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申请/专利权人：四川同达合盛能源技术有限公司

摘要：本发明公开了一种偏心执行机构，包括外筒、上旋转短接、下旋转短接、偏心执行筒、偏心楔形块和动力源，上旋转短接和下旋转短接通过联轴器连接，动力源套接在上旋转短接上，动力源与偏心执行筒相连，偏心执行筒套接在上旋转短接和下旋转短接上，下旋转短接与外筒之间设置有空隙，偏心楔形块连接在偏心执行筒上，下旋转短接包括内端、外端和过度段，外端伸出外筒，内端位于联轴器内，外端直径大于内端直径，过度段为斜面，下旋转短接未偏心时，楔形块位于内端与外筒之间的空隙内，下旋转短接偏心时，楔形块位于过度段与外筒之间的空隙内。本发明通过控制下旋转短接偏心，就能控制与下旋转短接连接的钻头偏心，实现钻头方向的改变，以达到井眼轨迹的变化。

主权项：1.一种偏心执行机构，其特征在于：包括外筒、上旋转短接、下旋转短接、偏心执行筒、偏心楔形块、动力源、角度调整器、中央控制器和偏心执行筒转动角度检测器，上旋转短接和下旋转短接通过联轴器连接，动力源套接在上旋转短接上，动力源与偏心执行筒相连，偏心执行筒套接在上旋转短接和下旋转短接上，下旋转短接与外筒之间设置有空隙，偏心楔形块连接在偏心执行筒上，偏心楔形块与下旋转短接的接触面上设置有滚动轴承结构，外筒与上旋转短接和下旋转短接的接触位置均安装有旋转密封结构，下旋转短接包括内端、外端和过渡段，外端伸出外筒，内端位于联轴器内，外端直径大于内端直径，过渡段为斜面，下旋转短接未偏心时，偏心楔形块位于内端与外筒之间的空隙内，下旋转短接偏心时，偏心楔形块位于过渡段与外筒之间的空隙内，下旋转短接与联轴器的连接处安装有自动扶正机构，自动扶正机构用于使下旋转短接回位到中心线位置；动力源为液压缸或者气缸，包括缸体、活塞和中心管，活塞位于缸体内，中心管连接在活塞上，中心管伸出缸体与偏心执行筒相连，角度调整器与偏心执行筒相连，带动偏心执行筒转动；偏心执行筒转动角度检测器与中央控制器相连，角度调整器与中央控制器相连，动力源与中央控制器相连；当需要进行偏心调节时，中央控制器给角度调整器下达角度调整命令，角度调整器接收到调整命令后，转动偏心执行筒，偏心执行筒转动角度检测器将偏心执行筒转动的角度数据反馈给中央控制器，当转动角度达到设定角度后，中央控制器向角度调整器下达停止转动命令，角度调整器收到命令后停止转动偏心执行筒，然后中央控制器向动力源发出推出命令，活塞推动中心管，中心管推动角度调整器、偏心执行筒和偏心楔形块向下旋转短接方向运动，偏心楔形块进入到过渡段与外筒之间的空隙内，使得下旋转短接偏离原来的中心线，当不需要偏心时，中央控制器向动力源发出缩回命令，活塞回退，带动中心管、角度调整器和偏心执行筒缩回，偏心楔形块退出过渡段与外筒之间的空隙回到内端与外筒之间的空隙内，下旋转短接自动回位到原来中心线的位置。

全文数据：一种偏心执行机构技术领域本发明涉及一种钻井装置，尤其涉及一种能够改变钻头方向的装置。背景技术定向井技术是当今世界石油、天然气勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益。定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。要实现井眼轨迹的变化，就需要控制钻头方向改变，钻头方向的改变需要用到偏心执行机构，因此，开发出一套偏心执行机构十分有必要。发明内容本发明为解决上述技术问题，提供了一种偏心执行机构，通过偏心执行机构，控制下旋转短接偏心，就能控制与下旋转短接连接的钻头偏心，实现钻头方向的改变，以达到井眼轨迹的变化。