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申请/专利权人：中国石油天然气集团有限公司;中国石油集团西部钻探工程有限公司

摘要：本发明涉及钻井工具技术领域，是一种作动组件和井下工具液压模块，前者包括作动壳体、作动活塞、偏转附件和压力平衡胶囊，作动壳体上设有开口向上的滑移通道，滑移通道内设有能上下移动的作动活塞，作动活塞上安装有位于作动壳体上方且能随作动活塞移动产生角度偏转的偏转附件；后者包括液压壳体、端盖、电机、液压泵、三通、节流阀、电连接器、外接电部件、压力传感器和作动组件，液压壳体的右部设有作动组件，作动壳体与液压壳体固定在一起，液压壳体的中部上侧固定安装有端盖。本发明占用空间小，通过压力平衡胶囊的设置可满足井下带压作业，其通过电机和液压泵的设置可实现对作动活塞位移的液压控制，具有良好的稳定性。

主权项：1.一种井下工具液压模块，其特征在于包括作动壳体、作动活塞、偏转附件和压力平衡胶囊，作动壳体上设有开口向上的滑移通道，滑移通道内设有能上下移动的作动活塞，作动活塞上安装有位于作动壳体上方且能随作动活塞移动产生角度偏转的偏转附件，作动壳体上设有能与滑移通道下端连通的液压通道；作动壳体外侧固定安装有位于滑移通道外部且能随作动活塞移动产生拉伸或压缩的压力平衡胶囊，压力平衡胶囊的上端与偏转附件固定安装在一起，偏转附件、压力平衡胶囊和作动壳体围合形成封闭腔室，压力平衡胶囊为橡胶制回转体，且在橡胶制回转体上设有波纹形褶皱或弧线形曲面，作动活塞的上部内侧设有球面形凹槽，偏转附件的底部设有与球面形凹槽匹配的球面形凸起，球面形凸起座于球面形凹槽内；或，作动活塞的上部内侧设弧形凹槽，偏转附件的底部设有与弧形凹槽匹配的弧形凸起，弧形凸起座于弧形凹槽内；或，作动活塞的上端面为圆弧面或球面，偏转附件的底面为水平面，偏转附件座于作动活塞上，偏转附件包括柱塞和上压环，柱塞的上部外侧设有外环台，对应外环台下方位置的柱塞外侧与上压环内侧通过螺纹连接固定安装在一起，压力平衡胶囊的顶面位于柱塞与上压环之间，对应压力平衡胶囊下端位置的作动壳体上设有上窄下宽的锥形台，锥形台外侧设有内孔呈上窄下宽的锥台状的下压环，压力平衡胶囊的下端位于锥形台与下压环之间，下压环与作动壳体固定安装在一起，还包括液压壳体、端盖、电机、液压泵、三通、节流阀、电连接器、外接电部件、压力传感器和作动组件，液压壳体的右部设有作动组件，作动壳体与液压壳体固定在一起，液压壳体的中部上侧固定安装有端盖，端盖与液压壳体之间形成安装空腔，安装空腔内固定安装有电机和液压泵，电机和液压泵传动连接在一起；液压壳体上设有能将安装空腔与液压通道连通的驱动通道，对应安装空腔位置的驱动通道的端部称为驱动入口，安装空腔内固定安装有三通，三通上设有一个进液口和两个出液口，液压泵的出口端安装于进液口内，其中一个出液口与驱动入口密封连通在一起，另一个出液口内安装有节流阀；液压壳体上安装有一端位于安装空腔内的电连接器，电连接器与电机通过第一导线电连接在一起，液压壳体上安装有外接电部件，对应外接电部件接入位置的液压壳体上设有外接开口，外接电部件內端与电连接器的另一端通过第二导线电连接在一起，液压壳体上安装有压力传感器，对应压力传感器探头位置的液压壳体上设有能与驱动通道相连通的压力检测通道，压力传感器与外接电部件通过第三导线电连接在一起，液压壳体上设有能分别容纳第一导线和第二导线的过线通道。

