所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鉆井技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種獨(dú)立供能的鉆深井井下平臺(tái)。

背景技術(shù)：

目前鉆井設(shè)備常采用井上動(dòng)力輸出，通過鉆柱將動(dòng)力傳輸?shù)骄碌你@頭上。對(duì)于要求所鉆井的深度很深時(shí)，將需要超長(zhǎng)距離的鉆柱，往往通過多根鉆柱拼接而成。當(dāng)所鉆深井為定向鉆井時(shí)，井身軸線將具有一個(gè)或多個(gè)拐點(diǎn)，鉆柱將需要考慮在拐點(diǎn)處的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，提高了鉆井設(shè)備的復(fù)雜度。

對(duì)于鉆頭而言，目前鉆井所用的鉆頭大多為整體鑄造或者鍛造，針對(duì)不同深度具有不同硬度的巖石層的鉆井，或者單一的使用較硬的鉆頭或者根據(jù)所鉆的巖石層實(shí)時(shí)更換鉆頭已達(dá)到鉆井的目的。這兩者均有一定的問題，對(duì)于前者在鉆較軟的巖石層時(shí)或多或少對(duì)鉆頭產(chǎn)生了磨耗，這個(gè)過程中所耗費(fèi)的成本比用相對(duì)軟的鉆頭鉆較軟的巖石層所耗費(fèi)的成本要高，很不劃算；對(duì)于后者，要經(jīng)常更換鉆頭造成時(shí)間成本的提高。

對(duì)于推桿而言，目前推桿技術(shù)主要有兩種，一種為液壓驅(qū)動(dòng)的液壓桿，另一種為通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪和螺桿實(shí)現(xiàn)。對(duì)于前者一方面需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵產(chǎn)生具有壓力的液壓油，正因?yàn)榫哂杏蛪和菀壮霈F(xiàn)漏油現(xiàn)象，對(duì)油缸技術(shù)、密封技術(shù)要求較高，導(dǎo)致成本較高，機(jī)構(gòu)復(fù)雜；對(duì)于后者，使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)較前者簡(jiǎn)單，但是因?yàn)槭褂昧她X輪與螺桿的嚙合傳動(dòng)，當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，很容易對(duì)推桿形成致命的破壞，也就是使用范圍較窄。

本發(fā)明設(shè)計(jì)一種獨(dú)立供能的鉆深井井下平臺(tái)解決如上問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明公開一種獨(dú)立供能的鉆深井井下平臺(tái)，它是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

一種獨(dú)立供能的鉆深井井下平臺(tái)，其特征在于：它包括鉆頭鉆桿、鉆頭、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、施壓支板、施壓電磁伸縮桿、連接結(jié)構(gòu)、第二定位機(jī)構(gòu)、電機(jī)、第一定位機(jī)構(gòu)、電磁伸縮桿支板，其中鉆頭安裝在鉆頭鉆桿一端，鉆頭鉆桿通過軸承安裝在施壓支板中心孔處，鉆頭鉆桿通過連接結(jié)構(gòu)與電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接；三個(gè)施壓電磁伸縮桿周向均勻安裝在施壓支板上側(cè)，電磁伸縮桿支板安裝在三個(gè)施壓電磁伸縮桿上；第二定位機(jī)構(gòu)安裝在電磁伸縮桿支板上側(cè)，電機(jī)安裝在第二定位機(jī)構(gòu)上，第一定位機(jī)構(gòu)安裝在電機(jī)上側(cè)；上述第一定位機(jī)構(gòu)和第二定位機(jī)構(gòu)具有相同的結(jié)構(gòu)，其安裝方式和位置以電機(jī)中心平面互相對(duì)稱。

上述第一定位機(jī)構(gòu)包括圓弧板、定位電磁伸縮桿、電機(jī)支板、伸縮桿外套、伸縮桿外套頂板，其中電機(jī)支板安裝在電機(jī)一端，三個(gè)伸縮桿外套均勻安裝在電機(jī)支板上，對(duì)于每一個(gè)伸縮桿外套，伸縮桿外套內(nèi)部安裝有定位電磁伸縮桿，定位電磁伸縮桿一端安裝有圓弧板，伸縮桿外套頂端安裝有伸縮桿外套頂板。

