CN212508131U - 旋转导向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种旋转导向装置，其包括旋转导向短节和至少一组万向钻压传递短节，其中：旋转导向短节至少包括中芯轴、套设于中芯轴的外部的导向套筒以及设置于导向套筒上的偏转控制组件，偏转控制组件包括能抵接井壁的推靠件；万向钻压传递短节连接于旋转导向短节的上端，万向钻压传递短节至少包括万向节，偏转控制组件能驱动导向套筒和中芯轴绕万向节的中心转动。本实用新型的旋转导向装置，通过设置万向节，使得旋转导向短节能够较为轻易的产生转角，能实现较高的造斜率，降低旋转导向的工作负荷并减小旋转导向的磨损。

Description

旋转导向装置

技术领域

本实用新型涉及石油开采及钻探技术领域，特别涉及一种旋转导向装置。

背景技术

目前的推靠式旋转导向钻井工具普遍依靠第一扶正器实现近钻头的扶正，并在第一扶正器后方设置柔性节，即一根刚度明显低于旋转导向短节的钻柱，在旋转导向钻井期间，所述柔性节可以产生挠曲，使旋转导向具备一定转向灵活性，但是由于柔性节本身的刚度，抵消了大部分推靠力，导致了旋转导向装置无法很好的工作，且柔性节本身产生的弯矩容易造成中芯轴和导向套筒间的轴承磨损，为了提高造斜率以及减小轴承的磨损，现有技术通过延长柔性节实现，但是柔性节的不断增长会带来的钻柱屈曲问题、钻柱振动问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种无需设置柔性节也能较为轻易实现造斜的旋转导向装置。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种旋转导向装置，其包括：

旋转导向短节，其至少包括中芯轴、套设于所述中芯轴的外部的导向套筒以及设置于所述导向套筒上的偏转控制组件，所述偏转控制组件包括能抵接井壁的推靠件；

至少一个万向钻压传递短节，所述万向钻压传递短节连接于所述旋转导向短节的上方，所述万向钻压传递短节至少包括万向节，所述偏转控制组件能驱动所述导向套筒和所述中芯轴绕所述万向节的中心转动。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述万向钻压传递短节还包括套设于所述万向节外部的固定套筒，所述固定套筒的下端与所述中芯轴相接，所述固定套筒与所述万向节之间具有间隙形成偏转空间，所述万向节能在所述偏转空间内相对所述固定套筒的轴线偏转0°～5°。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述固定套筒的外部套设有扶正器。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述旋转导向装置还包括转角传感器，所述转角传感器包括设置于所述中芯轴与所述固定套筒之间的位移传感器。

