一种旋转导向工具及其肋板控制信号的传输方式及装置的制作方法

1.本发明涉及旋转导向钻井系统技术领域，具体涉及一种旋转导向工具及其肋板控制信号的传输方式及装置。


背景技术：

2.旋转导向工具非常适合目前开发特殊油藏的超深井、高难度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等。为克服滑动导向技术的不足，从20世纪80年代后期，国际上开始研究旋转导向钻井技术。国内从20世纪90年代开始研究。组成：旋转导向钻井系统实质上是一个旋转导向工具与测量传输仪器(mwd/lwd)联合组成的井下闭环工具系统。20世纪90年代初期,多家公司形成了商业化的旋转导向技术，目前有两种比较成熟导向系统。即推靠式和指向式两种。其中推靠式是在靠近钻头处通过翼肋推靠钻铤，直接为钻头提供侧向力每个翼肋的伸缩都由一套独立的液压系统控制，这样可以提供准确、足够的推靠力。旋转导向工具由旋转套和中心轴组成，旋转套上有三个翼肋和控制翼肋的电路。当定向时三个翼肋以不同的力支出来和井壁接触，带有翼肋和控制翼肋电路的旋转套不旋转了，钻杆中心轴及钻头一起旋转实现定向。这样中心轴和旋转套之间就有相对运动。而翼肋支出的力的大小的控制指令来自中心轴上的主控电路，两个电路之间需要通讯及给控制板供电。现在通讯及给控制板供电通过旋转变压器作为媒介来完成。但现有技术中旋转变压器：通讯复杂不可靠，能量传递效率低，易损，不还维护，价格高。


