹簧弹力作用下，顺着凹槽的轨迹，向内运动，外推靠总成全部收回到外筒内。

当需要导向钻进时，电磁铁断电，在弹簧弹力作用下，滑动套向下运动，与上主轴分离，同时外推靠总成顺着凹槽的轨迹，开始压缩弹簧，使外推靠总成向外伸出支撑到井壁上。上主轴高速转动时，外筒由于井壁支撑不转动或以很小速度转动。

当需要调整旋转导向工具的工具面时，控制电路控制柱塞泵动作，将油囊中的液压油泵入到内推靠总成内外液缸，通过控制进入液缸的压力使内推靠总成伸出长度不同，使万向轴向不同方向偏转，从而控制下主轴的工具面方向。当工具面调整到位后，电磁换向阀动作关闭流道，实现下主轴的方向锁定。

滑动套在电磁铁和弹簧的作用下可沿上主轴上下运动，实现外筒与上主轴的离合。

滑动套在实现外筒与上主轴的离合的同时，能够自动控制外推靠总成的伸出和收回，实现井壁的支撑和不支撑。

上主轴和下主轴通过万向轴连接，改变万向轴到内推靠总成的距离可调节工具的造斜能力，同时增加万向轴和外筒之间的间隙，也可是下主轴偏转更大角度，提高工具造斜率。

内推靠总成和万向轴的接触部分采用圆弧面接触，增加受力面，万向轴和下主轴的运动更加平稳。

本发明的有益效果：

1.本发明采用液压系统控制下主轴的角度和方位，控制精度高。

2.本发明外推靠总成各方向受力相同，可使工具在井眼中居中，降低卡钻风险。

3.本发明下主轴的支点距离钻头近，旋转导向的造斜能力高。

4.本发明利用电磁铁加滑动套，实现外筒和上主轴离合与井壁支撑联动控制，结构紧凑，使用寿命长。

5.本发明内推靠总成和万向轴的接触部分采用圆弧面接触，增加受力面，万向轴和下主轴的运动更加平稳。

6.本发明上主轴和下主轴通过万向轴连接，改变万向轴到内推靠总成的距离可调节工具的造斜能力，同时增加万向轴和外筒之间的间隙，也可是下主轴偏转更大角度，提高工具造斜率。

附图标记

1、主轴，2、上轴承内套，3、上轴承外套，4、支撑环，5、弹簧，6、外筒，7、滑动套，8、外推靠总成，9、外推靠总成盖板，10、电磁铁，11、控制电路，12、柱塞泵，13、电磁换向阀，14、油囊，15、万向轴，16、内推靠总成盖板，17、内推靠总成，18、下轴承外套，19、下轴承内套，20、下主轴，101、第一内推靠总成外液缸，102、第一内推靠总成内液缸，103、第二内推靠总成外液缸，104、第二内推靠总成内液缸，105、第三内推靠总成外液缸，106、第三内推靠总成内液缸。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明图1中的I部分放大图；

图3为本发明图1中的Ⅱ部分放大图；

图4为本发明图1中的A-A截面图；

具体实施方式：

现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实时方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐述本发明的原理和精神，而非限制本发明的范围。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其他各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

如图1-4

实施例1：

一种旋转导向工具，其特征在于包括:上主轴1、上轴承内套2、上轴承外套3、支撑环4、弹簧5、外筒6、滑动套7、外推靠总成8、外推靠总成盖板9、电磁铁10、控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13、油囊14、万向轴15、内推靠总成盖板16、内推靠总成17、下轴承外套18、下轴承内套19和下主轴20，所述上主轴1上部的台阶面安装上轴承内套2，所述上轴承内套2的下方设置有滑动套7，所述上主轴1的下部与万向轴15连接，所述万向轴15下端通过螺纹与下主轴20相连，所述下主轴20台阶面上设置有下轴承内套19，所述外筒6的上端面通过螺纹设置有上轴承外套3，所述外筒6的下端面通过螺纹安装上轴承外套3，所述上主轴1、万向轴15和下主轴20穿过整个外筒6，通过上轴承内套2、上轴承外套3和下轴承外套18和下轴承内套19组成与外筒6的相对转动的轴承系统，所述外筒6的上部内台阶面的孔内设置有电磁铁10，所述电磁铁10上方滑动套7，所述滑动套7上方设置有弹簧5和支撑环4，所述支撑环4上端通过上轴承外套3固定，外推靠总成8通过外推靠总成盖板9安装在外筒6上。

