本发明涉及油气田井下作业设备领域，具体来说，涉及一种旋转导向液压动力模块。
背景技术：
随着石油钻井技术的发展，由垂直向下打直井向超深井及大位移水平井升级。钻头在地面以下的运行轨迹在正交系统中由直线向曲线甚至三维曲线变化。这要求钻头前进的方位及角度发生变化。为钻头变向提供动力支撑的即旋转导向液压动力模块；现有的系统其结构单一，能耗大，受力不均，且部件损耗快，维保频率高，频繁起钻，导致施工周期及施工成本等居高不下。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
针对相关技术中的问题，本发明提出一种旋转导向液压动力模块，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种旋转导向液压动力模块，包括壳体，壳体背面底部设置有工作基板，壳体内部开设有低压环腔，壳体底部一侧设置有穿插至低压环腔内部的接线端子，低压环腔内部由靠近接线端子的一侧设置有依次连接的高压转换连接器、高效电机、柱塞油泵及过滤器，过滤器远离柱塞油泵的一侧设置有节流阀与安全阀，工作基板顶部两侧均设置有活塞缸，活塞缸顶部设置有工作面。
进一步的，为了能够通过高压转换连接器给高效电机供电，并传递不同指令改变电流大小，进而改变高效电机转速，接线端子通过高压转换连接器与高效电机保持电连接。
进一步的，为了使得工作面更加贴合井壁，使本模块的结构更合理，工作基板与壳体之间呈钝角结构，工作面与工作基板保持平行。
进一步的，为了使得柱塞油泵能够通过过滤器及高压出口，对活塞缸进行施压，并在活塞缸返回压力时，通过单向缓冲阀进行阻挡与泄压，避免压力反作用到柱塞油泵上，进而实现对压力系统的保护，低压环腔内底部位于安全阀下方开设有高压出口，活塞缸与高压出口之间保持连接且设置有单向缓冲阀，方向为高压出口至活塞缸。
进一步的，为了使得工作面不停撞击井壁时，能够不发生剧烈晃动，从而让钻井工作平稳运行，活塞缸与工作面之间采用万向关节机构保持连接。
进一步的，为了提高过滤的精度，过滤器实现5μm级别过滤精度。
进一步的，为了分别实现节流与安全的目的，通过节流阀的限流保证压力的稳定，同时又通过安全阀保证在系统压力达到设计阈值时能够快速打开实现泄压，避免造成内部元器件的损坏，过滤器分别与节流阀及安全阀保持连通。
进一步的，为了使得节流阀与安全阀与低压环腔保持连通，再通过高压出口与活塞缸保持连接，进而完成压力的传导，节流阀与安全阀远离过滤器的一侧均通过低压回流口与低压环腔保持连通。
本发明的有益效果为：
1、通过采用新型小型化设计并在系统中增加了具有反向缓冲功能的结构，避免了钻头同岩石及钻铤同井壁冲击时反向作用力快速回涌作用在柱塞油泵上，从而保护了高压系统重要元器件，确保系统长期可靠运行，减少了维保成本及延长了工具使用时间。
2、通过采用双活塞缸及万向关节的设计更符合动力学原理，结构简化且在受井壁冲击时有轻微波动范围，避免机械干涉，从而确保设备无卡滞运动。
3、本发明具备制造容易、加工方便、结构简化、生产效率提高、维保简单高效且成本低廉等优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种旋转导向液压动力模块的正面结构示意图；
图2是根据本发明实施例的一种旋转导向液压动力模块的侧视图；
图3是根据本发明实施例的一种旋转导向液压动力模块的模块简图；
图4是根据本发明实施例的一种旋转导向液压动力模块的液压系统原理图；
图5是根据本发明实施例的一种旋转导向液压动力模块在钻铤系统中的应用图。
图中：
1、壳体；2、工作基板；3、低压环腔；4、接线端子；5、高压转换连接器；6、高效电机；7、柱塞油泵；8、过滤器；9、节流阀；10、安全阀；11、活塞缸；12、工作面；13、高压出口；14、低压回流口。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种旋转导向液压动力模块。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-5所示，根据本发明实施例的旋转导向液压动力模块，包括壳体1，壳体1背面底部设置有工作基板2，壳体1内部开设有低压环腔3，壳体1底部一侧设置有穿插至低压环腔3内部的接线端子4，低压环腔3内部由靠近接线端子4的一侧设置有依次连接的高压转换连接器5、高效电机6、柱塞油泵7及过滤器8，过滤器8远离柱塞油泵7的一侧设置有节流阀9与安全阀10，工作基板2顶部两侧均设置有活塞缸11，活塞缸11顶部设置有工作面12。
借助于上述技术方案，通过采用新型小型化设计并在系统中增加了具有反向缓冲功能的结构，避免了钻头同岩石及钻铤同井壁冲击时反向作用力快速回涌作用在柱塞油泵7上，从而保护了高压系统重要元器件，确保系统长期可靠运行，减少了维保成本及延长了工具使用时间。通过采用双活塞缸11及万向关节的设计更符合动力学原理，结构简化且在受井壁冲击时有轻微波动范围，避免机械干涉，从而确保设备无卡滞运动。本发明具备制造容易、加工方便、结构简化、生产效率提高、维保简单高效且成本低廉等优势。
在一个实施例中，对于上述接线端子4来说，接线端子4通过高压转换连接器5与高效电机6保持电连接，从而能够通过高压转换连接器5给高效电机6供电，并传递不同指令改变电流大小，进而改变高效电机6转速。