上述連接結(jié)構(gòu)包括卡塊、連接里桿導(dǎo)軌、連接里桿、連接套桿、連接套桿導(dǎo)軌槽、連接套桿卡槽、卡塊環(huán)、卡塊環(huán)導(dǎo)軌槽，其中連接里桿安裝在鉆頭鉆桿一端，在連接里桿上對(duì)稱的安裝有兩條連接里桿導(dǎo)軌，兩個(gè)卡塊對(duì)稱的安裝在連接里桿頂端且兩個(gè)卡塊對(duì)稱面與兩條連接里桿導(dǎo)軌對(duì)稱面垂直；連接套桿安裝在鉆柱一端，連接套桿內(nèi)部開有兩條對(duì)稱分布的連接套桿導(dǎo)軌槽和兩條對(duì)稱分布的連接套桿卡槽，兩條連接套桿導(dǎo)軌槽的對(duì)稱面與兩條連接套桿卡槽的對(duì)稱面垂直；連接里桿導(dǎo)軌與連接套桿導(dǎo)軌槽滑動(dòng)配合，卡塊與連接套桿卡槽滑動(dòng)配合，卡塊環(huán)上對(duì)稱開有兩個(gè)卡塊環(huán)導(dǎo)軌槽，卡塊環(huán)安裝在連接套桿端面且兩個(gè)卡塊環(huán)導(dǎo)軌槽與兩條連接里桿導(dǎo)軌滑動(dòng)配合。

上述施壓電磁伸縮桿和定位電磁伸縮桿結(jié)構(gòu)完全相同，對(duì)于施壓電磁伸縮桿，它包括電磁內(nèi)桿底板、電磁內(nèi)桿、電磁外桿、電磁外桿頂板、u型滑塊、電磁單元、單元導(dǎo)電片、內(nèi)桿導(dǎo)電片、內(nèi)外桿導(dǎo)電片、外桿導(dǎo)電片、內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌、內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌中面、外桿弓型導(dǎo)軌、外桿弓型導(dǎo)軌中面，其中電磁內(nèi)桿底板安裝在電磁內(nèi)桿底端，電磁內(nèi)桿上具有對(duì)稱分布的內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌；電磁外桿頂板安裝在電磁外桿頂端，電磁外桿上具有對(duì)稱分布的外桿弓型導(dǎo)軌，電磁外桿通過外桿弓型導(dǎo)軌內(nèi)面與內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌外面的配合安裝在電磁內(nèi)桿外側(cè)；電磁內(nèi)桿上的內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌中面上安裝有內(nèi)桿導(dǎo)電片，電磁外桿上的外桿弓型導(dǎo)軌中面上安裝有外桿導(dǎo)電片，在內(nèi)桿導(dǎo)電片和外桿導(dǎo)電片交接處的電磁內(nèi)桿頂端端面上安裝有內(nèi)外桿導(dǎo)電片；內(nèi)外桿導(dǎo)電片一端固定連接內(nèi)桿導(dǎo)電片，另一端與外桿導(dǎo)電片接觸并對(duì)外桿導(dǎo)電片施加一定壓力；電磁單元兩側(cè)對(duì)稱安裝有兩個(gè)u型滑塊，兩個(gè)u型滑塊u型凹面內(nèi)部均安裝有單元導(dǎo)電片，u型滑塊與內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌、外桿弓型導(dǎo)軌滑動(dòng)配合，單元導(dǎo)電片與內(nèi)桿導(dǎo)電片、外桿導(dǎo)電片滑動(dòng)接觸；多個(gè)電磁單元上下依次通過u型滑塊安裝在電磁內(nèi)桿和電磁外桿組成的空間內(nèi)；上述電磁單元包括單元?dú)んw、單元頂板、單元底板、線圈、導(dǎo)磁柱，其中導(dǎo)磁柱一端安裝有單元底板，另一端安裝有單元頂板，導(dǎo)電線圈纏繞在導(dǎo)磁柱上，單元?dú)んw安裝在單元底板上，導(dǎo)磁柱、線圈均位于單元?dú)んw內(nèi)；兩個(gè)u型滑塊對(duì)稱安裝在單元?dú)んw外側(cè)，線圈兩端分別與對(duì)稱安裝的兩個(gè)單元導(dǎo)電片連接。