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种偏心执行机构，其特征在于：包括外筒、上旋转短接、下旋转短接、偏心执行筒、偏心楔形块和动力源，上旋转短接和下旋转短接通过联轴器连接，动力源套接在上旋转短接上，动力源与偏心执行筒相连，偏心执行筒套接在上旋转短接和下旋转短接上，下旋转短接与外筒之间设置有空隙，偏心楔形块连接在偏心执行筒上，下旋转短接包括内端、外端和过度段，外端伸出外筒，内端位于联轴器内，外端直径大于内端直径，过度段为斜面，下旋转短接未偏心时，楔形块位于内端与外筒之间的空隙内，下旋转短接偏心时，楔形块位于过度段与外筒之间的空隙内。所述动力源为液压缸或者气缸，包括缸体、活塞和中心管，活塞位于缸体内，中心管连接在活塞上，中心管伸出缸体与偏心执行筒相连。所述外筒与上旋转短接和下旋转短接的接触位置均安装有旋转密封结构。所述楔形块与下旋转短接的接触面上设置有滚动轴承结构，减小楔形块与下旋转短接之间的摩擦力。所述偏心执行机构还包括角度调整器，该角度调整器与偏心执行筒相连，带动偏心执行筒转动。所述偏心执行机构还包括中央控制器和偏心执行筒转动角度检测器，偏心执行筒转动角度检测器与中央控制器相连，所述角度调整器与中央控制器相连，所述动力源与中央控制器相连。当需要进行偏心调节时，中央控制器给角度调整器下达角度调整命令，角度调整器接收到调整命令后，转动偏心执行筒，偏心执行筒转动角度检测器将偏心执行筒转动的角度数据反馈给中央控制器，当转动角度达到设定角度后，中央控制器向角度调整器下达停止转动命令，角度调整器收到命令后停止转动偏心执行筒，然后中央控制器向动力源发出推出命令，活塞推动中心管，中心管推动角度调整器、偏心执行筒和楔形块向下旋转短接方向运动，楔形块进入到过度段与外筒之间的空隙内，使得下旋转短接偏离原来的中心线。当不需要偏心时，中央控制器向动力源发出缩回命令，活塞回退，带动中心管、角度调整器和偏心执行筒缩回，楔形块退出过度段与外筒之间的空隙回到内端与外筒之间的空隙内，下旋转短接自动回位到原来中心线的位置。偏心执行筒转动角度检测器采用角度传感器即可。角度调整器只要能够驱动偏心执行筒在上旋转短接和下旋转短接上转动即可，其目的是调整下旋转短接偏心的位置和方向。而楔形块用于实现下旋转短接偏心的动作。本发明相对于现有技术具有以下有益效果：1、本发明包括外筒、上旋转短接、下旋转短接、偏心执行筒、偏心楔形块和动力源，上旋转短接和下旋转短接通过联轴器连接，动力源套接在上旋转短接上，动力源与偏心执行筒相连，偏心执行筒套接在上旋转短接和下旋转短接上，下旋转短接与外筒之间设置有空隙，偏心楔形块连接在偏心执行筒上，下旋转短接包括内端、外端和过度段，外端伸出外筒，内端位于联轴器内，外端直径大于内端直径，过度段为斜面，下旋转短接未偏心时，楔形块位于内端与外筒之间的空隙内，下旋转短接偏心时，楔形块位于过度段与外筒之间的空隙内。本发明通过动力源推动偏心执行筒，然后偏心执行筒推动偏心楔形块，偏心楔形块向下旋转短接方向运动，插入到过度段与外筒之间的空隙内，由于偏心楔形块的作用，将下旋转短接偏离中心线，从而实现下旋转短接的偏心，改变下旋转短接的方向，连接在下旋转短接的钻头就会偏离原来的方向，实现钻头方向的改变，至于偏心的方向可以事先调节好楔形块的位置，而偏离的程度可以通过楔形块运动的距离来进行调节。通过本发明提供的偏心机构可以很好的实现钻头方向的改变，达到定向井的要求。2、本发明外筒与上旋转短接和下旋转短接的接触位置均安装有旋转密封结构。通过旋转密封结构，实现上下旋转短接与外筒的密封，避免杂物进入到偏心机构内部，造成偏心机构的损坏。3、本发明楔形块与下旋转短接的接触面上设置有滚动轴承结构，减小楔形块与下旋转短接之间的摩擦力。