新型内推指向式旋转导向工具技术领域
本发明属于石油天然气钻探工程领域一种钻井用工具，特别是新型内推指向式旋转导向工具。
背景技术
旋转导向钻井技术是现代先进钻井技术之一，目前，国内外已经出现许多成熟产品，但是其产品研发更新仍然是旋转导向钻进技术发展的重要条件。随着油气资源勘探开发的不断进行，油田的油气储量随之下降，提高钻井装备水平，以提高油气产量已经成为一种必然趋势。旋转导向工具是旋转导向钻井技术的重要组成部分，其工作性能对旋转导向钻井技术的先进性具有重要影响。旋转导向钻井工具主要应用于石油天然气领域，尤其适用于水平井、定向井等复杂结构井。现有的产品主要分为推靠式和指向式两种，推靠式旋转导向工具现场应用相对较为广泛，但是指向式旋转导向工具的进一步研究更具有价值，因为其性能更为可靠、优良，所以指向式旋转导向钻井工具的开发更加符合旋转导向工具的发展趋势。
发明内容
为了解决背景技术在存在的问题，本发明提供了一种新型内推指向式旋转导向工具，本发明的旋转导向功能是依靠偏心轮系产生偏心作用力，作用在柔性芯轴上实现的，通过旋转外壳将动力传递给钻头，在导向机构的作用下，完成造斜钻进。导向系统采用齿轮机构，在实现导向功能时，工具系统工作平稳，稳定性良好，整个工具结构更为紧凑。
本发明的技术方案是：本发明的新型内推指向式旋转导向工具，其固定安装在钻柱系统底部，前端连接钻头，其特征在于：包括压力补偿系统、导向系统、花键轴系统，所述导向系统后端连接压力补偿系统，前端连接花键轴系统；所述压力补偿系统包括上外壳、轴套、锁紧挡块、O形密封圈、上部轴等，安装滚子轴承可以保证内部结构和旋转上外壳之间不发生相对运动；所述导向系统包括球铰芯、柔性芯轴、调心球轴承、电机、电机齿轮、轴齿轮、球轴承组等；上述电机的配套电池组与控制单元固定连接在电机一端，使三者成为整体结构；所述花键轴系统包括推力球轴承、下外壳、花键轴、花键块、扶正胶筒、下部密封总成、内六角头螺栓等；利用花键连接将扭矩和转矩从下外壳传递到花键轴上，带动钻头旋转破岩。
所述轴套与上部轴之间的空余腔室设计为压力补偿腔，在上部轴末端开设通孔流通泥浆，以补偿泥浆通道中的压力变化。
所述偏心轮系，在控制单元调节下，控制电机动作，带动偏心轮系作用，对柔性芯轴施加一个偏心作用力，使其产生弯曲变形，最终传递给钻头，实现钻头的造斜钻进。
所述电机总成设计为一个整体，安装、拆卸简单方便。
本发明的有益效果是：
1、本发明的新型内推指向式旋转导向工具结构简单、体积和质量相对较小；
2、电机旋转时，偏偏心轮系可以在360度范围内旋转，从而带动柔性芯轴在理论上实现任意角度的偏转；
3、设计压力补偿腔，可以在流道压力发生改变时，自动补偿流道压力，有效缓和压力变化引起的钻柱振动，确保得到较高质量的井眼轨迹；
4、电机系统采用整体式设计，使导向系统结构更为紧凑，电机系统的安装和拆卸也更加简单方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是上部轴的结构示意图；
图3是扶正胶筒的结构示意图。
图1中1-锁紧挡块，2-O形密封圈，3-上部轴，4-O形密封圈，5-滚子轴承。6-O形密封圈，7-轴套，8-上外壳，9-球铰芯，10-滚子轴承，11-O形密封圈，12-垫片，13-柔性芯轴，14-调心球轴承，15-电机上箱体，16-电机，17-电机齿轮，18-轴齿轮，19-定位筒，20-滚子轴承，21-球轴承组，22-滚子轴承，23-轴齿轮，24-滚子轴承，25-滚子轴承，26-定位块，27-轴齿轮，28-电机下箱体，29-推力球轴承，30-套筒，31-下外壳，32-花键轴，33-花键块，34-扶正胶筒，35-挡块，36-调心球轴承，37-套筒，38-下部密封总成，39-压紧套筒，40-矩形密封圈，41-定位块，42-内六角头螺栓，43-O形密封圈，44-弹性垫圈
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