上述鉆頭包括鉆頭鉆桿、外層第二支撐、外層第一支撐、鉆削頭、外層底槽、外層鉆環(huán)、中層鉆環(huán)、中層底槽、內(nèi)層鉆盤、內(nèi)齒環(huán)、行星齒輪、行星齒輪軸、中層第三支撐、中層第二支撐、中層第一支撐、外層第一支撐軸承、中層第三支撐軸承，其中內(nèi)層鉆盤上端安裝在鉆頭鉆桿下端，內(nèi)層鉆盤下側(cè)安裝有多個(gè)鉆削頭；中層鉆環(huán)安裝在中層第一支撐上，中層第一支撐安裝在中層第二支撐上，中層第二支撐安裝在中層第三支撐上，三個(gè)行星齒輪通過各自的行星齒輪軸周向均勻地安裝在中層第三支撐上端，中層第三支撐通過中層第三支撐軸承安裝在鉆頭鉆桿上；鉆頭鉆桿上在行星齒輪安裝位置處具有齒型，鉆頭鉆桿通過齒型與三個(gè)行星齒輪嚙合，中層鉆環(huán)下側(cè)安裝有多個(gè)鉆削頭；外層鉆環(huán)安裝在外層第一支撐上，外層第一支撐安裝在外層第二支撐上，外層第二支撐內(nèi)側(cè)安裝有內(nèi)齒環(huán)，內(nèi)齒環(huán)與三個(gè)行星齒輪外嚙合，外層第一支撐通過外層第一支撐軸承安裝在中層第三支撐上，外層鉆環(huán)下側(cè)安裝有多個(gè)鉆削頭。

作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述電磁外桿上還對(duì)稱開有限位滑槽，并且在每個(gè)限位滑槽上各安裝有一個(gè)限位罩，電磁內(nèi)桿頂端對(duì)稱安裝有兩個(gè)限位塊，兩個(gè)限位塊分別在兩個(gè)限位滑槽中滑動(dòng)。

作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述導(dǎo)磁柱、單元頂板和單元底板均為導(dǎo)磁材料。

作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述電磁內(nèi)桿和電磁外桿為非導(dǎo)磁材料。

作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述鉆頭鉆桿上還安裝有密封環(huán)，密封環(huán)位于行星齒輪上側(cè)且不與行星齒輪接觸。

作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述行星齒輪數(shù)目可以為2、3、4、5個(gè)中的任意一個(gè)。

作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述中層鉆環(huán)下側(cè)周向均勻開有多個(gè)中層底槽且中層底槽安裝位置位于鉆削頭的安裝位置之間；外層鉆環(huán)下側(cè)周向均勻開有多個(gè)外層底槽且外層底槽安裝位置位于鉆削頭的安裝位置之間。

作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述外層鉆環(huán)側(cè)面還周向均勻安裝有外層側(cè)削頭。

相對(duì)于傳統(tǒng)的鉆井技術(shù)，本發(fā)明中鉆頭通過鉆頭鉆桿、連接結(jié)構(gòu)、電機(jī)轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接，鉆頭鉆桿安裝在施壓支板上，施壓電磁伸縮桿通過調(diào)節(jié)自身長(zhǎng)度調(diào)節(jié)施壓支板與電磁伸縮桿支板的距離；第一定位機(jī)構(gòu)和第二定位機(jī)構(gòu)使電機(jī)能夠處于所鉆井井身中心；在定位機(jī)構(gòu)中定位電磁伸縮桿的伸縮能夠調(diào)節(jié)圓弧板的徑向距離，控制圓弧板與井身的接觸壓力，進(jìn)而能夠通過圓弧板與井身的接觸限制電機(jī)殼體自身轉(zhuǎn)動(dòng)；另一方面當(dāng)巖石對(duì)鉆頭施加的阻力過大時(shí)，出于對(duì)鉆頭的保護(hù)通過調(diào)節(jié)圓弧板與井身的壓力使圓弧板與井身發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，以抵消電機(jī)施加的扭矩，同時(shí)可以提高井身的強(qiáng)度；本發(fā)明中將電機(jī)與鉆頭集成設(shè)計(jì)即在鉆頭上添加獨(dú)立的供能系統(tǒng)，能夠提高鉆頭在復(fù)雜鉆井作業(yè)任務(wù)中的普遍適用性，具有較高的實(shí)用性。