通过滚动轴承结构有利于楔形块的运动，减轻动力源的工作负荷，同时也能减少下旋转短接以及楔形块的磨损，延长其使用寿命。4、本发明偏心执行机构还包括角度调整器，该角度调整器与偏心执行筒相连，带动偏心执行筒转动。通过角度调整器的作用能够调节偏心执行筒的转动角度，由于楔形块连接在偏心执行筒上，这样就能够调节楔形块的位置，也就能够实现下旋转短接的偏心位置和方向的调节。5、本发明偏心执行机构还包括中央控制器和偏心执行筒转动角度检测器，偏心执行筒转动角度检测器与中央控制器相连，所述角度调整器与中央控制器相连，所述动力源与中央控制器相连。通过中央控制器和偏心执行筒转动角度检测器的作用，能够实现偏心执行筒旋转角度的自动调节以及偏心执行筒移动的距离调节，自动实现偏心位置、方向和程度的调节。附图说明图1为本发明整体结构未偏心结构示意图图2为图1的侧视图；图3为本发明整体结构偏心后的结构示意图；图4为图3的侧视图。附图标记1、外筒，2、上旋转短接，3、下旋转短接，4、联轴器，5、液压缸，6、中心管，7、活塞，8、偏心执行筒，9、楔形块，10、角度调整器，11、轴承，12、球形轴套。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。实施例1本实施例提供了一种偏心机构，其作用是实现钻头的偏心。下面对该机构进行详细阐述。该机构包括一个外筒1，外筒1内装有上旋转短接2和下旋转短接3，上旋转短接2和下旋转短接3通过联轴器4连接，将上旋转短接2的扭矩传递给下旋转短接3。在上旋转短接2、联轴器4、下旋转短接3的构成的整体上装一个偏心执行筒8，偏心执行筒8连接一个楔形块9，在偏心执行筒8上装一个角度调整器10，用于调整偏心执行筒转动的角度。在上旋转短接2上装上一个液压缸5，液压缸与上旋转短接2通过轴承11限位在上旋转短接2上，限制液压缸5的轴向运动。从图中方向，液压缸位于偏心执行筒的左侧，楔形块位于偏心执行筒的右侧。液压缸5包括缸体、活塞7、中心管6，中心管6伸出缸体，中心管6一端连接在活塞7上，另一端连接在偏心执行筒上。旋转短接3与外筒1之间设置有空隙，下旋转短接3包括内端30、外端31和过度段32，外端伸出外筒，内端位于联轴器内，外端直径大于内端直径，过度段为斜面，下旋转短接未偏心时，楔形块位于内端与外筒之间的空隙内，下旋转短接偏心时，楔形块位于过度段与外筒之间的空隙内。下旋转短接3的内端通过球形轴套12安装在联轴器4内。需要偏心时，角度调整器带动偏心执行筒转动，带动楔形块转动，转动到位后，锁死偏心执行筒（限制偏心执行筒转动，但是可以轴向运动），启动液压缸5，活塞7推动中心管6向下旋转短接3方向运动（图中为右侧方向），中心管6带动角度调整器、偏心执行筒和楔形块一同向下旋转短接方向运动，楔形块运动到过度段与外筒之间的空隙内，使得下旋转短接偏离中心线，实现偏心动作。不需要偏心后，液压缸的活塞退回（图中向左）中心管带动角度调整器、偏心执行筒、楔形块退回，楔形块回到内端与外筒之间的空隙内，下旋转短接回位到中心线位置（可以在下旋转短接与联轴器的连接处安装自动扶正机构即可实现）。也可以不自动回位，工作人员取出井后调节回位也可以。至于角度调整器调整偏心执行筒的转动角度，在需要偏心时，工作人员在井口将该机构的偏心执行筒的转动调整好后再进行装配安装，下井后，只需控制液压缸即可。实施例2本实施例在实施例1的基础上，所述外筒与上旋转短接和下旋转短接的接触位置均安装有旋转密封结构。所述楔形块与下旋转短接的接触面上设置有滚动轴承结构，减小楔形块与下旋转短接之间的摩擦力。所述偏心执行机构还包括角度调整器，该角度调整器与偏心执行筒相连，带动偏心执行筒转动。