如上所述的旋转导向装置，其中，邻近所述导向套筒的所述万向节与所述导向套筒的几何中心之间的距离小于或等于2.5m；且邻近所述导向套筒的所述万向节与所述旋转导向短节的下端面之间的距离小于或等于4m。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述导向套筒的上方连接有扶正器，所述扶正器设置于所述中芯轴的外侧，所述扶正器与邻近所述导向套筒的所述万向节之间的距离小于或等于2m。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述中芯轴的上端通过上扶正轴承与所述导向套筒相接，所述中芯轴的下端通过下扶正轴承与所述导向套筒相接，邻近所述导向套筒的所述万向节与所述上扶正轴承之间的距离小于或等于1.8m。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述万向钻压传递短节还包括与所述万向节相接的钻铤短节，所述钻铤短节的内部设有钻铤短节流道，所述万向节的内部设置有与所述钻铤短节流道相连通的万向节流道。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述万向节的内部设有能量传输线。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述旋转导向装置还包括电力系统，所述电力系统包括能量供应系统、逆变电路、电磁耦合器和整流电路，所述能量供应系统设置于邻近所述导向套筒的所述万向节的上方，所述整流电路设置于所述导向套筒的侧壁中，所述电磁耦合器包括套设于所述中芯轴的外周面上的能量输出端、以及连接于所述导向套筒的内壁面上的能量接收端，所述能量输出端通过所述能量传输线与所述逆变电路电连接，所述能量接收端与所述整流电路电连接。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述逆变电路设置于所述钻铤短节内。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述万向节为十字轴式万向节、球笼式万向节、球叉式万向节或球铰式万向节。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述旋转导向装置还包括姿态测量系统，所述姿态测量系统位于所述万向节的下方，所述姿态测量系统包括至少一只加速度计，所述加速度计的中心线与所述导向套筒的轴线的夹角的角度为0°～60°。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述偏转控制组件还包括至少一组驱动件，所述驱动件包括至少三组沿所述中芯轴的径向间隔设置的驱动液压缸，所述驱动液压缸包括连接于所述导向套筒的侧壁上的缸筒和设置于所述缸筒内的驱动活塞，所述驱动活塞上连接有所述推靠件，所述驱动活塞能驱动所述推靠件朝向所述中芯轴的轴线移动或抵靠所述井壁，所述推靠件的移动能驱动所述中芯轴和所述导向套筒绕所述万向节的中心转动。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述偏转控制组件还包括液压系统，所述液压系统包括连接有电动机的液压泵、动力液管路和回液管路，所述导向套筒的侧壁上设有动力容置腔和回液存储腔，所述电动机和所述液压泵设置于所述动力容置腔内，各所述缸筒通过所述动力液管路与所述液压泵密封连通，所述动力液管路通过所述回液管路与所述回液存储腔相连通。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述旋转导向装置还包括阻尼装置，所述阻尼装置包括弹性杆或弹性管，所述弹性杆或所述弹性管的两端分别与所述万向节的钻压扭矩输入端和钻压扭矩输出端同轴连接。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述旋转导向装置还包括内支撑件，所述内支撑件设置于所述万向节的钻压扭矩输出端和/或钻压扭矩输入端的承载壳体内，所述内支撑件的第一端与所述万向节相接，所述内支撑件的第二端与所述万向节的钻压扭矩输出端和/或钻压扭矩输入端的承载壳体之间具有活动间隙，所述推靠件与所述万向节之间的间距为第一间距，所述内支撑件的力臂长度大于所述第一间距的5％。

如上所述的旋转导向装置，其中，所述上扶正轴承的扶正长度为所述导向套筒的直径的0.4倍以下，所述下扶正轴承的扶正度为所述导向套筒的直径的0.6倍以下。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型的旋转导向装置，无需设置柔性节，通过偏转控制组件驱动导向套筒和中芯轴绕万向节的中心转动，使得旋转导向装置能够轻易的产生转角，并能达到提高造斜率的目的，同时降低旋转导向的工作负荷并减小旋转导向的磨损；

本实用新型的旋转导向装置，通过液压系统和电力系统的配合，驱动偏转控制组件动作，从而使得偏转控制组件驱动导向套筒和中芯轴绕万向节的中心转动的操作简单方便，省事省力；

本实用新型的旋转导向装置，通过设置转角传感器，避免了旋转导向短节造斜不可控的问题，从而保证井眼轨迹的精确控制；

本实用新型的旋转导向装置，通过设置阻尼装置，能够对钻柱起到稳定作用，防止旋转导向装置在井眼内的晃动导致钻具弯折并进一步的对万向节造成损害，影响钻压扭矩的传递，其中，阻尼装置产生阻尼作用的原因在于，当钻柱受到振动影响时，振动会使钻柱发生摇晃，并且有驱使万向节产生更大转角的趋势；在阻尼装置中包含的弹性杆或弹性管的作用下，产生使万向节的钻压扭矩输入端和万向节的钻压扭矩输出端同轴的趋势，而充液井筒中的钻井液会在上述任意过程中阻碍钻柱的晃动，并最终消耗钻柱振动的能量；

本实用新型的旋转导向装置，通过设置内支撑件，利用内支撑件的第二端与承载壳体之间的活动间隙限制万向节的转动范围，通过内支撑件的第二端与承载壳体之间的接触，实现了对万向节转动的限位。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型的旋转导向装置的立体结构示意图；