全文数据：作动组件和井下工具液压模块技术领域[0001]本发明涉及钻井工具技术领域，是一种作动组件和井下工具液压模块。背景技术[0002]面对我国日益匮乏的石油资源，石油钻采工业不仅要求对以往油藏的开采，更迫切于对薄油层或特殊油藏的开发，因而对工具的要求也越来越高，随之出现了垂钻、旋转导向等新型工具，其共同特点是工具在钻井过程中可通过地面的控制，对于钻进方向进行调整。液压模块作为这些钻井工具的执行部分之一，属于井下工具的核心部分，由于其工作在高温高压的环境中，加之液压部件很容易出现泄漏问题，一直是钻井工具研发的难点。现有液压模块的研发并不成熟，大都存在结构复杂、占用空间大、高温高压环境下稳定性差的问题。发明内容[0003]本发明提供了一种作动组件和井下工具液压模块，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有液压模块存在的结构复杂、占用空间大、高温高上压环境下稳定性差的问题。[0004]本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的:一种作动组件，包括作动壳体、作动活塞、偏转附件和压力平衡胶囊，作动壳体上设有开口向上的滑移通道，滑移通道内设有能上下移动的作动活塞，作动活塞上安装有位于作动壳体上方且能随作动活塞移动产生角度偏转的偏转附件，作动壳体上设有能与滑移通道下端连通的液压通道;作动壳体外侧固定安装有位于滑移通道外部且能随作动活塞移动产生拉伸或压缩的压力平衡胶囊，压力平衡胶囊的上端与偏转附件固定安装在一起，偏转附件、压力平衡胶囊和作动壳体围合形成封闭腔室。[0005]下面是对上述发明技术方案的进一步优化或和改进：上述压力平衡胶囊可为橡胶制回转体，且在橡胶制回转体上设有波纹形褶皱或弧线形曲面。[0006]上述作动活塞的上部内侧可设弧形凹槽，偏转附件的底部设有与球面形凹槽匹配的球面形凸起，球面形凸起座于球面形凹槽内。[0007]上述作动活塞的上部内侧可设弧形凹槽，偏转附件的底部设有与弧形凹槽匹配的弧形凸起，弧形凸起座于球面形凹槽内。[0008]上述作动活塞的上端面可为圆弧面或球面，偏转附件的底面为水平面，偏转附件座于作动活塞上。偏转附件包括柱塞和上压环，柱塞的上部外侧设有外环台，对应外环台下方位置的柱塞外侧与上压环内侧通过螺纹连接固定安装在一起，压力平衡胶囊的顶面位于柱塞与上压环之间，对应压力平衡胶囊下端位置的作动壳体上设有上窄下宽的锥形台，锥形台外侧设有内孔呈上窄下宽的锥台状的下压环，压力平衡胶囊的下端位于锥形台与下压环之间，下压环与作动壳体固定安装在一起。[0009]本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用作动组件的井下工具液压模块，包括液压壳体、端盖、电机、液压泵、三通、节流阀、电连接器、外接电部件、压力传感器和作动组件，液压壳体的右部设有作动组件，作动壳体与液压壳体固定在一起，液压壳体的中部上侧固定安装有端盖，端盖与液压壳体之间形成安装空腔，安装空腔内固定安装有电机和液压泵，电机和液压泵传动连接在一起;液压壳体上设有能将安装空腔与液压通道连通的驱动通道，对应安装空腔位置的驱动通道的端部称为驱动入口，安装空腔内固定安装有三通，三通上设有一个进液口和两个出液口，液压泵的出口端安装于进液口内，其中一个出液口与驱动入口密封连通在一起，另一个出液口内安装有节流阀；液压壳体上安装有一端位于安装空腔内的电连接器，电连接器与电机通过第一导线电连接在一起，液压壳体上安装有外接电部件，对应外接电部件接入位置的液压壳体上设有外接开口，外接电部件内端与电连接器的另一端通过第二导线电连接在一起，液压壳体上安装有压力传感器，对应压力传感器探头位置的液压壳体上设有能与驱动通道相连通的压力检测通道，压力传感器与外接电部件通过第三导线电连接在一起，液压壳体上设有能分别容纳第一导线和第二导线的过线通道。