CN112096290A - 一种井内主动变向与定向机构 - Google Patents

Abstract

一种井内主动变向与定向机构，属于定向钻进技术领域，包括定向组件和主动变向组件，通过控制变向调角电机驱动调角电机上接头进行对主动变向组件的定向功能，由于变向调角电机为伺服电机，可实现机构同轴360°旋转；通过控制变向电机驱动变向接头的回转实现变向筋的位置变化，对称分布的两根变向筋对变向球头上限位不同的拉力使变向球头上限位及下部连接的钻头部分实现方位角的精确变化；本发明可实现自行走自变向导向钻进系统在钻进过程中能通过地面控制系统实现精确导向，给定向钻进技术的发展提供了新的思路和方向，极具创新意义且意义十分重大，应用性前景极广。

Description

一种井内主动变向与定向机构

技术领域

本发明属于定向钻进技术领域，特别涉及一种适配于自行走自变向导向钻进系统的井内主动变向与定向机构。

背景技术

井下扭矩自平衡有缆钻具虽然能从根本上解决钻柱回转钻进产生的反扭矩危害、改变钻头单向碎岩对围岩的扰动强度，简化地面钻探装备和配套的工具及工艺方法，实现井内事故少、钻井成本低、能耗小和钻进效率高等目的，但只能竖直自重加压给进、无法自主加压和无法定向钻进。随着目前超深大位移井、定向井、水平井、超薄油层水平井、多分枝井等复杂结构井越来越多，对钻具主动变向能力的要求也越来越高。

目前国内外对于无钻杆动力钻具的定向功能研究较少，专利号：01130910.5，发明名称为“反螺旋双驱异形机器人”的技术方案可进行一定范围角度的变向，但只能在舵机旋转的平面进行变向，具有很大的局限性；武汉理工大学张英等人研究的水下仿生拱泥机器人采用油缸进行变向控制，虽然能控制环向油缸的位置实现精确导向，但是结构复杂，不适合小口径的地质岩心钻探。

综上所述，亟需一种小口径的、能实现井内钻具精确导向的机构。

发明内容

本发明的目的是提供一种适配于自行走自变向导向钻进系统的井内主动变向与定向机构，主要用于实现自行走自变向导向钻进系统在钻进过程中能根据地面操作人员的指令进行精确导向的目的。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：

一种井内主动变向与定向机构，由定向组件和主动变向组件构成，定向组件包括变向调角电机、调角电机上接头、调角电机下接头、调角电机轴保护推力轴承内限位、主动变向组件包括调角电机轴保护推力轴承、调角电机轴保护推力轴承外限位、变向电机、变向电机接头、变向接头、变向筋调节头、变向筋、变向过渡接头、同径弹簧胶管、变向球头、变向球头上限位和变向球头下限位；

所述变向调角电机有一中空通道，中空通道周围有多个通孔，变向调角电机的转子与调角电机上接头固定配合；所述调角电机上接头有一中空通道，中空通道周围有多个通孔，在其外侧壁有第一环形台阶和第二环形台阶，调角电机上接头有细口端和粗口端，细口端与变向调角电机的转子固定配合，粗口端与变向电机外壳固定配合；所述调角电机下接头为一中空管件，上部内环形台阶与变向调角电机外壳固定配合，下部内环形台阶与调角电机轴保护推力轴承外圈过盈配合，下部外环形台阶与调角电机轴保护推力轴承外限位固定配合；所述调角电机轴保护推力轴承的内圈与调角电机上接头的第一环形台阶过盈配合，外圈与调角电机下接头的下部内环形台阶过盈配合；所述调角电机轴保护推力轴承内限位固定在调角电机上接头的第一环形台阶上；所述调角电机轴保护推力轴承外限位固定在调角电机下接头的下部外环形台阶上；所述变向电机的结构与变向调角电机相同，在此不再赘述，变向电机的外壳与调角电机上接头的粗口端固定配合，转子与变向接头的细口端固定配合；所述变向电机接头上部与变向电机外壳固定配合，中部有一通孔，内壁与变向接头外壁在周向滑动接触配合，中部通孔周围对称分布一对细通孔，在细通孔周向90°的位置对称分布一对特殊通孔，该特殊通孔设置有孔内平台和90°弧面顶；所述变向接头上部细口端与变向电机的转子固定配合，在其外侧壁上设置有一不等高环形台阶，该不等高环形台阶包括：高位Ⅰ、高位Ⅰ低位Ⅰ过渡、低位Ⅰ、低位Ⅰ中位Ⅰ过渡、中位Ⅰ、中位Ⅰ低位Ⅱ过渡、低位Ⅱ、低位Ⅱ高位Ⅱ过渡、高位Ⅱ、高位Ⅱ中位Ⅱ过渡、中位Ⅱ和中位Ⅱ高位Ⅰ过渡；