图2是图1所示的旋转导向装置的剖视结构示意图；

图3是旋转导向装置的另一剖视结构示意图；

图4是液压系统与缸筒连通的结构示意图。

附图标号说明：

1、旋转导向短节；

11、中芯轴；111、下扶正轴承；112、下止推轴承；113、上扶正轴承；114、上止推轴承；115、连接头；

12、导向套筒；121、回液存储腔；122、动力容置腔；13、偏转控制组件；131、推靠件；132、驱动液压缸；1321、缸筒；1322、驱动活塞；133、液压系统；1331、电动机；1332、液压泵；1333、动力液管路；1334、回液管路；

14、电力系统；141、电磁耦合器；1411、能量输出端；1412、能量接收端；142、液压控制电路；143、电器接头；144、电缆；

15、姿态测量系统；

2、万向钻压传递短节；

21、万向节；211、轴向通孔；

22、固定套筒；221、扶正器；222、位移传感器；

23、钻铤短节；231、逆变电路；

24、内支撑件；

25、阻尼装置。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种旋转导向装置，用于钻井，该旋转导向装置包括旋转导向短节1和至少一个万向钻压传递短节2，其中：

旋转导向短节1至少包括中芯轴11、套设于中芯轴11的外部的导向套筒12以及设置于导向套筒12上的偏转控制组件13，偏转控制组件13包括能抵接井壁的推靠件131，具体的，中芯轴11的下部与导向套筒12之间通过下扶正轴承111和下止推轴承112相接，中芯轴11的下部旋接有连接头115，当然，连接头115也可与中芯轴11一体制成，连接头115能与钻头相接，连接头115的下部外周面设有环凸，导向套筒12的下端能通过下止推轴承112与连接头115的环凸抵接，即通过连接头115对导向套筒12起到限位作用，以防止导向套筒12与中芯轴11分离，连接头115的上部与导向套筒12之间通过上扶正轴承113和上止推轴承114相接，以使得中芯轴11和连接头115能顺畅的相对导向套筒12转动，偏转控制组件13位于导向套筒12的下部并邻近连接头115；

万向钻压传递短节2连接于旋转导向短节1的上方，万向钻压传递短节2至少包括万向节21，万向节21可以同时传递钻压和扭矩，偏转控制组件13能驱动导向套筒12和中芯轴11绕万向节21的中心转动，具体的，偏转控制组件13的推靠件131能对导向套筒12施加向外(背离中芯轴11的轴心方向)的推力，使导向套筒12和中芯轴11绕万向节21的中心转动，以达到改变井眼轨迹目的，当旋转导向装置具有多组万向钻压传递短节2时，多组万向钻压传递短节2由上至下依次连接于旋转导向短节1的上端，导向套筒12和中芯轴11绕邻近导向套筒12的万向节21转动，通常情况下，优选仅设置一个万向钻压传递短节2，且万向钻压传递短节2仅包含一个万向节21，当然，万向钻压传递短节2可以包含多个万向节21。本实施例中仅以包含一个万向钻压传递短节2，且该万向钻压传递短节2仅包含一个万向节21进行说明。

其中，万向节21的最大抗拉力不低于30吨，万向节21可承受的最大扭矩不低于600牛/米，万向节21可承受的最大钻压不低于3吨。

此外，邻近导向套筒12的万向节21设置于距离上扶正轴承的上方1.8米范围内；万向节21的设置可使得导向套筒12轻易的推动中芯轴11，使得导向套筒12和中芯轴11轻易的围绕万向节21旋转而实现旋转导向功能，减小了轴承的摩擦力，使导向套筒不容易被中芯轴带动，使导向套筒的工作状态更加稳定。经多次试验验证，万向钻压传递短节2的设置，有效的减少了中芯轴11带动导向套筒12发生突转的几率；并且有效提高了轴承的使用寿命，在极限测试中轴承的寿命由313小时提高至720小时。