[0010]下面是对上述发明技术方案的进一步优化或和改进：上述液压壳体上或作动壳体可设有能与驱动通道相连通的注油通道，注油通道的外端固定安装有注油堵头。[0011]上述液压壳体与作动壳体可一体设置，压力检测通道、驱动通道、液压通道和注油通道四者的水平段连成一条直线。[0012]上述液压壳体与作动壳体之间可设有能连通安装空腔与封闭腔室的连通通道。[0013]上述液压壳体和端盖可通过连接螺栓固定安装在一起，且液压壳体和端盖之间设有矩形密封圈，出液口与驱动入口之间可设有0形密封圈。[0014]上述安装空腔内可设有基座，基座与液压壳体固定安装在一起，电机与液压泵均固定安装在基座上，电机和液压泵通过联轴器传动连接在一起。[0015]本发明结构合理而紧凑，占用空间小，通过压力平衡胶囊的设置可使其能满足不同工况的井下带压作业，同时实现对封闭腔室的密封，还能满足作动活塞的上下移动，其通过电机和液压泵的设置可实现对作动活塞位移的液压控制，具有良好的稳定性，还具有使用方便，易于加工，生产成本低的特点。附图说明[0016]附图1为本发明实施例二的主视剖视结构示意图。[0017]附图中的编码分别为：1为作动壳体，2为作动活塞，3为压力平衡胶囊，4为液压通道，5为封闭腔室，6为球面形凸起，7为柱塞，8为上压环，9为外环台，10为下压环，11为液压壳体，12为端盖，13为电机，14为液压栗，15为三通，16为节流阀，17为电连接器，1S为外接电部件，19为压力传感器，20为安装空腔，21为驱动通道，22为第一导线，23为外接开口，24为第二导线，25为第三导线，26为过线通道，27为连通通道，28为注油通道，29为连接螺栓，30为矩形密封圈，31为0形密封圈，32为基座，33为联轴器，34为注油堵头。具体实施方式[0018]本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。[0019]在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如:前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。[0020]下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：实施例一:如附图1所示，一种作动组件，包括作动壳体1、作动活塞2、偏转附件和压力平衡胶囊3,作动壳体1上设有开口向上的滑移通道，滑移通道内设有能上下移动的作动活塞2,作动活塞2上安装有位于作动壳体1上方且能随作动活塞2移动产生角度偏转的偏转附件，作动壳体1上设有能与滑移通道下端连通的液压通道4;作动壳体1外侧固定安装有位于滑移通道外部且能随作动活塞2移动产生拉伸或压缩的压力平衡胶囊3,压力平衡胶囊3的上端与偏转附件固定安装在一起，偏转附件、压力平衡胶囊3和作动壳体1围合形成封闭腔室5。根据需求，压力平衡胶囊3应为柔性胶囊，并具有良好的延展性、密封性以及耐高温和耐高压性能。使用过程中，偏转附件的上端可抵在现有公知的护板上，护板在下入井内后会受到井壁的限位，然后可通过向液压通道4加压推动作动活塞2向上移动，此时偏转附件将在作动活塞2和护板的共同作用下发生偏移，当偏移量达到预设时，可停止对液压通道4加压，此时偏转附件将在外力作用下带动作动活塞2回复原位;使偏转附件能随作动活塞2移动产生角度偏转可防止作动活塞2在移动过程中发生偏磨，延长其使用寿命;本实施例可用于井下带压作业，井内的高压将会作用于压力平衡胶囊3,并使之产生相应的变形量，从而达到受力平衡，此时可通过向液压通道4内加压实现对作动活塞2的推动，进而实现对护板的推靠作用。