所述偏心执行机构还包括中央控制器和偏心执行筒转动角度检测器，偏心执行筒转动角度检测器与中央控制器相连，所述角度调整器与中央控制器相连，所述动力源与中央控制器相连。当需要进行偏心调节时，中央控制器给角度调整器下达角度调整命令，角度调整器接收到调整命令后，转动偏心执行筒，偏心执行筒转动角度检测器将偏心执行筒转动的角度数据反馈给中央控制器，当转动角度达到设定角度后，中央控制器向角度调整器下达停止转动命令，角度调整器收到命令后停止转动偏心执行筒，然后中央控制器向动力源发出推出命令，活塞推动中心管，中心管推动角度调整器、偏心执行筒和楔形块向下旋转短接方向运动，楔形块进入到过度段与外筒之间的空隙内，使得下旋转短接偏离原来的中心线。当不需要偏心时，中央控制器向动力源发出缩回命令，活塞回退，带动中心管、角度调整器和偏心执行筒缩回，楔形块退出过度段与外筒之间的空隙回到内端与外筒之间的空隙内，下旋转短接自动回位到原来中心线的位置。偏心执行筒转动角度检测器采用角度传感器即可。角度调整器只要能够驱动偏心执行筒在上旋转短接和下旋转短接上转动即可，其目的是调整下旋转短接偏心的位置和方向。而楔形块用于实现下旋转短接偏心的动作。本实施例能够在井下实现偏心执行筒的角度调整以及楔形块的推出和缩回动作，更加智能化，能够实时调节是否偏心以及偏心方向。

权利要求：1.一种偏心执行机构，其特征在于：包括外筒、上旋转短接、下旋转短接、偏心执行筒、偏心楔形块和动力源，上旋转短接和下旋转短接通过联轴器连接，动力源套接在上旋转短接上，动力源与偏心执行筒相连，偏心执行筒套接在上旋转短接和下旋转短接上，下旋转短接与外筒之间设置有空隙，偏心楔形块连接在偏心执行筒上，下旋转短接包括内端、外端和过度段，外端伸出外筒，内端位于联轴器内，外端直径大于内端直径，过度段为斜面，下旋转短接未偏心时，楔形块位于内端与外筒之间的空隙内，下旋转短接偏心时，楔形块位于过度段与外筒之间的空隙内。2.根据权利要求1所述的一种偏心执行机构，其特征在于：所述动力源为液压缸或者气缸，包括缸体、活塞和中心管，活塞位于缸体内，中心管连接在活塞上，中心管伸出缸体与偏心执行筒相连。3.根据权利要求1所述的一种偏心执行机构，其特征在于：所述外筒与上旋转短接和下旋转短接的接触位置均安装有旋转密封结构。4.根据权利要求1所述的一种偏心执行机构，其特征在于：所述楔形块与下旋转短接的接触面上设置有滚动轴承结构。5.根据权利要求1所述的一种偏心执行机构，其特征在于：所述偏心执行机构还包括角度调整器，该角度调整器与偏心执行筒相连，带动偏心执行筒转动。6.根据权利要求1所述的一种偏心执行机构，其特征在于：所述偏心执行机构还包括中央控制器和偏心执行筒转动角度检测器，偏心执行筒转动角度检测器与中央控制器相连，所述角度调整器与中央控制器相连，所述动力源与中央控制器相连，当需要进行偏心调节时，中央控制器给角度调整器下达角度调整命令，角度调整器接收到调整命令后，转动偏心执行筒，偏心执行筒转动角度检测器将偏心执行筒转动的角度数据反馈给中央控制器，当转动角度达到设定角度后，中央控制器向角度调整器下达停止转动命令，角度调整器收到命令后停止转动偏心执行筒，然后中央控制器向动力源发出推出命令，活塞推动中心管，中心管推动角度调整器、偏心执行筒和楔形块向下旋转短接方向运动，楔形块进入到过度段与外筒之间的空隙内，使得下旋转短接偏离原来的中心线，当不需要偏心时，中央控制器向动力源发出缩回命令，活塞回退，带动中心管、角度调整器和偏心执行筒缩回，楔形块退出过度段与外筒之间的空隙回到内端与外筒之间的空隙内，下旋转短接自动回位到原来中心线的位置。

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