中心轴、导向执行套筒、柔性节，是实现静态偏置旋转导向钻井必不可少的组成部分。根据所述旋转导向的技术特点，导向执行套筒中的偏转控制组件会消耗大量电能，用于使柔性节发生弯曲，现行技术中，能量供应子系统一般为涡轮发电机。所述涡轮发电机与旋转导向系统间采用一根直径较小的柔性钻杆连接，这种连接方式条件下，所述柔性钻杆不能很好的使中心轴以及套设于其外侧的导向执行套筒相对后方钻柱实现转动，需要消耗大量电力。因此实用新型人提出将万向节设置与所述中心轴后方，为万向节这一机械结构赋予了电力传输、高压流体传输的功能，并在钻井工况这一特殊工程环境使用，使导向套筒及其中芯轴形成的导向执行短节可以以万向节为中心发生转动，实现旋转导向功能，降低了所述旋转导向装置的功耗，提升了旋转导向装置的性能。

本实用新型提供的旋转导向装置，无需设置柔性节，通过偏转控制组件13驱动导向套筒12和中芯轴11绕万向节21的中心转动，使得旋转导向装置能够轻易的产生转角，并能达到提高造斜率的目的。

进一步，由于万向钻压传递短节2的设置，能够降低上扶正轴承113和下扶正轴承111处的摩擦力，因此可以大幅度缩短两扶正轴承的扶正长度，使得上扶正轴承113的扶正长度(即沿中芯轴11的轴向方向的长度)为导向套筒12的直径的0.4倍以下，下扶正轴承111的扶正度为导向套筒12的直径的0.6倍以下。

进一步，如图2所示，偏转控制组件13包括至少一组驱动件，驱动件包括至少三组沿中芯轴11的径向间隔设置的驱动液压缸132，优选的，各驱动液压缸132等间隔设置，驱动液压缸132包括连接于导向套筒12的侧壁上的缸筒1321和设置于缸筒1321内的驱动活塞1322，驱动活塞1322上连接有推靠件131，推靠件131邻近井壁设置，驱动活塞1322能驱动推靠件131朝向中芯轴11的轴线移动或抵靠井壁，推靠件131的移动能驱动中芯轴11和导向套筒12绕万向节21的中心转动，具体的，在需要调整井眼轨迹时，使驱动活塞1322伸出缸筒1321，即驱动活塞1322处于张开状态，此时，所有的驱动活塞1322都可以驱动推靠件131顶推井壁，以对导向套筒12施加推力，由于不同方向的推靠件131的推力不同，因此产生了朝向不同方向且不同大小的力，使这些力的合力方向指向与导向方向相反的方向，这个与导向方向相反的合推力会最终推动中芯轴11和导向套筒12绕万向节21的中心转动。

当偏转控制组件13包括多组驱动件时，多组驱动组件沿中芯轴11的轴向间隔设置即可。

当然，也可以将推靠件131一体制成于驱动活塞1322上，即在驱动活塞1322上形成推靠件131，也即驱动活塞1322本身即可顶推井壁。

再进一步，为了使得驱动各驱动活塞1322的伸出简单方便，如图2和图4所示，偏转控制组件13还包括液压系统133，液压系统133包括连接有电动机1331的液压泵1332、动力液管路1333和回液管路1334，导向套筒12的筒壁上设有动力容置腔122和回液存储腔121，电动机1331和液压泵1332设置于动力容置腔122内，各缸筒1321通过动力液管路1333与液压泵1332密封连通，动力液管路1333通过回液管路1334与回液存储腔121相连通，液压泵1332能为驱动活塞1322提供动力液，驱动活塞1322伸出缸筒1321时，电动机1331驱动液压泵1332通过动力液管路1333向缸筒1321输入压力液将驱动活塞1322推出，使得驱动活塞1322伸出缸筒1321，动力液管路1333内的压力液通过回液管路1334流入回液存储腔121内储存。

其中，动力液管路和回液管路的具体设置位置为现有技术，本领域技术人员能够在适当的位置设置动力液管路和回液管路，以满足各缸筒1321通过动力液管路与液压泵1332密封连通，动力液管路通过回液管路与回液存储腔121相连通。