本实施例结构合理，使用方便，压力平衡胶囊3的设置可使本实施例能满足带压作业，同时实现对封闭腔室5的密封，还能满足作动活塞2的上下移动。根据需求，作动活塞2与作动壳体1之间可设有密封圈，这样可使两者之间保持良好的密封性;作动活塞2的上部中心可设有螺纹工艺孔，如此可便于作动活塞2与滑移通道的对中。[0021]可根据实际需要，对上述作动组件作进一步优化或和改进：如附图1所示，压力平衡胶囊3为橡胶制回转体，且在橡胶制回转体上设有波纹形褶皱或弧线形曲面。由此可使压力平衡胶囊3能随作动活塞2移动产生相应的拉伸和压缩边线。根据需求，压力平衡胶囊3还可采用其他具有延展性、密封性以及耐高温和耐高压性能的材料制成。[0022]如附图1所示，作动活塞2的上部内侧设弧形凹槽，偏转附件的底部设有与球面形凹槽匹配的球面形凸起6，球面形凸起6座于球面形凹槽内。由此可便于偏转附件能随作动活塞2的上下移动形成角度偏转。[0023]如附图1所示，作动活塞2的上部内侧设弧形凹槽，偏转附件的底部设有与弧形凹槽匹配的弧形凸起，弧形凸起座于球面形凹槽内。由此可便于偏转附件能随作动活塞2的上下移动形成角度偏转。[0024]如附图〖所示，作动活塞2的上端面为圆弧面或球面，偏转附件的底面为水平面，偏转附件座于作动活塞2上。由此可便于偏转附件能随作动活塞2的上下移动形成角度偏转。[0025]如附图丨所示，偏转附件包括柱塞7和上压环8，柱塞7的上部外侧设有外环台9，对应外环台9下方位置的柱塞7外侧与上压环8内侧通过螺纹连接固定安装在一起，压力平衡胶囊3的顶面位于柱塞7与上压环8之间，对应压力平衡胶囊3下端位置的作动壳体1上设有上窄下宽的锥形台，锥形台外侧设有内孔呈上窄下宽的锥台状的下压环10,压力平衡胶囊3的下端位于锥形台与下压环1〇之间，下压环10与作动壳体1固定安装在一起。由此可实现压力平衡胶囊3上下两端的固定安装，确保其对封闭腔室5的密封作用，且使连接结构具有良好的稳定性。[0026]实施例二：如附图1所示，一种使用上述作动组件的井下工具液压模块，包括液压壳体11、端盖I2、电机13、液压栗14、三通15、节流阀16、电连接器17、外接电部件18、压力传感器19和作动组件，液压壳体11的右部设有作动组件，作动壳体1与液压壳体11固定在一起，液压壳体11的中部上侧固定安装有端盖12,端盖12与液压壳体11之间形成安装空腔20，安装空腔20内固定安装有电机13和液压泵14,电机13和液压泵14传动连接在一起;液压壳体11上设有能将安装空腔20与液压通道4连通的驱动通道21，对应安装空腔20位置的驱动通道21的端部称为驱动入口，安装空腔20内固定安装有三通15,三通15上设有一个进液口和两个出液口，液压泵14的出口端安装于进液口内，其中一个出液口与驱动入口密封连通在一起，另一个出液口内安装有节流阀16;液压壳体11上安装有一端位于安装空腔20内的电连接器17,电连接器17与电机13通过第一导线22电连接在一起，液压壳体11上安装有外接电部件18,对应外接电部件18接入位置的液压壳体11上设有外接开口23,外接电部件18内端与电连接器17的另一端通过第二导线24电连接在一起，液压壳体11上安装有压力传感器19,对应压力传感器19探头位置的液压壳体11上设有能与驱动通道21相连通的压力检测通道，压力传感器19与外接电部件18通过第三导线25电连接在一起，液压壳体11上设有能分别容纳第一导线22和第二导线24的过线通道26。