相對(duì)于傳統(tǒng)的鉆井鉆頭技術(shù)，本發(fā)明中鉆頭鉆桿與內(nèi)層鉆盤連接，帶動(dòng)內(nèi)層鉆盤轉(zhuǎn)動(dòng)；中層鉆環(huán)和三個(gè)中層支撐組成一個(gè)整體旋轉(zhuǎn)件稱為中層結(jié)構(gòu)，其通過中層第三支撐軸承安裝在鉆頭鉆桿上，能夠圍繞鉆頭鉆桿旋轉(zhuǎn)；外層鉆環(huán)和兩個(gè)外層支撐組成一個(gè)整體旋轉(zhuǎn)件稱為外層結(jié)構(gòu)，通過外層第一支撐軸承安裝在中層第三支撐上，能夠圍繞中層第三支撐旋轉(zhuǎn)。鉆頭鉆桿作為太陽輪、安裝有行星齒輪的中層作為行星架、安裝有內(nèi)齒環(huán)的外層共同組成行星輪傳動(dòng)；三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成三速鉆頭，內(nèi)層鉆盤鉆速與鉆頭鉆桿相同，鉆桿旋轉(zhuǎn)內(nèi)層結(jié)構(gòu)必然以相同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，中層和外層鉆環(huán)轉(zhuǎn)速根據(jù)各自受到的巖石阻力自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以起到保護(hù)鉆頭的目的；當(dāng)外層結(jié)構(gòu)受到巖石的阻力遠(yuǎn)大于中層結(jié)構(gòu)受到的阻力時(shí)，中層結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，外層機(jī)構(gòu)卡死，反之中層結(jié)構(gòu)卡死，外層結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)中層和外層結(jié)構(gòu)受到的阻力相似，那么兩層結(jié)構(gòu)均可以以相反的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)；中外兩層結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)關(guān)系極容易形成短時(shí)間內(nèi)的交替旋轉(zhuǎn)，這樣就能在交替旋轉(zhuǎn)中更加讓巖石松動(dòng)破碎，增加了鉆頭使用范圍。具有一定的實(shí)用效果。

相對(duì)于傳統(tǒng)的推桿技術(shù)，本發(fā)明中電磁單元由線圈纏繞導(dǎo)磁柱而成，當(dāng)線圈通電后，導(dǎo)磁柱兩側(cè)產(chǎn)生磁極；將多個(gè)電磁單元串聯(lián)，當(dāng)通電后，各個(gè)電磁單元產(chǎn)生磁極，當(dāng)各個(gè)電磁單元之間產(chǎn)生相同磁極時(shí)，電磁單元之間產(chǎn)生斥力，間距拉大；當(dāng)各個(gè)電磁單元之間產(chǎn)生互異磁極時(shí)，電磁單元之間相互吸引，間距縮短。設(shè)計(jì)中將多個(gè)電磁單元放入一個(gè)封閉的空間長(zhǎng)度可變的空間內(nèi)，本發(fā)明通過非導(dǎo)磁材料的電磁內(nèi)桿和電磁外桿之間使用弓型導(dǎo)軌嵌套形成長(zhǎng)度可調(diào)空間，并且通過電磁內(nèi)桿上的限位塊與電磁外桿上的限位槽的配合限定內(nèi)桿和外桿之間的伸縮量；電磁內(nèi)桿和電磁外桿上的弓型導(dǎo)軌中面上均安裝有導(dǎo)電片，并且內(nèi)桿導(dǎo)電片和外桿導(dǎo)電片之間通過內(nèi)外桿導(dǎo)電片連接通電，外部電流連接電磁內(nèi)桿上的內(nèi)桿導(dǎo)電片，在外桿滑動(dòng)時(shí)，通過內(nèi)外桿導(dǎo)電片將電流傳導(dǎo)到外桿導(dǎo)電片上，內(nèi)桿導(dǎo)電片和外桿導(dǎo)電片通過與電磁單元的單元導(dǎo)電片接觸將外部電流導(dǎo)入到電磁單元中，每個(gè)電磁單元中的線圈與導(dǎo)電片、電源組成閉合回路。本發(fā)明通過電磁效應(yīng)實(shí)現(xiàn)桿的伸縮，節(jié)能環(huán)保，而且基本沒有易損部件，具有較好的實(shí)用效果。