进一步，液压系统还包括液压控制电路142，液压控制电路142设置于导向套筒12的侧壁上。

需要补充说明的是，在同等造斜率条件下，万向钻压传递短节的设置，能够有效的减小液压系统的工作负担。

进一步，邻近导向套筒12的万向节21与导向套筒12的几何中心之间的距离小于或等于2.5m，即邻近导向套筒12的万向节21设置于导向套筒12的上端面以上的1.5米范围内，以使得旋转导向装置较轻易的产生转角，邻近导向套筒12的万向节21与旋转导向短节1的下端之间的距离小于或等于4m，以使得中芯轴11和导向套筒12能顺畅的绕万向节21的中心转动，达到改变井眼轨迹目的。

进一步，万向节21为十字轴式万向节、球笼式万向节、球叉式万向节或球铰式万向节。

进一步，为了能更精确的进行井眼轨迹控制，如图2所示，旋转导向装置还包括姿态测量系统15，姿态测量系统15位于万向节21的下方，姿态测量系统15包括至少一只加速度计，加速度计的中心线与导向套筒12的轴线之间的夹角的角度为0°～60°，通过加速度计测量高造斜旋转导向的井斜角，具体测量方法为现有技术，再此不再赘述。

进一步，导向套筒12的上方连接有扶正器，扶正器设置于中芯轴11的外侧，扶正器与临近导向套筒的万向节之间的距离小于或等于2m。

在本实用新型的一种实施方式中，如图2所示，万向钻压传递短节2还包括套设于万向节21外部的固定套筒22，固定套筒22的外周面能与井壁的内表面相贴合，固定套筒22的下端与中芯轴11相接，固定套筒22与万向节21之间具有间隙形成偏转空间，万向节21能在偏转空间内相对固定套筒22的轴线偏转0°～5°，即万向节21的与旋转导向短节1相接的一侧相对万向节21的另一侧只能偏转0°～5°，通过固定套筒22限制万向节21的偏转角度，从而限制了旋转导向短节1的转动角度。

进一步，万向节21能在偏转空间内相对固定套筒22的轴线偏转0.5°～3°。

再进一步，如图3所示，旋转导向装置还包括内支撑件24，内支撑件24设置于万向节21的钻压扭矩输出端和/或钻压扭矩输入端的承载壳体内，内支撑件24的第一端与万向节21相接，内支撑件24的第二端与万向节21的钻压扭矩输出端和/或钻压扭矩输入端的承载壳体的内壁之间具有活动间隙，推靠件131与万向节21之间的间距为第一间距，内支撑件24的力臂长度大于第一间距的5％，利用活动间隙限制万向节21的转动范围，通过内支撑件24的第二端与承载壳体之间的接触，实现了对万向节21转动的限位。

其中，内支撑件24的力臂为：在极限状态下，内支撑件24与承载壳体的内壁的最远端接触点到万向节21中心的距离；万向节21的钻压扭矩输出端，就是万向节21下方的用于钻井的部分，如旋转导向短节1，承载壳体为导向套筒12，万向节21的钻压扭矩输入端，就是万向节21上方的用于传递钻压扭矩的钻柱的任意组成部分，例如万向节21上方的钻铤短节23，承载壳体为钻铤短节23的侧壁。

在本实施方式的一个示例中，如图2所示，在固定套筒22的外部套设有扶正器221，扶正器221的内表面与固定套筒22的外周面密封连接，扶正器221的外周面与井壁相贴合，扶正器221的设置有效限制了固定套筒22的位移，从而确保了固定套筒22与万向节21之间形成的偏转空间的稳定性。

进一步，邻近导向套筒的扶正器221与邻近导向套筒的万向节21之间的距离小于或等于2m，具体的，邻近导向套筒的扶正器221位于邻近导向套筒的万向节21的上方不超过2米的范围内，或邻近导向套筒的扶正器221设置于邻近导向套筒的万向节21下方不超过2米的范围内，以使得万向节21与旋转导向短节1相接的一侧能够的顺畅相对万向节21的另一侧转动，优选的，邻近导向套筒的扶正器221与邻近导向套筒的万向节21之间的距离小于或等于1m。