根据需求，作动壳体1与液压壳体11可为一体设置或通过连接螺栓29安装在一起;外接电部件18可采用现有公知技术，如高压密封插针或高压密封插头等；电连接器17可采用现有公知技术，如高压密封插针或高压密封插头等。使用过程中，可将与现有外接设备连通的外部接头与外接电部件18电连接在一起，由此可通过外接设备经外部接头向电机13供电并发送相应的控制信号，从而实现对电机13启闭的控制;压力检测通道通过驱动通道21与液压通道4连通，由此压力传感器19可用于检测液压通道4内的油压并将监测数据通过外接电部件18发送给外接设备，便于外接设备判定和输出对电机13的控制命令;本实施例可用于井下带压作业，使用时，偏转附件的上端可抵在现有公知的护板上并下入井内，安装空腔20内可注入绝缘液压油，然后可通过外接设备控制电机13启动，此时液压泵14会将安装空腔20内的绝缘液压油泵入三通15内，并使绝缘液压油通过驱动入口、驱动通道21和液压通道4作用于作动活塞2并推动作动活塞2向上移动，此时偏转附件将在作动活塞2和护板的共同作用下发生偏移，实现本实施例对护板的推靠作用，压力传感器19会将其检测到的液压通道4内的压力实时传送至外接设备；当液压泵14的输出压力过大时，可通过节流阀16释放压力，对作动活塞2起到保护作用，使其能在恒定压力作用下移动；当偏移量达到预设时，可停止对液压通道4加压，此时偏转附件将在外力作用下带动作动活塞2回复原位。本实施例结构合理而紧凑，占用空间小，通过压力平衡胶囊3的设置可使本实施例能满足不同工况的井下带压作业，其通过电机13和液压栗14的设置可实现对作动活塞2位移的液压控制，具有良好的稳定性。[0027]可根据实际需要，对上述井下工具液压模块作进一步优化或和改进：如附图1所示，液压壳体11或作动壳体1上设有能与驱动通道21相连通的注油通道28，注油通道28的外端固定安装有注油堵头34。由此可通过开启注油堵头34向驱动通道21内注入绝缘液压油，此时绝缘液压油将通过节流阀16溢出至安装空腔20内。[0028]如附图1所示，液压壳体11与作动壳体1一体设置，压力检测通道、驱动通道21、液压通道4和注油通道28四者的水平段连成一条直线。由此可使其加工更加方便省力。[0029]如附图1所示，液压壳体11与作动壳体1之间设有能连通安装空腔20与封闭腔室5的连通通道27。连通通道27的设置可避免封闭腔室5形成憋压。[0030]如附图1所示，液压壳体11和端盖I2通过连接螺栓29固定安装在一起，且液压壳体11和端盖12之间设有矩形密封圈30,出液口与驱动入口之间可设有0形密封圈31。由此可确保安装空腔20的密封性。[0031]如附图1所示，安装空腔20内设有基座32,基座32与液压壳体11固定安装在一起，电机13与液压泵14均固定安装在基座32上，电机13和液压栗14通过联轴器33传动连接在一起。由此可便于电机13与液压栗14的连接和安装。[0032]以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

