[发明专利]模块化旋转式可导向致动器、导向工具、及具有模块化致动器的旋转式可导向钻井系统

权利要求书

1.一种模块化致动器，用于对钻柱进行定向，所述钻柱具有靠近驱动轴的外壳，所述模块化致动器包括：

筒部，构造为耦接到所述外壳的外周；

蓄液器，包含在所述筒部中；

液压致动的致动器活塞，滑动地、至少部分地设置在所述筒部内，所述致动器活塞能够在第一位置与第二位置之间移动；以及

液压控制系统，包含在所述筒部中且将所述蓄液器流体耦接到所述致动器活塞，所述液压控制系统构造为调节所述致动器活塞在所述第一位置与第二位置之间的移动，使得所述活塞移动所述驱动轴从而改变所述钻柱的方向。

2.如权利要求1所述的模块化致动器，其中，所述蓄液器和所述液压控制系统被流体密封在所述筒部内。

3.如权利要求1所述的模块化致动器，其中，所述钻柱还包括导向控制器，且其中，所述模块化致动器还包括电连接器，所述电连接器从所述筒部突出且构造为电耦接所述液压控制系统与所述导向控制器。

4.如权利要求1所述的模块化致动器，其中，所述液压控制系统包括脉冲宽度调制器阀组件，构造为控制所述致动器活塞上的流体压力。

5.如权利要求1所述的模块化致动器，其中，所述液压控制系统包括补偿器，构造为减少所述致动器活塞上的静液压力。

6.如权利要求1所述的模块化致动器，其中，所述液压控制系统包括减压阀。

7.如权利要求1所述的模块化致动器，其中，所述液压控制系统包括泵，构造为增加所述致动器活塞上的流体压力。

8.如权利要求7所述的模块化致动器，其中，所述钻柱还包括靠近所述外壳的斜板，且其中，所述泵包括泵活塞，所述泵活塞操作性地接合所述斜板且由所述斜板致动。

9.如权利要求8所述的模块化致动器，其中，所述筒部包括细长管状体，所述泵活塞从所述细长管状体的纵向端突出。

10.如权利要求8所述的模块化致动器，还包括衬套，将所述泵活塞操作性地耦接到所述斜板，所述衬套构造为分散所述斜板的角度导致的侧面负载。

11.如权利要求1所述的模块化致动器，还包括复位弹簧，构造为将所述致动器活塞从所述第二位置偏压向所述第一位置。

12.如权利要求1所述的模块化致动器，还包括位置传感器，包含在所述筒部中，且构造为生成指示与所述致动器活塞的位置相关联的位置反馈数据的信号。

13.如权利要求1所述的模块化致动器，其特征在于，没有到所述钻柱的钻杆段的流体耦接。

14.一种导向工具，用于在地层中钻进井孔时对钻柱进行定向，所述钻柱包括驱动轴和斜板，所述导向工具包括：

管状外壳，具有外表面且限定外壳孔，所述外壳孔构造为通过其中接收所述驱动轴；

多个模块化致动器，围绕所述外壳的外表面周向间隔开，每个所述模块化致动器包括：

筒部，耦接到所述外壳的外表面；

蓄液器，密封在所述筒部中；

液压致动的致动器活塞，滑动地、至少部分地设置在所述筒部内，所述致动器活塞能够在未激活位置与激活位置之间移动；以及

液压控制系统，密封在所述筒部中且将所述蓄液器流体耦接到所述致动器活塞，所述液压控制系统构造为调节所述致动器活塞在所述未激活位置与所述激活位置之间的移动，使得所述活塞选择性地移动所述驱动轴从而改变所述钻柱的方向。

15.如权利要求14所述的导向工具，其中，所述钻柱还包括导向控制器，且其中，每个所述模块化致动器还包括电连接器，所述电连接器从所述筒部突出且构造为电连接所述液压控制系统与所述导向控制器。

16.如权利要求14所述的导向工具，其中，每个所述模块化致动器的每个所述液压控制系统包括：

泵，构造为增加所述活塞上的流体压力；

脉冲宽度调制器阀组件，构造为控制所述活塞上的流体压力；

减压阀；以及

补偿器，构造为减少所述活塞上的静液压力。

17.如权利要求14所述的导向工具，其中，每个所述筒部包括相对于所述管状外壳纵向延伸的各自的细长管状体，所述细长管状体限定窗口，所述致动器活塞在所述未激活与所述激活位置之间滑动时越过所述窗口。