再进一步，扶正器221通过螺纹连接于固定套筒22的外壁上，具体的，固定套筒22的外周面设有外螺纹，扶正器221的内表面设有内螺纹，通过内螺纹与外螺纹的螺纹配合，扶正器221与固定套筒22相接，螺纹连接的方式，简单方便，便于扶正器221的拆卸和安装。

或者，扶正器221与固定套筒22为一体式结构，即扶正器221与固定套筒22一体制成，有效保证了扶正器221与固定套筒22之间连接的可靠性。

进一步，现有技术条件下，以推靠作用为主的旋转导向所形成的井眼轨迹受地层影响较大，因此，此类以推靠为主的旋转导向的井眼轨迹监测问题一直困扰着钻井工程作业人员，现行技术中，通过在此类旋转导向近钻头1-2米处安装加速度计的方法可以测得较为准确的井斜角，但是，对于磁力计而言，由于钻头以及电气设备的干扰，磁力计的精度无法满足旋转导向工具方位角的测量，为了解决上述问题，旋转导向装置还包括转角传感器，该转角传感器包括设置于中芯轴11与固定套筒22之间的位移传感器222，采用位移传感器222对万向节进行近钻头井眼曲率以及导向方向的实时监测即可推算井眼曲率，即通过采用监测手段监测万向节21的转角的方式推算井眼曲率。

优选的，考虑到实际的钻井工况，应当采用尽量少的活动部件对万向节的转动进行检测，因此，位移传感器222为声学传感器，即采用超声波监测的方式对所述传电过流万向节21的转动方向进行监测；即，计算设备通过测量超生波反射波的时差，获得固定套筒22和中芯轴11之间的距离，利用反三角函数，将所述距离转换为万向节21的转角。

在实用新型的一种实施方式中，如图1和图2所示，万向钻压传递短节2还包括与万向节21相接的钻铤短节23，固定套筒22延伸至钻铤短节23的外部，钻铤短节23可以与另一万向钻压传递短节2的万向节21相接，也可以与其他井下工具相接，以使得各万向钻压传递短节2之间的连接，以及万向钻压传递短节2与其他井下工具之间的连接变得简单方便。

进一步，钻铤短节23的内部设有钻铤短节流道，万向节21的内部设置有与钻铤短节流道相连通的万向节流道，具体的，万向节21内设有与中芯轴11的内部相连通的轴向通孔211，轴向通孔211形成万向节流道，钻井液能通过轴向通孔211流入中芯轴11。

进一步，万向节21内设置有能量传输线，优选的，能量传输线为电缆144，当然，能量传输线也可以是液压管线。

进一步，旋转导向装置还包括设有电力系统14，所述电力系统14包括能量供应系统(图中未示出)、逆变电路231、电磁耦合器141和整流电路，其中，整流电路为现有技术，在此不再赘述，整流电路与液压控制电路142和姿态测量系统15均沿轴向布置于导向套筒12的侧壁上，能量供应系统设置于万向节21的上方，能量供应系统可以是智能钻杆、井下涡轮发电机或井下电池组等仪器设备，该些仪器设备均为现有技术，在此不再赘述，电磁耦合器141包括套设于中芯轴11的外周面上的能量输出端1411、以及连接于导向套筒12的内壁面上的能量接收端1412，能量输出端1411通过电缆144与逆变电路231电连接，能量接收端1412与整流电路电连接，液压控制电路142通过电器接头143与电动机1331相接，液压控制电路142与整流电路电连接，以获取电能。

具体的，逆变电路231能将涡轮发电机或其他井下电源输送下来直流电逆变为能量发射模块可以使用的高频交流电，其中，无线能量传递的方式和整流电路的具体工作方式为现有技术，在此不再赘述。