技术实现要素：

3.本发明提供的一种旋转导向工具及其肋板控制信号的传输方式及装置，解决了上述技术问题。
4.本发明提供了一种旋转导向工具肋板控制信号的传输装置，包括：定环外壳，动环外壳，定环触点，动环接触环，定环出线端子，动环出线端子，上端密封机构，下端密封机构；
5.所述动环外壳安装在旋转导向工具的中心轴上，所述定环外壳安装在旋转导向工具的旋转套上，所述动环外壳、所述定环外壳、所述上端密封机构和下端密封机构共同构成一个密闭腔体，用于容纳所述定环触点和动环接触环；
6.所述定环出线端子一端与所述定环触点通过导线相连接，另一端穿过定环外壳；
7.所述定环触点连接到定环出线端子；所述定环触点固定在定环外壳内的支架上并与所述动环接触环相接触；
8.所述动环接触环固定在动环外壳上，通过导线连接到动环出线端子上。
9.优选地，所述定环外壳和所述动环外壳均是薄壁圆管状结构。
10.优选地，所述定环触点：包括多个导电性能良好的带有固定点位的金属丝状结构；所述动环接触环：包括多个导电性能良好的圆形金属环。
11.优选地，所述定环出线端子和动环出线端子：均包括多个已固定位置的导线接头。
12.优选地，所述上端密封机构：包括多个相互配合的密封结构；
13.所述下端密封机构：包括多个相互配合的密封结构。
14.本发明还提供了一种旋转导向工具肋板控制信号的传输方式，应用于包括肋板、旋转套、中心轴和控制电路和旋转导向工具上，其特征在于，所述旋转套和所述中心轴之间的空腔中还设置传输装置；所述传输装置通过固定在定环外壳内的定子接触环和固定在动环外壳上的动环触点相接触而实现所述肋板和所述中心轴之间的信号传输。
15.本发明还提供了一种旋转导向工具，包括传输装置，还包括：肋板、旋转套、中心轴和控制电路；
16.所述肋板布设在所述旋转套上；所述控制电路安装在所述中心轴上；
17.所述旋转套设置在所述中心轴的外层。
18.本发明的有益效果：本发明提供的一种旋转导向工具及其肋板控制信号的传输方式及装置，通过传输装置代替现有技术中的旋转变压器，同时把旋转套上的控制测量电路移到中心轴上，只把能量和控制信号通过传输装置传递给控制肋板的电机，大大降低了技术难度，提高了可靠性，降低了成本。
附图说明
19.图1为本发明实施例提供的一种旋转导向工具肋板控制信号的传输装置的结构图；
20.图2为本发明实施例提供的一种旋转导向工具的结构图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例
23.本实施例提供了一种旋转导向工具肋板控制信号的传输装置，如图1所示，包括：定环外壳1，动环外壳2，定环触点3，动环接触环4，定环出线端子5，动环出线端子6，上端密封机构7，下端密封机构8；
24.动环外壳2安装在旋转导向工具的中心轴上，定环外壳1安装在旋转导向工具的旋转套上，动环外壳2、定环外壳1、上端密封机构7和下端密封机构8共同构成一个密闭腔体，用于容纳定环触点3和动环接触环4；
25.定环出线端子5一端与定环触点3通过导线相连接，另一端穿过定环外壳1；
26.定环触点3连接到定环出线端子5；定环触点3固定在定环外壳1内的支架上并与动环接触环4相接触；
27.动环接触环4固定在动环外壳2上，通过导线连接到动环出线端子6上。传输装置通过固定在定环外壳1内的定子接触环和固定在动环外壳1上的动环触点相接触而实现肋板和中心轴之间的信号传输。
28.旋转导向工具如图2所示，包括：具有相对运动的内外两层结构，外层被称为旋转套2-1，内层被称为中心轴2-2。在旋转套上均分，布设三个肋板2-3。肋板2-3是内部带有动
力的可以向外张开的机械支撑臂。肋板2-3的运动是通过远端控制电路2-4通过信号线2-5控制的。
29.远端控制电路2-4是安装在旋转导向工具内层的中心轴2-2上的。旋转套2-1和中心轴2-2之间的空腔中还设置有如图1所述的传输装置；传输装置通过固定在定环外壳1内的定子接触环和固定在动环外壳上的动环触点相接触而实现肋板2-3和中心轴2-2之间的信号传输。本发明将整个旋转导向工具作为一个滑环来使用。
30.旋转导向工具下井工作时，内层的中心轴2-2尾端是与钻铤相连接。并跟随钻铤一起转动的。旋转套2-1是套在中心轴2-2的外层，并且不停旋转的。
31.旋转套2-1和中心轴2-2其二者之间是存在相互运动的。其相对运动状态为任意转速，任意圈数的。
32.旋转导向工具肋板控制信号的传输装置的定环外壳1是薄壁圆管状结构，定环外壳1安装在旋转导向工具的旋转套2-1上，用于保护旋转导向工具通信滑环内容物并与动环外壳2，上端密封机构7和下端密封机构8共同构成一个完成的腔体，用于容纳旋转导向工具通信内部结构：定环触点3和动环接触环4。
33.旋转导向工具肋板控制信号的传输装置的动环外壳2：是薄壁圆管状结构，动环外壳2安装在旋转导向工具的中心轴2-2上，用于保护旋转导向工具通信滑环内容物并与定环外壳1，上端密封机构7和下端密封机构8共同构成一个完成的腔体，用于容纳旋转导向工具通信内部结构：定环触点3和动环接触环4。