实施例2：

一种旋转导向工具，其特征在于包括:上主轴1、上轴承内套2、上轴承外套3、支撑环4、弹簧5、外筒6、滑动套7、外推靠总成8、外推靠总成盖板9、电磁铁10、控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13、油囊14、万向轴15、内推靠总成盖板16、内推靠总成17、下轴承外套18、下轴承内套19和下主轴20，所述上主轴1上部的台阶面安装上轴承内套2，所述上轴承内套2的下方设置有滑动套7，所述上主轴1的下部与万向轴15连接，所述万向轴15下端通过螺纹与下主轴20相连，所述下主轴20台阶面上设置有下轴承内套19，所述外筒6的上端面通过螺纹设置有上轴承外套3，所述外筒6的下端面通过螺纹安装上轴承外套3，所述上主轴1、万向轴15和下主轴20穿过整个外筒6，通过上轴承内套2、上轴承外套3和下轴承外套18和下轴承内套19组成与外筒6的相对转动的轴承系统，所述外筒6的上部内台阶面的孔内设置有电磁铁10，所述电磁铁10上方滑动套7，所述滑动套7上方设置有弹簧5和支撑环4，所述支撑环4上端通过上轴承外套3固定，外推靠总成8通过外推靠总成盖板9安装在外筒6上。

所述旋转导向工具还包括：控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14，所述外筒6的中部设置上下分布的两个槽，所述控制电路11设置在上端的槽内部，所述柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14设置在下方的槽内部。

所述外推靠总成8的内端滚轮与滑动套7上有凹槽接触。

所述电磁铁10用于推定滑动套7向上运动。

所述外筒6的下部安装有3个内推靠总成17，内推靠总成17伸出的支撑块与万向轴15接触，所述内推靠总成17上设置有用于密封保护内推靠总成17的内推靠总成盖板16。

实施例3：

一种旋转导向工具，其特征在于包括:上主轴1、上轴承内套2、上轴承外套3、支撑环4、弹簧5、外筒6、滑动套7、外推靠总成8、外推靠总成盖板9、电磁铁10、控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13、油囊14、万向轴15、内推靠总成盖板16、内推靠总成17、下轴承外套18、下轴承内套19和下主轴20，所述上主轴1上部的台阶面安装上轴承内套2，所述上轴承内套2的下方设置有滑动套7，所述上主轴1的下部与万向轴15连接，所述万向轴15下端通过螺纹与下主轴20相连，所述下主轴20台阶面上设置有下轴承内套19，所述外筒6的上端面通过螺纹设置有上轴承外套3，所述外筒6的下端面通过螺纹安装上轴承外套3，所述上主轴1、万向轴15和下主轴20穿过整个外筒6，通过上轴承内套2、上轴承外套3和下轴承外套18和下轴承内套19组成与外筒6的相对转动的轴承系统，所述外筒6的上部内台阶面的孔内设置有电磁铁10，所述电磁铁10上方滑动套7，所述滑动套7上方设置有弹簧5和支撑环4，所述支撑环4上端通过上轴承外套3固定，外推靠总成8通过外推靠总成盖板9安装在外筒6上。

所述旋转导向工具还包括：控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14，所述外筒6的中部设置上下分布的两个槽，所述控制电路11设置在上端的槽内部，所述柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14设置在下方的槽内部。