当中芯轴11采用电滑环或电刷的方式向导向套筒12提供能量时，逆变电路231可以不存在，其中，电滑环或电刷传递能量方式为现有技术，在此不再赘述。

此外，为了稳定电压，可在能量接收端1412和其他电路之间加装稳压电路，稳压电路现有技术，且不是导向套筒中的必要组成部分，在此不再赘述。

进一步，逆变电路231设置于钻铤短节23内。

在本实用新型的一种实施方式中，如图3所示，旋转导向装置还包括阻尼装置25，阻尼装置25包括弹性杆或弹性管，弹性杆或弹性管的两端分别与万向节21的钻压扭矩输入端和钻压扭矩输出端同轴连接，以用于稳定钻柱，防止旋转导向装置在井眼内的晃动导致钻具弯折并进一步的对万向节21造成损害，影响钻压扭矩的传递。

需要说明的是，万向节21的钻压扭矩输入端，就是万向节21上方的用于传递钻压扭矩的钻柱的任意组成部分，例如万向节21上方的钻铤短节23，万向节21的钻压扭矩输出端为旋转导向短节1。

当然，其他任何能够实现与万向节21的钻压扭矩输入端和钻压扭矩输出端实现同轴连接的方式均在本实用新型的保护范围内。

在图3所示的实施例中，采用一根弹性杆件作为阻尼装置25，当然，阻尼装置25还可以是弹簧板等其他具有一定弹性的可以阻碍万向节21发生偏转的任何现有结构，在此不再赘述。

综上所述，本实用新型的旋转导向装置，无需设置柔性节，通过偏转控制组件驱动导向套筒和中芯轴绕万向节的中心转动，使得旋转导向装置能够轻易的产生转角，并能达到提高造斜率的目的，同时降低旋转导向的工作负荷并减小旋转导向的磨损；

本实用新型的旋转导向装置，通过液压系统和电力系统的配合，驱动偏转控制组件动作，从而使得偏转控制组件驱动导向套筒和中芯轴绕万向节的中心转动的操作简单方便，省事省力；

本实用新型的旋转导向装置，通过设置转角传感器，避免了旋转导向短节造斜不可控的问题，从而保证井眼轨迹的精确控制；

本实用新型的旋转导向装置，通过设置阻尼装置，能够对钻柱起到稳定作用，防止旋转导向装置在井眼内的晃动导致钻具弯折并进一步的对万向节造成损害，影响钻压扭矩的传递，其中，阻尼装置产生阻尼作用的原因在于，当钻柱受到振动影响时，振动会使钻柱发生摇晃，并且有驱使万向节产生更大转角的趋势；在阻尼装置中包含的弹性杆或弹性管的作用下，产生使万向节的钻压扭矩输入端和万向节的钻压扭矩输出端同轴的趋势，而充液井筒中的钻井液会在上述任意过程中阻碍钻柱的晃动，并最终消耗钻柱振动的能量；

本实用新型的旋转导向装置，通过设置内支撑件，利用内支撑件的第二端与承载壳体之间的活动间隙限制万向节的转动范围，通过内支撑件的第二端与承载壳体之间的接触，实现了对万向节转动的限位。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (18)

1.一种旋转导向装置，其特征在于，所述旋转导向装置包括：

旋转导向短节，其至少包括中芯轴、套设于所述中芯轴的外部的导向套筒以及设置于所述导向套筒上的偏转控制组件，所述偏转控制组件包括能抵接井壁的推靠件；

至少一个万向钻压传递短节，所述万向钻压传递短节连接于所述旋转导向短节的上方，所述万向钻压传递短节至少包括万向节，所述偏转控制组件能驱动所述导向套筒和所述中芯轴绕所述万向节的中心转动。

2.根据权利要求1所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述万向钻压传递短节还包括套设于所述万向节外部的固定套筒，所述固定套筒的下端与所述中芯轴相接，所述固定套筒与所述万向节之间具有间隙形成偏转空间，所述万向节能在所述偏转空间内相对所述固定套筒的轴线偏转0°～5°。

3.根据权利要求2所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述固定套筒的外部套设有扶正器。

4.根据权利要求2所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述旋转导向装置还包括转角传感器，所述转角传感器包括设置于所述中芯轴与所述固定套筒之间的位移传感器。