附圖說明

圖1是伸縮桿外部結(jié)構(gòu)分布示意圖。

圖2是電磁單元外部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是電磁單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是線圈纏繞示意圖。

圖5是電磁單元結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖6是伸縮桿整體結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖7是電磁內(nèi)桿與電磁外桿接觸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是內(nèi)桿導(dǎo)電片和外桿導(dǎo)電片安裝示意圖。

圖9是內(nèi)外桿導(dǎo)電片安裝示意圖。

圖10是限位塊安裝示意圖。

圖11是限位罩安裝示意圖。

圖12是伸縮桿剖視圖。

圖13是鉆頭外部結(jié)構(gòu)分布示意圖。

圖14是鉆頭底部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖15是外層結(jié)構(gòu)示意圖。

圖16是外層底槽和外層側(cè)削頭結(jié)構(gòu)示意圖。

圖17是中層結(jié)構(gòu)及行星齒輪安裝示意圖。

圖18是中層底槽及中層內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖19是內(nèi)層鉆盤底部示意圖。

圖20是內(nèi)層結(jié)構(gòu)示意圖。

圖21是鉆頭剖視圖。

圖22是獨(dú)立供能井下平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖23是施壓電磁伸縮桿結(jié)構(gòu)示意圖。

圖24是定位機(jī)構(gòu)安裝示意圖。

圖25是施壓電磁伸縮桿支板安裝示意圖。

圖26是定位機(jī)構(gòu)示意圖。

圖27是連接里桿安裝示意圖。

圖28是連接套桿安裝示意圖。

圖29是連接里桿與連接套桿配合示意圖。

圖30是卡塊環(huán)安裝示意圖。

圖31是卡塊環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)名稱：1、卡塊，2、連接里桿導(dǎo)軌，3、連接里桿，5、鉆柱，6、連接套桿，7、連接套桿導(dǎo)軌槽，8、連接套桿卡槽，9、卡塊環(huán)，10、卡塊環(huán)導(dǎo)軌槽，11、鉆頭鉆桿，12、密封環(huán)，13、外層第二支撐，14、外層第一支撐，15、鉆削頭，16、外層側(cè)削頭，17、外層底槽，18、外層鉆環(huán)，19、中層鉆環(huán)，20、中層底槽，22、內(nèi)層鉆盤，23、內(nèi)齒環(huán)，24、行星齒輪，25、行星齒輪軸，26、中層第三支撐，27、中層第二支撐，28、中層第一支撐，29、外層第一支撐軸承，30、中層第三支撐軸承，31、鉆頭，32、電機(jī)轉(zhuǎn)軸，33、施壓支板，34、施壓電磁伸縮桿，35、連接結(jié)構(gòu)，36、第二定位機(jī)構(gòu)，37、電機(jī)，38、第一定位機(jī)構(gòu)，39、電磁伸縮桿支板，44、圓弧板，45、定位電磁伸縮桿，46、電機(jī)支板，47、伸縮桿外套，51、伸縮桿外套頂板，55、電磁內(nèi)桿底板，56、電磁內(nèi)桿，57、限位罩，58、電磁外桿，59、電磁外桿頂板，60、單元?dú)んw，61、單元頂板，62、單元底板，63、u型滑塊，64、單元導(dǎo)電片，65、線圈，66、導(dǎo)磁柱，67、電磁單元，68、限位塊，69、內(nèi)桿導(dǎo)電片，70、內(nèi)外桿導(dǎo)電片，71、外桿導(dǎo)電片，72、內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌，72-1、內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌中面，73、限位滑槽，74、外桿弓型導(dǎo)軌，74-1、外桿弓型導(dǎo)軌中面。