所述控制电路11用于控制柱塞泵12的开启关闭和电磁换向阀13的换向。

所述凹槽接触的位置变化可使外推靠总成8伸出长度发生变化。

所述外筒6的下部安装有3个内推靠总成17，内推靠总成17伸出的支撑块与万向轴15接触，所述内推靠总成17上设置有用于密封保护内推靠总成17的内推靠总成盖板16。

实施例4：

一种旋转导向工具，其特征在于包括:上主轴1、上轴承内套2、上轴承外套3、支撑环4、弹簧5、外筒6、滑动套7、外推靠总成8、外推靠总成盖板9、电磁铁10、控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13、油囊14、万向轴15、内推靠总成盖板16、内推靠总成17、下轴承外套18、下轴承内套19和下主轴20，所述上主轴1上部的台阶面安装上轴承内套2，所述上轴承内套2的下方设置有滑动套7，所述上主轴1的下部与万向轴15连接，所述万向轴15下端通过螺纹与下主轴20相连，所述下主轴20台阶面上设置有下轴承内套19，所述外筒6的上端面通过螺纹设置有上轴承外套3，所述外筒6的下端面通过螺纹安装上轴承外套3，所述上主轴1、万向轴15和下主轴20穿过整个外筒6，通过上轴承内套2、上轴承外套3和下轴承外套18和下轴承内套19组成与外筒6的相对转动的轴承系统，所述外筒6的上部内台阶面的孔内设置有电磁铁10，所述电磁铁10上方滑动套7，所述滑动套7上方设置有弹簧5和支撑环4，所述支撑环4上端通过上轴承外套3固定，外推靠总成8通过外推靠总成盖板9安装在外筒6上。

所述旋转导向工具还包括：控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14，所述外筒6的中部设置上下分布的两个槽，所述控制电路11设置在上端的槽内部，所述柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14设置在下方的槽内部。

所述外推靠总成8的内端滚轮与滑动套7上有凹槽接触。

所述电磁铁10用于推定滑动套7向上运动。

所述外筒6的下部安装有3个内推靠总成17，内推靠总成17伸出的支撑块与万向轴15接触，所述内推靠总成17上设置有用于密封保护内推靠总成17的内推靠总成盖板16。

实施例5：

一种旋转导向工具，其特征在于包括:上主轴1、上轴承内套2、上轴承外套3、支撑环4、弹簧5、外筒6、滑动套7、外推靠总成8、外推靠总成盖板9、电磁铁10、控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13、油囊14、万向轴15、内推靠总成盖板16、内推靠总成17、下轴承外套18、下轴承内套19和下主轴20，所述上主轴1上部的台阶面安装上轴承内套2，所述上轴承内套2的下方设置有滑动套7，所述上主轴1的下部与万向轴15连接，所述万向轴15下端通过螺纹与下主轴20相连，所述下主轴20台阶面上设置有下轴承内套19，所述外筒6的上端面通过螺纹设置有上轴承外套3，所述外筒6的下端面通过螺纹安装上轴承外套3，所述上主轴1、万向轴15和下主轴20穿过整个外筒6，通过上轴承内套2、上轴承外套3和下轴承外套18和下轴承内套19组成与外筒6的相对转动的轴承系统，所述外筒6的上部内台阶面的孔内设置有电磁铁10，所述电磁铁10上方滑动套7，所述滑动套7上方设置有弹簧5和支撑环4，所述支撑环4上端通过上轴承外套3固定，外推靠总成8通过外推靠总成盖板9安装在外筒6上。

所述旋转导向工具还包括：控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14，所述外筒6的中部设置上下分布的两个槽，所述控制电路11设置在上端的槽内部，所述柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14设置在下方的槽内部。

所述外推靠总成8的内端滚轮与滑动套7上有凹槽接触。

所述电磁铁10用于推定滑动套7向上运动。

所述控制电路11用于控制柱塞泵12的开启关闭和电磁换向阀13的换向。

实施例6：

一种旋转导向工具，其特征在于包括:上主轴1、上轴承内套2、上轴承外套3、支撑环4、弹簧5、外筒6、滑动套7、外推靠总成8、外推靠总成盖板9、电磁铁10、控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13、油囊14、万向轴15、内推靠总成盖板16、内推靠总成17、下轴承外套18、下轴承内套19和下主轴20，所述上主轴1上部的台阶面安装上轴承内套2，所述上轴承内套2的下方设置有滑动套7，所述上主轴1的下部与万向轴15连接，所述万向轴15下端通过螺纹与下主轴20相连，所述下主轴20台阶面上设置有下轴承内套19，所述外筒6的上端面通过螺纹设置有上轴承外套3，所述外筒6的下端面通过螺纹安装上轴承外套3，所述上主轴1、万向轴15和下主轴20穿过整个外筒6，通过上轴承内套2、上轴承外套3和下轴承外套18和下轴承内套19组成与外筒6的相对转动的轴承系统，所述外筒6的上部内台阶面的孔内设置有电磁铁10，所述电磁铁10上方滑动套7，所述滑动套7上方设置有弹簧5和支撑环4，所述支撑环4上端通过上轴承外套3固定，外推靠总成8通过外推靠总成盖板9安装在外筒6上。

