[发明专利]旋转导向工具及其偏置机构以及对该偏置机构的控制方法

权利要求书

1.一种旋转导向工具的偏置机构，其特征在于，所述偏置机构包括：

外筒，与所述旋转导向工具的钻头连接，并与所述钻头共同旋转；

多个液压支撑机具，安装在所述外筒的内侧壁上；

每个液压支撑机具包括：支撑翼肋、非对称液压缸和位移传感器；

所述支撑翼肋一端位于所述支撑机具上，另一端伸出所述外筒；

所述非对称液压缸采用液压差推动所述支撑翼肋的伸缩运动，控制所述支撑翼肋按照目标伸缩位移伸出所述外筒，并顶在钻井的井壁上；

所述位移传感器，实时测出所述支撑翼肋伸出的实际位移，并将所述实际位移反馈给所述旋转导向工具的液压控制系统，使所述液压控制系统根据所述目标伸缩位移对每个支撑翼肋的实际位移进行闭环控制。

2.根据权利要求1所述的旋转导向工具的偏置机构，其特征在于，所述多个液压支撑机具均匀安装在所述旋转导向工具的外筒上，所述液压支撑机具至少有三个。

3.一种旋转导向工具，其特征在于，所述旋转导向工具包括偏置机构以及与所述偏置机构连接的液压控制系统；

所述偏置机构包括：

外筒，与所述旋转导向工具的钻头连接，并与所述钻头共同旋转；

多个液压支撑机具，安装在所述外筒的内侧壁上；

每个液压支撑机具包括：支撑翼肋、非对称液压缸和位移传感器；

所述支撑翼肋一端位于所述支撑机具上，另一端伸出所述外筒；

所述非对称液压缸采用液压差推动所述支撑翼肋的伸缩运动，控制所述支撑翼肋按照目标伸缩位移伸出所述外筒，并顶在钻井的井壁上；

所述位移传感器，实时测出所述支撑翼肋伸出的实际位移，并将所述实际位移反馈给所述旋转导向工具的液压控制系统；

所述液压控制系统，对每个支撑翼肋的实际位移进行单独的闭环控制，使每个支撑翼肋的实际位移满足所述目标伸缩位移的要求。

4.根据权利要求3所述的旋转导向工具，其特征在于，所述旋转导向工具还包括：连接所述液压系统的测控系统，所述测控系统包括：

井下控制器，用于根据所述钻头的转速、近钻头的井眼直径以及所述偏置机构的偏心位移测算出每个支撑翼肋的目标伸缩位移。

5.根据权利要求4所述的旋转导向工具，其特征在于，所述测控系统还包括：与所述井下控制器连接的方位传感器；

所述方位传感器，用于测量所述每个支撑翼肋的初始方位角；

所述井下控制器，具体用于根据所述初始方位角和所述钻头的转速，获得每个支撑翼肋在每个测量时刻的方位角；根据所述支撑翼肋在每个测量时刻的方位角、所述偏置机构的偏心位移以及所述井眼直径，获得每个支撑翼肋在每个测量时刻的伸缩位移。

6.根据权利要求5所述的旋转导向工具，其特征在于，所述测控系统还包括：与所述井下控制器连接的井斜测量仪；

所述井斜测量仪，用于测量井斜及工具面角，根据所述井斜及工具面角获得所述旋转导向工具的实际位置；

所述井下控制器，还用于根据所述偏心位移的要求，对所述旋转导向工具的实际位置进行闭环调整。

7.根据权利要求4所述的旋转导向工具，其特征在于，所述旋转导向工具还包括：连接所述测控系统的柔性短节，所述旋转导向工具通过所述柔性短节弯向所要求的偏心位移的方向。

8.根据权利要求7所述的旋转导向工具，其特征在于，所述旋转导向工具还包括：

上稳定器，连接钻杆与所述柔性短节；

下稳定器，连接所述测控系统和所述液压控制系统；

所述上稳定器和所述下稳定器，用于保持所述旋转导向工具在钻井过程中的稳定，减少钻井过程中所述旋转导向工具的震动。

9.根据权利要求4所述的旋转导向工具，其特征在于，所述旋转导向工具还包括：

位于所述测控系统两端的涡轮发电机，用于为所述旋转导向工具提供电力支持。