高位Ⅰ与低位Ⅱ、高位Ⅰ低位Ⅰ过渡与低位Ⅱ高位Ⅱ过渡、低位Ⅰ与高位Ⅱ、低位Ⅰ中位Ⅰ过渡与高位Ⅱ中位Ⅱ过渡、中位Ⅰ与中位Ⅱ、中位Ⅰ低位Ⅱ过渡与中位Ⅱ高位Ⅰ过渡沿变向接头轴向投影的面积和形状分别相同，且高位Ⅰ、低位Ⅰ、中位Ⅰ、低位Ⅱ、高位Ⅱ、中位Ⅱ距离下表面距离分别为H1、H2、H3、H4、H5、H6，其中H1、H2、H3、H4、H5、H6间的关系为H1+H4＝H2+H5＝H3+H6＝2H3＝2H6，H1＝H5，H2＝H4；该不等高环形台阶始终与变向筋调节头的外平面Ⅰ紧密滑动配合；所述变向筋调节头有一内通孔，内通孔设有一内台阶，外壁安装在变向电机接头的特殊通孔内，由外平面Ⅱ与变向电机接头的孔内平台进行轴向限位，外平面Ⅰ始终与变向接头的外壁不等高环形台阶紧密滑动配合，外弧面为90°圆弧面，受变向电机接头的弧面顶进行限位；所述变向筋为一种刚性绳，有上部接头和下部接头；所述变向过渡接头粗口端与变向电机接头固定配合，细口端与变向球头圆柱端固定配合，中空通道周围分布多对通孔，变向过渡接头上表面与变向接头下表面滑动接触配合；所述同径弹簧胶管为中空弹性胶管，上部与变向过渡接头固定配合，下部与变向球头上限位固定配合，对机构内部结构进行保护，此外，外侧壁上有多个环形槽；所述变向球头上部为圆柱端，下部为球面端，圆柱端与变向过渡接头细口端固定配合，下部球面端有一对键，键的下表面与球面端的下表面有一同心圆弧面；所述变向球头上限位有一中空通道，在其中空通道内壁分布一对第一键槽，中空通道内壁底部为一弧面倒角，该球面倒角与变向球头的球面滑动配合，中空通道周围分布多对通孔，其中一对通孔有台阶；所述变向球头下限位上部与变向球头上限位固定配合，有一中空通道，通道上部边界为与变向球头球面端同心的球面倒角，并设置一对第二键槽；

进一步，所述变向调角电机、调角电机下接头、调角电机轴保护推力轴承外限位、调角电机上接头、变向电机、变向电机接头、变向过渡接头、同径弹簧胶管、变向球头上限位和变向球头下限位的外径相同；

进一步，所述变向调角电机、调角电机上接头、变向电机、变向接头、变向过渡接头、变向球头和变向球头下限位的中空通道内径相同。

本发明的有益效果：

本发明是由定向组件和主动变向组件所组成，通过控制变向调角电机驱动调角电机上接头进行对主动变向组件的定向功能，由于变向调角电机为伺服电机，可实现机构同轴360°旋转；通过控制变向电机驱动变向接头的回转实现变向筋的位置变化，对称分布的两根变向筋对变向球头上限位不同的拉力使变向球头上限位及下部连接的钻头部分实现方位角的精确变化；本发明可实现自行走自变向导向钻进系统在钻进过程中能通过地面控制系统实现精确导向，给定向钻进技术的发展提供了新的思路和方向，极具创新意义且意义十分重大，应用性前景极广。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明示意性实施例及其说明用于理解本发明，并不构成本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明所提出的一种井内主动变向与定向机构的总装截面示意图。