权利要求：1.一种作动组件，其特征在于包括作动壳体、作动活塞、偏转附件和压力平衡胶囊，作动壳体上设有开口向上的滑移通道，滑移通道内设有能上下移动的作动活塞，作动活塞上安装有位于作动壳体上方且能随作动活塞移动产生角度偏转的偏转附件，作动壳体上设有能与滑移通道下端连通的液压通道;作动壳体外侧固定安装有位于滑移通道外部且能随作动活塞移动产生拉伸或压缩的压力平衡胶囊，压力平衡胶囊的上端与偏转附件固定安装在一起，偏转附件、压力平衡胶囊和作动壳体围合形成封闭腔室。2.根据权利要求1所述的作动组件，其特征在于压力平衡胶囊为橡胶制回转体，且在橡胶制回转体上设有波纹形褶皱或弧线形曲面。3.根据权利要求1或2所述的作动组件，其特征在于作动活塞的上部内侧设弧形凹槽，偏转附件的底部设有与球面形凹槽匹配的球面形凸起，球面形凸起座于球面形凹槽内；或，作动活塞的上部内侧设弧形凹槽，偏转附件的底部设有与弧形凹槽匹配的弧形凸起，弧形凸起座于球面形凹槽内；或，作动活塞的上端面为圆弧面或球面，偏转附件的底面为水平面，偏转附件座于作动活塞上，偏转附件包括柱塞和上压环，柱塞的上部外侧设有外环台，对应外环台下方位置的柱塞外侧与上压环内侧通过螺纹连接固定安装在一起，压力平衡胶囊的顶面位于柱塞与上压环之间，对应压力平衡胶囊下端位置的作动壳体上设有上窄下宽的锥形台，锥形台外侧设有内孔呈上窄下宽的锥台状的下压环，压力平衡胶囊的下端位于锥形台与下压环之间，下压环与作动壳体固定安装在一起。4.一种使用权利要求1至3中任一项所述作动组件的井下工具液压模块，其特征在于包括液压壳体、端盖、电机、液压泵、三通、节流阀、电连接器、外接电部件、压力传感器和作动组件，液压壳体的右部设有作动组件，作动壳体与液压壳体固定在一起，液压壳体的中部上侧固定安装有端盖，端盖与液压壳体之间形成安装空腔，安装空腔内固定安装有电机和液压泵，电机和液压泵传动连接在一起;液压壳体上设有能将安装空腔与液压通道连通的驱动通道，对应安装空腔位置的驱动通道的端部称为驱动入口，安装空腔内固定安装有三通，三通上设有一个进液口和两个出液口，液压泵的出口端安装于进液口内，其中一个出液口与驱动入口密封连通在一起，另一个出液口内安装有节流阀;液压壳体上安装有一端位于安装空腔内的电连接器，电连接器与电机通过第一导线电连接在一起，液压壳体上安装有外接电部件，对应外接电部件接入位置的液压壳体上设有外接开口，外接电部件内端与电连接器的另一端通过第二导线电连接在一起，液压壳体上安装有压力传感器，对应压力传感器探头位置的液压壳体上设有能与驱动通道相连通的压力检测通道，压力传感器与外接电部件通过第三导线电连接在一起，液压壳体上设有能分别容纳第一导线和第二导线的过线通道。5.根据权利要求4所述的井下工具液压模块，其特征在于液压壳体或作动壳体上设有能与驱动通道相连通的注油通道，注油通道的外端固定安装有注油堵头。6.根据权利要求5所述的井下工具液压模块，其特征在于液压壳体与作动壳体一体设置，压力检测通道、驱动通道、液压通道和注油通道四者的水平段连成一条直线。7.根据权利要求4或5或6所述的井下工具液压模块，其特征在于液压壳体与作动壳体之间设有能连通安装空腔与封闭腔室的连通通道。8.根据权利要求4或5或6所述的井下工具液压模块，其特征在于液压壳体和端盖通过连接螺栓固定安装在一起，且液压壳体和端盖之间设有矩形密封圈，出液口与驱动入口之间可设有0形密封圈。9.根据权利要求7所述的井下工具液压模块，其特征在于液压壳体和端盖通过连接螺栓固定安装在一起，且液压壳体和端盖之间设有矩形密封圈，出液口与驱动入口之间可设有〇形密封圈。10.根据权利要求4或5或6或9所述的井下工具液压模块，其特征在于安装空腔内设有基座，基座与液压壳体固定安装在一起，电机与液压泵均固定安装在基座上，电机和液压泵通过联轴器传动连接在一起。

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