所述旋转导向工具还包括：控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14，所述外筒6的中部设置上下分布的两个槽，所述控制电路11设置在上端的槽内部，所述柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14设置在下方的槽内部。

所述外推靠总成8的内端滚轮与滑动套7上有凹槽接触。

所述电磁铁10用于推定滑动套7向上运动。

所述控制电路11用于控制柱塞泵12的开启关闭和电磁换向阀13的换向。

所述凹槽接触的位置变化可使外推靠总成8伸出长度发生变化。

实施例7：

一种旋转导向工具，其特征在于包括:上主轴1、上轴承内套2、上轴承外套3、支撑环4、弹簧5、外筒6、滑动套7、外推靠总成8、外推靠总成盖板9、电磁铁10、控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13、油囊14、万向轴15、内推靠总成盖板16、内推靠总成17、下轴承外套18、下轴承内套19和下主轴20，所述上主轴1上部的台阶面安装上轴承内套2，所述上轴承内套2的下方设置有滑动套7，所述上主轴1的下部与万向轴15连接，所述万向轴15下端通过螺纹与下主轴20相连，所述下主轴20台阶面上设置有下轴承内套19，所述外筒6的上端面通过螺纹设置有上轴承外套3，所述外筒6的下端面通过螺纹安装上轴承外套3，所述上主轴1、万向轴15和下主轴20穿过整个外筒6，通过上轴承内套2、上轴承外套3和下轴承外套18和下轴承内套19组成与外筒6的相对转动的轴承系统，所述外筒6的上部内台阶面的孔内设置有电磁铁10，所述电磁铁10上方滑动套7，所述滑动套7上方设置有弹簧5和支撑环4，所述支撑环4上端通过上轴承外套3固定，外推靠总成8通过外推靠总成盖板9安装在外筒6上。

所述旋转导向工具还包括：控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14，所述外筒6的中部设置上下分布的两个槽，所述控制电路11设置在上端的槽内部，所述柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14设置在下方的槽内部。

所述外推靠总成8的内端滚轮与滑动套7上有凹槽接触。

所述电磁铁10用于推定滑动套7向上运动。

所述控制电路11用于控制柱塞泵12的开启关闭和电磁换向阀13的换向。

所述凹槽接触的位置变化可使外推靠总成8伸出长度发生变化。

所述外筒6的下部安装有3个内推靠总成17，内推靠总成17伸出的支撑块与万向轴15接触，所述内推靠总成17上设置有用于密封保护内推靠总成17的内推靠总成盖板16。

实施例8：

所述旋转导向工具包括：上主轴1、上轴承内套2、上轴承外套3、支撑环4、弹簧5、外筒6、滑动7、外推靠总成8、外推靠总成盖板9、电磁铁10、控制电路11、柱塞泵12、电磁换向阀13、油囊14、万向轴15、内推靠总成盖板16、内推靠总成17、下轴承外套18、下轴承内19和下主轴20。

上主轴1上部的台阶面安装上轴承内套2，上轴承内套2的下方安装滑动套7，上主轴1的下部连接万向轴15，万向轴15下端通过螺纹与下主轴20相连，下主轴20台阶面上安装下轴承内套19；外筒6的上端面通过螺纹安装上轴承外套3，下端面通过螺纹安装上轴承外套19，上主轴1、万向轴15和下主轴20穿过整个外筒6，通过上轴承内套2、上轴承外套3和下轴承外套18、下轴承内套19组成的轴承系统，实现与外筒6的相对转动；外筒6的上部内台阶面的孔内安装有电磁铁10，电磁铁10上方为滑动套7，滑动套7的上方为弹簧5和支撑环4，支撑环4上端通过轴承外套3固定，电磁铁可推定滑动套向上运动，外推靠总成8安装在外筒6上，通过外推靠总成盖板9固定，外推靠总成8的内端滚轮与滑动套7上有凹槽接触，凹槽在滑动套的外表面上，凹槽面上是一个锥面，滑动套7只能沿轴向运动，外推靠总成8只能沿径向运动。