图2是本发明中变向调角电机的截面示意图。

图3是本发明中调角电机上接头的截面示意图。

图4是本发明中调角电机下接头的截面示意图；

图5是本发明中变向电机接头的俯视图。

图6是图5中A-A处变向电机接头的截面示意图。

图7是本发明中变向接头的左视图。

图8是本发明中变向接头的右视图。

图9是本发明中变向筋调节头的截面示意图。

图10是本发明中变向筋的正视图。

图11是本发明中变向过渡接头的截面示意图。

图12是本发明中同径弹簧胶管的正视图。

图13是本发明中变向球头的仰视图。

图14是本发明中变向球头上限位的截面示意图。

图15是本发明中变向球头下限位的截面示意图。

图16是本发明所提出的一种井内主动变向与定向机构在垂直钻进状态时主动变向组件的截面示意图。

图17是本发明所提出的一种井内主动变向与定向机构在顺时针变向后主动变向组件的截面示意图。

图18是本发明所提出的一种井内主动变向与定向机构在逆时针变向后主动变向组件的截面示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

如图1至图15所示，本发明提出的一种井内主动变向与定向机构，由定向组件和主动变向组件构成，定向组件包括变向调角电机1、调角电机上接头2、调角电机下接头3、调角电机轴保护推力轴承内限位4、调角电机轴保护推力轴承5和调角电机轴保护推力轴承外限位6，主动变向组件包括变向电机7、变向电机接头8、变向接头9、变向筋调节头10、变向筋11、变向过渡接头12、同径弹簧胶管13、变向球头14、变向球头上限位15和变向球头下限位16；

所述变向调角电机1为伺服电机，有一中空通道，用来通过相应配套的泥浆循环设备，中空通道周围有多个通孔102，用来通过钻具内部的缆线，变向调角电机1的转子101与调角电机上接头2固定配合，其作用是驱动调角电机上接头2的回转进而带动整个主动变向组件的回转，实现主动变向组件的定向功能；所述调角电机上接头2有一中空通道，用来通过相应配套的泥浆循环设备，中空通道周围有多个通孔203，用来通过钻具内部的缆线，在其外侧壁有第一环形台阶201和第二环形台阶202，调角电机上接头2有细口端和粗口端，进行变径连接，细口端与变向调角电机1的转子101固定配合，粗口端与变向电机7外壳固定配合；所述调角电机下接头3为一中空管件，上部内环形台阶301与变向调角电机1外壳固定配合，下部内环形台阶302与调角电机轴保护推力轴承5外圈过盈配合，下部外环形台阶303与调角电机轴保护推力轴承外限位6固定配合；所述调角电机轴保护推力轴承5的内圈与调角电机上接头2的第一环形台阶201过盈配合，调角电机轴保护推力轴承5外圈与调角电机下接头3的下部内环形台阶302过盈配合，调角电机轴保护推力轴承5的作用是将给进压力通过调角电机轴保护推力轴承5传递给主动变向组件进而传给钻头；所述调角电机轴保护推力轴承内限位4固定在调角电机上接头2的第一环形台阶201上，其作用是对调角电机轴保护推力轴承5的内圈进行限位；所述调角电机轴保护推力轴承外限位6固定在调角电机下接头3的下部外环形台阶303上，其作用是对调角电机轴保护推力轴承5的外圈进行限位；所述变向电机7为伺服电机，其结构与变向调角电机1相同，在此不再赘述，变向电机7的外壳与调角电机上接头2的粗口端固定配合，变向电机7转子与变向接头9的细口端固定配合，变向电机7的作用是驱动变向接头9的回转；所述变向电机接头8上部与变向电机7外壳固定配合，变向电机接头8中部有一通孔，变向电机接头8内壁与变向接头9外壁在周向滑动接触配合，变向电机接头8中部通孔周围对称分布一对细通孔801，用于通过钻具内部的缆线，在细通孔801周向90°的位置对称分布一对特殊通孔804，该特殊通孔804设置有孔内平台803和90°弧面顶802，特殊通孔804的作用是对变向筋调节头10进行水平方向的限位；所述变向接头9上部细口端与变向电机7的转子固定配合，在其外侧壁上设置有一不等高环形台阶，该不等高环形台阶包括：高位Ⅰ(901)、高位Ⅰ低位Ⅰ过渡(902)、低位Ⅰ(903)、低位Ⅰ中位Ⅰ过渡(904)、中位Ⅰ(905)、中位Ⅰ低位Ⅱ过渡(906)、低位Ⅱ(907)、低位Ⅱ高位Ⅱ过渡(908)、高位Ⅱ(909)、高位Ⅱ中位Ⅱ过渡(910)、中位Ⅱ(911)和中位Ⅱ高位Ⅰ过渡(912)；