在一个实施例中，对于上述工作基板2来说，工作基板2与壳体1之间呈钝角结构，工作面12与工作基板2保持平行，从而使得工作面12更加贴合井壁，使本模块的结构更合理。
在一个实施例中，对于上述低压环腔3来说，低压环腔3内底部位于安全阀10下方开设有高压出口13，活塞缸11与高压出口13之间保持连接且设置有单向缓冲阀，方向为高压出口至活塞缸，从而使得柱塞油泵7能够通过过滤器8及高压出口13，对活塞缸11进行施压，并在活塞缸11返回压力时，通过单向缓冲阀进行阻挡与泄压，避免压力反作用到柱塞油泵7上，进而实现对压力系统的保护。
在一个实施例中，对于上述活塞缸11来说，活塞缸11与工作面12之间采用万向关节机构保持连接，从而使得工作面12不停撞击井壁时，能够不发生剧烈晃动，从而让钻井工作平稳运行。
在一个实施例中，对于上述过滤器8来说，过滤器8实现5μm级别过滤精度，从而提高过滤的精度。
在一个实施例中，对于上述过滤器8来说，过滤器8分别与节流阀9及安全阀10保持连通，从而分别实现节流与安全的目的，通过节流阀9的限流保证压力的稳定，同时又通过安全阀10保证在系统压力达到设计阈值时能够快速打开实现泄压，避免造成内部元器件的损坏。
在一个实施例中，对于上述节流阀9来说，节流阀9与安全阀10远离过滤器8的一侧均通过低压回流口14与低压环腔3保持连通，从而使得节流阀9与安全阀10与低压环腔3保持连通，再通过高压出口13与活塞缸11保持连接，进而完成压力的传导。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
在实际应用时，三个该液压动力模块为一组，分别在钻铤临近钻头的部位均匀配置，三个模块相互独立工作又协同配合，共同完成改变方向的功能，同时在使用时三个模块根据使用情况分别供应不同大小的电流。
在实际工作时，控制钻铤及钻头进入井内，三个工作面12抵达井壁，使得钻铤的位置得到定位，接线端子4为高压转换连接器5与高效电机6供电，高效电机6获得井口指令后根据加电电流大小不同改变转速，并为与之连接的柱塞油泵7提供不同的转速，以此改变柱塞油泵7的排量。柱塞油泵7将高压油液通过过滤器8及节流阀9传递到低压环腔3内部，在通过高压出口13及单向缓冲阀传递到活塞缸11，形成对活塞缸11的加压。当系统进行泄压时，高效电机6不动作，系统压力减小，活塞缸11中的高压油液通过缓冲阀单向缓冲，由于反向缓冲受阻，能够使得高压油液的阻力下降，避免快速反向作用到系统内部元器件上，保护了重要元器件。同时，由于工作面12受到频繁的冲击，将压力回传，同样通过上述缓冲阀进反作用力进行缓冲与减压，保护元器件。此外，在三个工作面12同时工作的情况下，能够大大提高钻铤的稳定性，避免钻头的跳动，确保钻头前进轨迹无跳动及蠕动现象，直至完成钻井工作。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过采用新型小型化设计并在系统中增加了具有反向缓冲功能的结构，避免了钻头同岩石及钻铤同井壁冲击时反向作用力快速回涌作用在柱塞油泵7上，从而保护了高压系统重要元器件，确保系统长期可靠运行，减少了维保成本及延长了工具使用时间。通过采用双活塞缸11及万向关节的设计更符合动力学原理，结构简化且在受井壁冲击时有轻微波动范围，避免机械干涉，从而确保设备无卡滞运动。本发明具备制造容易、加工方便、结构简化、生产效率提高、维保简单高效且成本低廉等优势。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种旋转导向液压动力模块，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)背面底部设置有工作基板(2)，所述壳体(1)内部开设有低压环腔(3)，所述壳体(1)底部一侧设置有穿插至所述低压环腔(3)内部的接线端子(4)，所述低压环腔(3)内部由靠近所述接线端子(4)的一侧设置有依次连接的高压转换连接器(5)、高效电机(6)、柱塞油泵(7)及过滤器(8)，所述过滤器(8)远离所述柱塞油泵(7)的一侧设置有节流阀(9)与安全阀(10)，所述工作基板(2)顶部两侧均设置有活塞缸(11)，所述活塞缸(11)顶部设置有工作面(12)。
2.根据权利要求1所述的一种旋转导向液压动力模块，其特征在于，所述接线端子(4)通过高压转换连接器(5)与所述高效电机(6)保持电连接。
3.根据权利要求1所述的一种旋转导向液压动力模块，其特征在于，所述工作基板(2)与所述壳体(1)之间呈钝角结构，所述工作面(12)与所述工作基板(2)保持平行。
4.根据权利要求1所述的一种旋转导向液压动力模块，其特征在于，所述低压环腔(3)内底部位于所述安全阀(10)下方开设有高压出口(13)，所述活塞缸(11)与所述高压出口(13)之间保持连接。
5.根据权利要求4所述的一种旋转导向液压动力模块，其特征在于，所述活塞缸(11)与所述工作面(12)之间采用万向关节机构保持连接。
6.根据权利要求1所述的一种旋转导向液压动力模块，其特征在于，所述过滤器(8)实现5μm级别过滤精度。
7.根据权利要求6所述的一种旋转导向液压动力模块，其特征在于，所述过滤器(8)分别与所述节流阀(9)及所述安全阀(10)保持连通。
8.根据权利要求7所述的一种旋转导向液压动力模块，其特征在于，所述节流阀(9)与所述安全阀(10)远离所述过滤器(8)的一侧均通过低压回流口(14)与所述低压环腔(3)保持连通。
技术总结