滑动套7在弹簧5弹力作用下一开始是在下端，电磁铁10处于断电状态，电磁铁10的推力杆处于收回状态。当电磁铁10通电时或逐渐增加电压时，电磁铁的推力杆伸出，推动滑动套7向上运动，由于滑动套7的外表面有凹槽，外推靠总成8的滚轮与凹槽的锥面接触。在外推靠总成8的弹簧弹力作用下，外推靠总成8会向内移动，推靠总成8处于收回状态。

当电磁铁10断电或者输出电压逐渐减小，电磁铁上的推力杆向上的推力逐渐减小，滑动套7在弹簧5的作用下逐渐向下运动，同时在锥面推力作用下，外推靠总成8会向外移动，推靠总成8处于伸出状态，可以和井壁产生摩擦，使外筒6和上主轴1产生相对运动。

凹槽位置变化可使外推靠总成8伸出长度发生变化；外筒6的外侧开有两个槽，上方的槽安装有控制电路11，下方的槽安装有柱塞泵12、电磁换向阀13和油囊14，控制电路11可控制柱塞泵12的开启关闭和电磁换向阀13的换向；外筒6的下部安装有3个内推靠总成17，内推靠总成17伸出的支撑块与万向轴15接触，可推动万向轴15角度和方位发生变化，内推靠总成17通过内推靠总成盖板16进行密封保护。

控制电路的工作方式：1.控制电磁铁通电或断电，使电磁铁工作在不同的状态，在第一点里面已经阐述了；2.控制柱塞泵12的开关和控制电磁换向阀13动作。当需要内推靠总成17的活塞运动时，控制电路才会控制柱塞泵12开启，从油囊14中抽出液压油，通过电磁换向阀13后进入内推靠总成17的液缸中。当需要反向推动内推靠总成17的活塞时，控制电路11给一个信号使电磁换向阀13换向，改变油路，内推靠总成17的活塞反向运动。

所述的旋转导向工具在工作时，若不需要导向钻进，控制电路11控制电磁铁10通电，推动滑动套7向上运动，滑动套7的内花键与上主轴1的外花键接触，上主轴1和外筒6称为一体，可一起转动。

同时由于滑动套7上有凹槽，外推靠总成8在弹簧弹力作用下，顺着凹槽的轨迹，向内运动，外推靠总成8全部收回到外筒6内。

当需要导向钻进时，电磁铁10断电，在弹簧5弹力作用下，滑动套7向下运动，与上主轴1分离，同时外推靠总成8顺着凹槽的轨迹，开始压缩弹簧，使外推靠总成8向外伸出支撑到井壁上。上主轴1高速转动时，外筒6由于井壁支撑不转动或以很小速度转动。

当需要调整旋转导向工具的工具面时，控制电路11控制柱塞泵12动作，将油囊14中的液压油泵入到内推靠总成17内外液缸，通过控制进入液缸的压力使内推靠总成17伸出长度不同，使万向轴向不同方向偏转，从而控制下主轴的工具面方向。当工具面调整到位后，电磁换向阀13动作关闭流道，实现下主轴的方向锁定。

当需要下主轴20向右侧偏转时，柱塞泵12开启，从油囊14中吸取液压油，经过柱塞泵12增压，进入电磁换向阀13，通过左侧的液压管线进入第一内推靠总成外液缸101，第一内推靠总成内液缸102中的液压油通过右侧的管线，回流到电磁换向阀13，再回到油囊14，此时1#外推靠总成活塞向右推出。

与此同时第二和第三外推靠总成的活塞同时向外运动，柱塞泵12增压后的液压油经过电磁换向阀13，进入第二内推靠总成内液缸104和第三内推靠总成内液缸106，而第二内推靠总成外液缸103和第三内推靠总成外液缸105中的液压油通过电磁换向阀13流回油囊14。