具體實(shí)施方式

如圖22所示，它包括鉆頭鉆桿、鉆頭、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、施壓支板、施壓電磁伸縮桿、連接結(jié)構(gòu)、第二定位機(jī)構(gòu)、電機(jī)、第一定位機(jī)構(gòu)、電磁伸縮桿支板，其中鉆頭安裝在鉆頭鉆桿一端，鉆頭鉆桿通過軸承安裝在施壓支板中心孔處，如圖24所示，鉆頭鉆桿通過連接結(jié)構(gòu)與電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接；如圖23所示，三個(gè)施壓電磁伸縮桿周向均勻安裝在施壓支板上側(cè)，電磁伸縮桿支板安裝在三個(gè)施壓電磁伸縮桿上；如圖22、25所示，第二定位機(jī)構(gòu)安裝在電磁伸縮桿支板上側(cè)，電機(jī)安裝在第二定位機(jī)構(gòu)上，第一定位機(jī)構(gòu)安裝在電機(jī)上側(cè)；上述第一定位機(jī)構(gòu)和第二定位機(jī)構(gòu)具有相同的結(jié)構(gòu)，其安裝方式和位置以電機(jī)中心平面互相對(duì)稱。

如圖26所示，上述第一定位機(jī)構(gòu)包括圓弧板、定位電磁伸縮桿、電機(jī)支板、伸縮桿外套、伸縮桿外套頂板，其中電機(jī)支板安裝在電機(jī)一端，三個(gè)伸縮桿外套均勻安裝在電機(jī)支板上，對(duì)于每一個(gè)伸縮桿外套，伸縮桿外套內(nèi)部安裝有定位電磁伸縮桿，定位電磁伸縮桿一端安裝有圓弧板，伸縮桿外套頂端安裝有伸縮桿外套頂板。

如圖29所示，上述連接結(jié)構(gòu)包括卡塊、連接里桿導(dǎo)軌、連接里桿、連接套桿、連接套桿導(dǎo)軌槽、連接套桿卡槽、卡塊環(huán)、卡塊環(huán)導(dǎo)軌槽，其中如圖27所示，連接里桿安裝在鉆頭鉆桿一端，在連接里桿上對(duì)稱的安裝有兩條連接里桿導(dǎo)軌，兩個(gè)卡塊對(duì)稱的安裝在連接里桿頂端且兩個(gè)卡塊對(duì)稱面與兩條連接里桿導(dǎo)軌對(duì)稱面垂直；如圖28所示，連接套桿安裝在鉆柱一端，連接套桿內(nèi)部開有兩條對(duì)稱分布的連接套桿導(dǎo)軌槽和兩條對(duì)稱分布的連接套桿卡槽，兩條連接套桿導(dǎo)軌槽的對(duì)稱面與兩條連接套桿卡槽的對(duì)稱面垂直；如圖28所示，連接里桿導(dǎo)軌與連接套桿導(dǎo)軌槽滑動(dòng)配合，卡塊與連接套桿卡槽滑動(dòng)配合，如圖30、31所示，卡塊環(huán)上對(duì)稱開有兩個(gè)卡塊環(huán)導(dǎo)軌槽，卡塊環(huán)安裝在連接套桿端面且兩個(gè)卡塊環(huán)導(dǎo)軌槽與兩條連接里桿導(dǎo)軌滑動(dòng)配合。

本發(fā)明中，連接套桿導(dǎo)軌槽與連接里桿導(dǎo)軌配合使連接套桿帶動(dòng)連接里桿轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)施壓支板與定位機(jī)構(gòu)之間的距離發(fā)生變化時(shí)，里桿導(dǎo)軌在套桿導(dǎo)軌槽中滑動(dòng)，從而伸長(zhǎng)了連接結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度。保證了鉆頭移動(dòng)時(shí)傳動(dòng)的要求。

本發(fā)明中鉆頭通過鉆頭鉆桿、連接結(jié)構(gòu)、電機(jī)轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接，鉆頭鉆桿安裝在施壓支板上，施壓電磁伸縮桿通過調(diào)節(jié)自身長(zhǎng)度調(diào)節(jié)施壓支板與電磁伸縮桿支板的距離；第一定位機(jī)構(gòu)和第二定位機(jī)構(gòu)使電機(jī)能夠處于所鉆井井身中心；在定位機(jī)構(gòu)中定位電磁伸縮桿的伸縮能夠調(diào)節(jié)圓弧板的徑向距離，控制圓弧板與井身的接觸壓力，進(jìn)而能夠通過圓弧板與井身的接觸限制電機(jī)殼體自身轉(zhuǎn)動(dòng)；另一方面當(dāng)巖石對(duì)鉆頭施加的阻力過大時(shí)，出于對(duì)鉆頭的保護(hù)通過調(diào)節(jié)圓弧板與井身的壓力使圓弧板與井身發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，以抵消電機(jī)施加的扭矩，同時(shí)可以提高井身的強(qiáng)度；本發(fā)明中將電機(jī)與鉆頭集成設(shè)計(jì)即在鉆頭上添加獨(dú)立的供能系統(tǒng)，能夠提高鉆頭在復(fù)雜鉆井作業(yè)任務(wù)中的普遍適用性。