5.根据权利要求1所述的旋转导向装置，其特征在于，

邻近所述导向套筒的所述万向节与所述导向套筒的几何中心之间的距离小于或等于2.5m；且邻近所述导向套筒的所述万向节与所述旋转导向短节的下端面之间的距离小于或等于4m。

6.根据权利要求1所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述导向套筒的上方连接有扶正器，所述扶正器设置于所述中芯轴的外侧，所述扶正器与邻近所述导向套筒的所述万向节之间的距离小于或等于2m。

7.根据权利要求1所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述中芯轴的上端通过上扶正轴承与所述导向套筒相接，所述中芯轴的下端通过下扶正轴承与所述导向套筒相接，邻近所述导向套筒的所述万向节与所述上扶正轴承之间的距离小于或等于1.8m。

8.根据权利要求1所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述万向钻压传递短节还包括与所述万向节相接的钻铤短节，所述钻铤短节的内部设有钻铤短节流道，所述万向节的内部设置有与所述钻铤短节流道相连通的万向节流道。

9.根据权利要求8所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述万向节的内部设有能量传输线。

10.根据权利要求9所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述旋转导向装置还包括电力系统，所述电力系统包括能量供应系统、逆变电路、电磁耦合器和整流电路，所述能量供应系统设置于邻近所述导向套筒的所述万向节的上方，所述整流电路设置于所述导向套筒的侧壁中，所述电磁耦合器包括套设于所述中芯轴的外周面上的能量输出端、以及连接于所述导向套筒的内壁面上的能量接收端，所述能量输出端通过所述能量传输线与所述逆变电路电连接，所述能量接收端与所述整流电路电连接。

11.根据权利要求10所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述逆变电路设置于所述钻铤短节内。

12.根据权利要求1所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述万向节为十字轴式万向节、球笼式万向节、球叉式万向节或球铰式万向节。

13.根据权利要求1所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述旋转导向装置还包括姿态测量系统，所述姿态测量系统位于所述万向节的下方，所述姿态测量系统包括至少一只加速度计，所述加速度计的中心线与所述导向套筒的轴线之间的夹角的角度为0°～60°。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述偏转控制组件还包括至少一组驱动件，所述驱动件包括至少三组沿所述中芯轴的径向间隔设置的驱动液压缸，所述驱动液压缸包括连接于所述导向套筒的侧壁上的缸筒和设置于所述缸筒内的驱动活塞，所述驱动活塞上连接有所述推靠件，所述驱动活塞能驱动所述推靠件朝向所述中芯轴的轴线移动或抵靠所述井壁，所述推靠件的移动能驱动所述中芯轴和所述导向套筒绕所述万向节的中心转动。

15.根据权利要求14所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述偏转控制组件还包括液压系统，所述液压系统包括连接有电动机的液压泵、动力液管路和回液管路，所述导向套筒的侧壁上设有动力容置腔和回液存储腔，所述电动机和所述液压泵设置于所述动力容置腔内，各所述缸筒通过所述动力液管路与所述液压泵密封连通，所述动力液管路通过所述回液管路与所述回液存储腔相连通。

16.根据权利要求1所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述旋转导向装置还包括阻尼装置，所述阻尼装置包括弹性杆或弹性管，所述弹性杆或所述弹性管的两端分别与所述万向节的钻压扭矩输入端和钻压扭矩输出端同轴连接。

17.根据权利要求1所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述旋转导向装置还包括内支撑件，所述内支撑件设置于所述万向节的钻压扭矩输出端和/或钻压扭矩输入端的承载壳体内，所述内支撑件的第一端与所述万向节相接，所述内支撑件的第二端与所述万向节的钻压扭矩输出端和/或钻压扭矩输入端的承载壳体之间具有活动间隙，所述推靠件与所述万向节之间的间距为第一间距，所述内支撑件的力臂长度大于所述第一间距的5％。

18.根据权利要求7所述的旋转导向装置，其特征在于，

所述上扶正轴承的扶正长度为所述导向套筒的直径的0.4倍以下，所述下扶正轴承的扶正度为所述导向套筒的直径的0.6倍以下。

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