高位Ⅰ(901)与低位Ⅱ(907)、高位Ⅰ低位Ⅰ过渡(902)与低位Ⅱ高位Ⅱ过渡(908)、低位Ⅰ(903)与高位Ⅱ(909)、低位Ⅰ中位Ⅰ过渡(904)与高位Ⅱ中位Ⅱ过渡(910)、中位Ⅰ(905)与中位Ⅱ(911)、中位Ⅰ低位Ⅱ过渡(906)与中位Ⅱ高位Ⅰ过渡(912)沿变向接头(9)轴向投影的面积和形状分别相同，且高位Ⅰ(901)、低位Ⅰ(903)、中位Ⅰ(905)、低位Ⅱ(907)、高位Ⅱ(909)、中位Ⅱ(911)距离下表面(913)距离分别为H1、H2、H3、H4、H5、H6，其中H1、H2、H3、H4、H5、H6间的关系为H1+H4＝H2+H5＝H3+H6＝2H3＝2H6，H1＝H5，H2＝H4；该不等高环形台阶始终与变向筋调节头10的外平面Ⅰ1001紧密滑动配合，其作用是通过变向接头9的回转实现变向筋调节头10高度的调节；所述变向筋调节头10有一内通孔1006，用于通过变向筋11，内通孔1006设有一内台阶1005,用于与变向筋11上部接头1101固定配合，外壁1004安装在变向电机接头8的特殊通孔804内，由外平面Ⅱ1003与变向电机接头8的孔内平台803进行轴向限位，外平面Ⅰ1001始终与变向接头9的外壁不等高环形台阶紧密滑动配合，外弧面1002为90°圆弧面，受变向电机接头8的弧面顶802进行限位；所述变向筋11为一种刚性绳，其材料可选择钢丝绳等，变向筋11有上部接头1101和下部接头1102；所述变向过渡接头12粗口端与变向电机接头8固定配合，变向过渡接头12细口端与变向球头14圆柱端固定配合，中空通道用来通过相应配套的泥浆循环设备，中空通道周围分布多对通孔1201，有一对通孔1201用来通过变向筋11，其他通孔的作用是用于通过钻具内部的缆线，变向过渡接头12上表面1202与变向接头9下表面913滑动接触配合；所述同径弹簧胶管13为中空弹性胶管，同径弹簧胶管13上部与变向过渡接头12固定配合，同径弹簧胶管13下部与变向球头上限位15固定配合，对机构内部结构进行保护，此外，同径弹簧胶管13外侧壁上有多个环形槽1301，方便同径弹簧胶管13在主动变向组件发生主动变向时进行相应的弯曲；所述变向球头14上部为圆柱端，下部为球面端，圆柱端与变向过渡接头12细口端固定配合，中空通道用来通过相应配套的泥浆循环设备，下部球面端有一对键1401，键1401的下表面与球面端的下表面有一同心圆弧面1402；所述变向球头上限位15有一中空通道用于通过变向球头14的圆柱端，在其中空通道内壁分布一对第一键槽1501，中空通道内壁底部为一球面倒角1503，该球面倒角1503与变向球头14的球面滑动配合，对变向球头14进行上部限位，中空通道周围分布多对通孔，其中一对通孔有台阶1502，用于与变向筋11下部接头1102固定配合，对变向筋11下部进行固定，其他通孔的作用是用于通过钻具内部的缆线；所述变向球头下限位16上部与变向球头上限位15固定配合，变向球头下限位16有一中空通道用来通过相应配套的泥浆循环设备，通道上部边界为与变向球头14球面端同心的球面倒角1503，并设置一对第二键槽1602，变向球头下限位16的作用是对变向球头14进行下部限位；

图16、图17和图18分别是本发明提出的一种井内主动变向与定向机构在钻具需要垂直钻进、截面内顺时针变向钻进和截面内逆时针变向钻进时的工作示意图，本发明的工作原理和过程：

垂直钻进：如图16所示，通过控制变向电机7的回转调节变向接头9的位置，使变向接头9的中位Ⅰ905台阶和中位Ⅱ911台阶分别与左边和右边的变向筋调节头10外平面Ⅰ1001紧密接触，由于中位Ⅰ905台阶和中位Ⅱ911台阶的高度相同，两侧的变向筋11等高，变向筋11所控制的变向球头上限位15保持水平，此时，与下部连接的钻头部分保持垂直钻进；