滑动套7在电磁铁10和弹簧5的作用下可沿上主轴1上下运动，实现外筒6与上主轴1的离合。

滑动套7在实现外筒6与上主轴1的离合的同时，能够自动控制外推靠总成8的伸出和收回，实现井壁的支撑和不支撑。

上主轴1和下主轴20通过万向轴15连接，改变万向轴15到内推靠总成17的距离可调节工具的造斜能力，同时通过选择不同外径的万向轴和不同内径的外筒增加万向轴15和外筒6之间的间隙，也可使下主轴20偏转更大角度，提高工具造斜率。

内推靠总成17和万向轴15的接触部分采用圆弧面接触，增加受力面，万向轴15和下主轴20的运动更加平稳。

滑动套7通过键或花键与外筒6连接在一起，滑动套7可以沿轴向滑动，不能够相对外筒发生转动。

电磁铁10安装在外筒6内台阶面的孔内，通过控制电路11控制电磁铁的动作，电磁铁的数量为2-4个，可以平稳的推动滑动套沿轴向运动。

外推靠总成盖板9通过螺钉固定在外筒6上，外推靠总成8的推靠板上有孔，穿过推靠板上的孔，可进行外推靠总成盖板9的安装固定。

弹簧5的弹力要大于外推靠总成8中的弹簧的弹力，电磁铁10断电后，弹簧5在弹力作用下能够自动回弹，使上主轴1和滑动套7分离。

内推靠总成17的内外液缸有供油管线连接，供油管线经过外筒6上的孔道，与电磁换向阀13连接。

Claims (1)

1.一种旋转导向工具，其特征在于包括:上主轴（1）、上轴承内套（2）、上轴承外套（3）、支撑环（4）、弹簧（5）、外筒（6）、滑动套（7）、外推靠总成（8）、外推靠总成盖板（9）、电磁铁（10）、控制电路（11）、柱塞泵（12）、电磁换向阀（13）、油囊（14）、万向轴（15）、内推靠总成盖板（16）、内推靠总成（17）、下轴承外套（18）、下轴承内套（19）和下主轴（20）；还包括控制电路（11）、柱塞泵（12）、电磁换向阀（13）和油囊（14）；

所述上主轴（1）上部的台阶面安装上轴承内套（2），所述上轴承内套（2）的下方设置有滑动套（7），所述上主轴（1）的下部与万向轴（15）连接；所述万向轴（15）下端通过螺纹与下主轴（20）相连，所述下主轴（20）台阶面上设置有下轴承内套（19）；

所述外筒（6）的上端面通过螺纹设置有上轴承外套（3），所述外筒（6）的下端面通过螺纹安装下轴承外套（18）；所述上主轴（1）、万向轴（15）和下主轴（20）穿过整个外筒（6），通过上轴承内套（2）、上轴承外套（3）和下轴承外套（18）和下轴承内套（19）组成与外筒（6）的相对转动的轴承系统；

所述外筒（6）的上部内台阶面的孔内设置有用于推动滑动套（7）向上运动的电磁铁（10），所述电磁铁（10）上方设置有滑动套（7），所述滑动套（7）上方设置有弹簧（5）和支撑环（4），所述支撑环（4）上端通过上轴承外套（3）固定；所述外筒（6）的中部设置上下分布的两个槽，所述控制电路（11）设置在上端的槽内部，所述柱塞泵（12）、电磁换向阀（13）和油囊（14）设置在下方的槽内部；所述控制电路（11）用于控制柱塞泵（12）的开启关闭和电磁换向阀（13）的换向；所述外筒（6）的下部安装有3个内推靠总成（17），内推靠总成（17）伸出的支撑块与万向轴（15）接触，所述内推靠总成（17）上设置有用于密封保护内推靠总成（17）的内推靠总成盖板（16）；

所述外推靠总成（8）的内端滚轮与滑动套（7）上有凹槽接触，所述凹槽接触的位置变化可使外推靠总成（8）径向伸出长度发生变化，外推靠总成（8）通过外推靠总成盖板（9）安装在外筒（6）上。

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