34.旋转导向工具肋板控制信号的传输装置的定环触点3：是多个导电性能良好的带有固定点位的金属丝状结构。定环触点3连接到定环出线端子5。定环触点3固定在定环外壳1内的支架上并与动环接触环4相接触。
35.旋转导向工具肋板控制信号的传输装置的动环接触环4：是多个导电性能良好的圆形金属环。动环接触环4固定在动环外壳2上，通过导线连接到动环出线端子6上。
36.旋转导向工具肋板控制信号的传输装置的定环出线端子5：是一些列固定好的导线接头。定环出线端子5一端与定环触点3通过导线相连接，另一端穿过定环外壳1。
37.旋转导向工具肋板控制信号的传输装置的动环出线端子6：是一些列固定好的导线接头。定环出线端子5一端与动环接触环4通过导线相连接，另一端穿过动环外壳2。
38.旋转导向工具肋板控制信号的传输装置的上端密封机构7：是一些列相互配合的密封结构组成的机构，与定环外壳1，动环外壳2共同构成传输装置内部的密封腔体。密封腔体的主要作用的容纳定环触点3，动环接触环4并保持传输装置内部的密封性。
39.旋转导向工具肋板控制信号的传输装置的下端密封机构8：是一些列相互配合的密封结构组成的机构，与定环外壳1，动环外壳2共同构成传输装置内部的密封腔体。密封腔体的主要作用的容纳定环触点3，动环接触环4并保持传输装置内部的密封性。
40.本实施例提供的一种旋转导向工具及其肋板控制信号的传输方式及装置，将整个旋转导向工具作为一个滑环来使用，通过传输装置代替了现有技术中的旋转变压器来完成任务，同时把旋转套上的控制测量电路移到中心轴上，只把能量和控制信号通过滑环传递给控制肋板的电机，大大降低了技术难度，提高了可靠性，降低了成本。
41.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应
涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种旋转导向工具肋板控制信号的传输装置，其特征在于，所述传输装置包括：定环外壳，动环外壳，定环触点，动环接触环，定环出线端子，动环出线端子，上端密封机构，下端密封机构；所述动环外壳安装在旋转导向工具的中心轴上，所述定环外壳安装在旋转导向工具的旋转套上，所述动环外壳、所述定环外壳、所述上端密封机构和下端密封机构共同构成一个密闭腔体，用于容纳所述定环触点和动环接触环；所述定环出线端子一端与所述定环触点通过导线相连接，另一端穿过定环外壳；所述定环触点连接到定环出线端子；所述定环触点固定在定环外壳内的支架上并与所述动环接触环相接触；所述动环接触环固定在动环外壳上，通过导线连接到动环出线端子上。2.根据权利要求1所述的旋转导向工具肋板控制信号的传输装置，其特征在于，所述定环外壳和所述动环外壳均是薄壁圆管状结构。3.根据权利要求1所述的旋转导向工具肋板控制信号的传输装置，其特征在于，所述定环触点：包括多个导电性能良好的带有固定点位的金属丝状结构；所述动环接触环：包括多个导电性能良好的圆形金属环。4.根据权利要求1所述的旋转导向工具肋板控制信号的传输装置，其特征在于，所述定环出线端子和动环出线端子均包括多个已固定位置的导线接头。5.根据权利要求1所述的旋转导向工具肋板控制信号的传输装置，其特征在于，所述上端密封机构：包括多个相互配合的密封结构；所述下端密封机构：包括多个相互配合的密封结构。6.一种旋转导向工具肋板控制信号的传输方式，应用于包括肋板、旋转套、中心轴和控制电路和旋转导向工具上，其特征在于，所述旋转套和所述中心轴之间的空腔中还设置有如权利要求1-5中任意一项所述的传输装置；所述传输装置通过固定在定环外壳内的定子接触环和固定在动环外壳上的动环触点相接触而实现所述肋板和所述中心轴之间的信号传输。7.一种包括如权利要求1-5中所述一项所述的传输装置的旋转导向工具，其特征在于，还包括：肋板、旋转套、中心轴和控制电路；所述肋板布设在所述旋转套上；所述控制电路安装在所述中心轴上；所述旋转套设置在所述中心轴的外层。

技术总结
本发明公开了一种旋转导向工具及其肋板控制信号的传输方式及装置，涉及旋转导向钻井系统技术领域，所述传输装置包括：定环外壳，动环外壳，定环触点，动环接触环，定环出线端子，动环出线端子，上端密封机构，下端密封机构；定环外壳安装到旋转导向工具的旋转套上，动环外壳安装到旋转导向工具的中心轴上，本发明将整个旋转导向工具作为一个滑环来使用，通过固定在定环外壳上的定环触点和固定在动环外壳上的动环接触环相接触而实现中心轴和旋转套上肋板之间的信号的传输。本发明通过传输装置代替现有技术中的旋转变压器，把能量和控制信号通过传输装置传递给肋板的控制电机，大大降低了技术难度，提高了可靠性，降低了成本。降低了成本。降低了成本。


技术研发人员：谭艳儒 谭佳萌 谭嘉乐
受保护的技术使用者：谭艳儒
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/3/8