截面内顺时针主动变向钻进：如图17所示，通过控制变向电机7的回转调节变向接头9的位置，使左边的变向筋调节头10外平面Ⅰ1001与变向接头9的高位Ⅰ901紧密接触，右边的变向筋调节头10外弧面1002与变向电机接头8的弧面顶802紧密接触，此时左边的变向筋调节头10比右边的变向筋调节头10在竖直方向高h，左边变向筋11对变向球头上限位15的拉力使变向球头上限位15变向，由于变向球头14的键1401、变向球头上限位15的第一键槽1501以及变向球头下限位16的第二键槽1602三者之间的限位作用，变向球头上限位15、变向球头下限位16以及下部连接的钻头部分只能在键1401所在的平面，即图17中的截面进行变向，变向角为θ，通过调节两个变向筋调节头10的高度差h可对θ进行调节；

截面内逆时针主动变向钻进：如图18所示，通过控制变向电机7的回转调节变向接头9的位置，使右边的变向筋调节头10外平面Ⅰ1001与变向接头9的高位Ⅱ909紧密接触，左边的变向筋调节头10外弧面1002与变向电机接头8的弧面顶802紧密接触，此时右边的变向筋调节头10比左边的变向筋调节头10在竖直方向高h，其后的变向原理与截面内顺时针变向原理类似，在此不再赘述；

定向钻进：在井内主动变向与定向机构进行截面内主动变向之后，通过控制变向调角电机1的回转驱动调角电机上接头2旋转，实现主动变向组件的回转，进而实现井内主动变向与定向机构在周向360°任意截面进行主动变向，最终实现井内主动变向与定向机构的精确定向钻进。

Claims (5)

1.一种井内主动变向与定向机构，其特征在于：由定向组件和主动变向组件构成，定向组件包括变向调角电机(1)、调角电机上接头(2)、调角电机下接头(3)、调角电机轴保护推力轴承内限位(4)、调角电机轴保护推力轴承(5)、调角电机轴保护推力轴承外限位(6)，主动变向组件包括变向电机(7)、变向电机接头(8)、变向接头(9)、变向筋调节头(10)、变向筋(11)、变向过渡接头(12)、同径弹簧胶管(13)、变向球头(14)、变向球头上限位(15)和变向球头下限位(16)；

所述变向调角电机(1)有一中空通道，中空通道周围有多个通孔(102)，变向调角电机(1)的转子(101)与调角电机上接头(2)固定配合；所述调角电机上接头(2)有一中空通道，中空通道周围有多个通孔(203)，在其外侧壁有第一环形台阶(201)和第二环形台阶(202)，调角电机上接头(2)有细口端和粗口端，细口端与变向调角电机(1)的转子(101)固定配合，粗口端与变向电机(7)外壳固定配合；所述调角电机下接头(3)为一中空管件，上部内环形台阶(301)与变向调角电机(1)外壳固定配合，下部内环形台阶(302)与调角电机轴保护推力轴承(5)外圈过盈配合，下部外环形台阶(303)与调角电机轴保护推力轴承外限位(6)固定配合；所述调角电机轴保护推力轴承(5)的内圈与调角电机上接头(2)的第一环形台阶(201)过盈配合，调角电机轴保护推力轴承(5)外圈与调角电机下接头(3)的下部内环形台阶(302)过盈配合；所述调角电机轴保护推力轴承内限位(4)固定在调角电机上接头(2)的第一环形台阶(201)上；所述调角电机轴保护推力轴承外限位(6)固定在调角电机下接头(3)的下部外环形台阶(303)上；所述变向电机(7)的结构与变向调角电机(1)相同，变向电机(7)的外壳与调角电机上接头(2)的粗口端固定配合，变向电机(7)转子与变向接头(9)的细口端固定配合；所述变向电机接头(8)上部与变向电机(7)外壳固定配合，变向电机接头(8)中部有一通孔，变向电机接头(8)内壁与变向接头(9)外壁在周向滑动接触配合，变向电机接头(8)中部通孔周围对称分布一对细通孔(801)，在细通孔(801)周向90°的位置对称分布一对特殊通孔(804)，该特殊通孔(804)设置有孔内平台(803)和90°弧面顶(802)；所述变向接头(9)上部的细口端与变向电机(7)的转子固定配合，变向接头(9)外侧壁上设置有一不等高环形台阶，该不等高环形台阶始终与变向筋调节头(10)的外平面Ⅰ(1001)紧密滑动配合；所述变向筋调节头(10)有一内通孔(1006)，内通孔(1006)设有一内台阶(1005)，变向筋调节头(10)外壁(1004)安装在变向电机接头(8)的特殊通孔(804)内，由外平面Ⅱ(1003)与变向电机接头(8)的孔内平台(803)进行轴向限位，外平面Ⅰ(1001)始终与变向接头(9)的外壁不等高环形台阶紧密滑动配合，外弧面(1002)为90°圆弧面，受变向电机接头(8)的弧面顶(802)进行限位；所述变向筋(11)为一种刚性绳，有上部接头(1101)和下部接头(1102)；所述变向过渡接头(12)粗口端与变向电机接头(8)固定配合，细口端与变向球头(14)圆柱端固定配合，中空通道周围分布多对通孔(1201)，变向过渡接头上表面(1202)与变向接头(9)下表面(913)滑动接触配合；所述同径弹簧胶管(13)为中空弹性胶管，上部与变向过渡接头(12)固定配合，下部与变向球头上限位(15)固定配合，对同径弹簧胶管(13)内部结构进行保护，同径弹簧胶管(13)外侧壁上有多个环形槽(1301)；所述变向球头(14)上部为圆柱端，下部为球面端，圆柱端与变向过渡接头(12)细口端固定配合，下部球面端有一对键(1401)，键(1401)的下表面与球面端的下表面有一同心圆弧面(1402)；所述变向球头上限位(15)有一中空通道，在其中空通道内壁分布一对第一键槽(1501)，中空通道内壁底部为一弧面倒角(1503)，该球面倒角(1503)与变向球头(14)的球面滑动配合，中空通道周围分布多对通孔，其中一对通孔有台阶(1502)；所述变向球头下限位(16)上部与变向球头上限位(15)固定配合，变向球头下限位(16)有一中空通道，中空通道上部边界为与变向球头(14)球面端同心的球面倒角，变向球头下限位(16)设有一对第二键槽(1602)。