参见图1，新型内推指向式旋转导向工具，包括压力补偿系统、导向系统、花键轴系统，所述压力补偿系统包括上外壳8、轴套7、锁紧挡块1、O形密封圈2、上部轴3、O形密封圈4、滚子轴承5、O形密封圈6、滚子轴承10，安装滚子轴承5和10使内部结构和旋转上外壳8之间不发生相对运动，轴套7与上部轴3之间设计压力补偿腔，以补偿泥浆通道中的压力变化，采用O形密封圈2、4和6密封各个零部件之间不得间隙。
所述导向系统包括球铰芯9、柔性芯轴13、调心球轴承14、电机16、电机齿轮17、轴齿轮18、球轴承组21、O形密封圈11、垫片12、电机上箱体15、电机下箱体28、定位筒19、滚子轴承20、滚子轴承22、轴齿轮23、滚子轴承24、滚子轴承25、定位块26、轴齿轮27，将电机16的配套电池组与控制单元固定连接在电机16一端，使三者成为整体结构；采用偏心轮系，在控制单元调节下，电机16动作，带动偏心轮系作用，给柔性芯轴13施加一个偏心作用力，使其产生弯曲变形，最终传递给钻头，实现钻头的造斜钻进；采用调心球轴承14来补偿柔性芯轴13弯曲产生的变形，保证导向系统的正常工作。
所述花键轴系统包括推力球轴承29、下外壳31、花键轴32、花键块33、扶正胶筒34、下部密封总成38、内六角头螺栓42、套筒30、挡块35、调心球轴承36、套筒37、压紧套筒39、矩形密封圈40、定位块41、O形密封圈43、弹性垫圈44，利用花键连接将扭矩和转矩从下外壳31传递到花键轴32上，带动钻头旋转破岩；利用内六角头螺栓42将扶正胶筒34固定在花键轴系统上，进行扶正作用；利用下部密封总成38进行密封，采用推力球轴承29缓和钻头振动产生的轴向力。
所述上下外壳之间采用螺纹连接，钻井液从旋转导向工具中心位置的流道流向钻头，利用压力补偿腔储存钻井液，在流道压力变化较大时补偿流道压力。面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1、图2所示，本发明一种新型便捷式黑板刷，主要由左端外杆2、右端外杆5、中间可动铰6、左上端固定铰1、右下端固定铰9、左端内杆3、右端内杆4、刷毛11和手柄7组成。所述左端外杆2和右端外杆5是开有燕尾槽的导杆，左端内杆3和右端内杆4是横截面为梯形的直杆，左端外杆2和左端内杆3以及右端外杆5和右端内杆4都是通过燕尾配合的方式连接。同时，左端外杆2和右端外杆5的燕尾槽底部开有卡槽17；左端内杆3和右端内杆4的一端分别安装有一卡子10，内杆上的卡子10与外杆燕尾槽底部的卡槽17共同构成限位装置。左端外杆2与黑板8的左上端固定铰1连接，右端外杆5与黑板8的右下端固定铰9连接；左端内杆3和右端内杆4通过中间可动铰6连接。在中间可动铰6的支座上安装手柄7。内、外杆与黑板8相接触的表面装有刷毛11。左端外杆2和右端外杆5可以分别绕固定铰在黑板8的左右两个对角做90度的摆动，左端内杆3在左端外杆2摆动的同时在左端外杆2里相对滑动，右端内杆4在右端外杆5摆动的同时在右端外杆5里相对滑动，手柄7大致沿着黑板8对角线运动一个行程，通过装在内外杆上的刷毛11对黑板8的擦拭作用即可将整个黑板8擦干净。运动简单快捷，能缩短擦拭黑板8的时间，减少粉尘对师生的危害。如图1、图2、图3所示，为更好地实现其擦拭效果，在左上端固定铰1与右下端固定铰9分别加装了垫片13、弹簧14、轴承15，使得左端外杆2和右端外杆5在摆动起来更加顺畅，同时调节螺母12与螺栓16，可以通过弹簧14来调整整个刷体与黑板8面的接触的松紧程度，以达到最好地擦拭效果。为了防止左端内杆3在左端外杆2中滑动时完全从左端外杆2中滑出来，右端内杆4在右端外杆5中滑动时完全从右端外杆5中滑出来，在外杆燕尾槽底部开有卡槽17与内杆上的卡子10共同构成了限位装置。当刷体不工作时，左端内杆3竖直向下，右端内杆4水平，可动铰6处于黑板8的左下角，从而就不会影响老师黑板8的书写，也更美观。对于比较长的黑板8，可以安装两个类似的黑板刷装置，从而达到把整块黑板8擦干净的目的。