2.根据权利要求1所述的一种井内主动变向与定向机构，其特征在于：所述的不等高环形台阶依次包括高位Ⅰ(901)、高位Ⅰ低位Ⅰ过渡(902)、低位Ⅰ(903)、低位Ⅰ中位Ⅰ过渡(904)、中位Ⅰ(905)、中位Ⅰ低位Ⅱ过渡(906)、低位Ⅱ(907)、低位Ⅱ高位Ⅱ过渡(908)、高位Ⅱ(909)、高位Ⅱ中位Ⅱ过渡(910)、中位Ⅱ(911)和中位Ⅱ高位Ⅰ过渡(912)。

3.根据权利要求2所述的一种井内主动变向与定向机构，其特征在于：所述的高位Ⅰ(901)与低位Ⅱ(907)、高位Ⅰ低位Ⅰ过渡(902)与低位Ⅱ高位Ⅱ过渡(908)、低位Ⅰ(903)与高位Ⅱ(909)、低位Ⅰ中位Ⅰ过渡(904)与高位Ⅱ中位Ⅱ过渡(910)、中位Ⅰ(905)与中位Ⅱ(911)、中位Ⅰ低位Ⅱ过渡(906)与中位Ⅱ高位Ⅰ过渡(912)沿变向接头(9)轴向投影的面积和形状分别相同，且高位Ⅰ(901)、低位Ⅰ(903)、中位Ⅰ(905)、低位Ⅱ(907)、高位Ⅱ(909)、中位Ⅱ(911)距离下表面(913)距离分别为H1、H2、H3、H4、H5、H6，其中H1、H2、H3、H4、H5、H6间的关系为H1+H4＝H2+H5＝H3+H6＝2H3＝2H6，H1＝H5，H2＝H4。

4.根据权利要求1所述的一种井内主动变向与定向机构，其特征在于：所述的变向调角电机(1)、调角电机下接头(3)、调角电机轴保护推力轴承外限位(6)、调角电机上接头(2)、变向电机(7)、变向电机接头(8)、变向过渡接头(12)、同径弹簧胶管(13)、变向球头上限位(15)和变向球头下限位(16)的外径相同。

5.根据权利要求1所述的一种井内主动变向与定向机构，其特征在于：所述的变向调角电机(1)、调角电机上接头(2)、变向电机(7)、变向接头(9)、变向过渡接头(12)、变向球头(14)和变向球头下限位(16)的中空通道内径相同。

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