如圖1、12所示，上述施壓電磁伸縮桿和定位電磁伸縮桿結(jié)構(gòu)完全相同，對(duì)于施壓電磁伸縮桿，它包括電磁內(nèi)桿底板、電磁內(nèi)桿、電磁外桿、電磁外桿頂板、u型滑塊、電磁單元、單元導(dǎo)電片、內(nèi)桿導(dǎo)電片、內(nèi)外桿導(dǎo)電片、外桿導(dǎo)電片、內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌、內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌中面、外桿弓型導(dǎo)軌、外桿弓型導(dǎo)軌中面，其中如圖1所示，電磁內(nèi)桿底板安裝在電磁內(nèi)桿底端，如圖7所示，電磁內(nèi)桿上具有對(duì)稱分布的內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌；如圖1所示，電磁外桿頂板安裝在電磁外桿頂端，如圖7所示，電磁外桿上具有對(duì)稱分布的外桿弓型導(dǎo)軌，電磁外桿通過外桿弓型導(dǎo)軌內(nèi)面與內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌外面的配合安裝在電磁內(nèi)桿外側(cè)；如圖6、8、9所示，電磁內(nèi)桿上的內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌中面上安裝有內(nèi)桿導(dǎo)電片，電磁外桿上的外桿弓型導(dǎo)軌中面上安裝有外桿導(dǎo)電片，在內(nèi)桿導(dǎo)電片和外桿導(dǎo)電片交接處的電磁內(nèi)桿頂端端面上安裝有內(nèi)外桿導(dǎo)電片；內(nèi)外桿導(dǎo)電片一端固定連接內(nèi)桿導(dǎo)電片，另一端與外桿導(dǎo)電片接觸并對(duì)外桿導(dǎo)電片施加一定壓力；如圖2、5所示，電磁單元兩側(cè)對(duì)稱安裝有兩個(gè)u型滑塊，兩個(gè)u型滑塊u型凹面內(nèi)部均安裝有單元導(dǎo)電片，u型滑塊與內(nèi)桿弓型導(dǎo)軌、外桿弓型導(dǎo)軌滑動(dòng)配合，如圖6、7所示，單元導(dǎo)電片與內(nèi)桿導(dǎo)電片、外桿導(dǎo)電片滑動(dòng)接觸；多個(gè)電磁單元上下依次通過u型滑塊安裝在電磁內(nèi)桿和電磁外桿組成的空間內(nèi)。

如圖2、3、4所示，上述電磁單元包括單元?dú)んw、單元頂板、單元底板、線圈、導(dǎo)磁柱，其中導(dǎo)磁柱一端安裝有單元底板，另一端安裝有單元頂板，導(dǎo)電線圈纏繞在導(dǎo)磁柱上，單元?dú)んw安裝在單元底板上，導(dǎo)磁柱、線圈均位于單元?dú)んw內(nèi)；兩個(gè)u型滑塊對(duì)稱安裝在單元?dú)んw外側(cè)，線圈兩端分別與對(duì)稱安裝的兩個(gè)單元導(dǎo)電片連接。

本發(fā)明中如圖3、10所示，電磁單元由線圈纏繞導(dǎo)磁柱而成，當(dāng)線圈通電后，導(dǎo)磁柱兩側(cè)產(chǎn)生磁極；將多個(gè)電磁單元串聯(lián)，當(dāng)通電后，各個(gè)電磁單元產(chǎn)生磁極，當(dāng)各個(gè)電磁單元之間產(chǎn)生相同磁極時(shí)，電磁單元之間產(chǎn)生斥力，間距拉大；當(dāng)各個(gè)電磁單元之間產(chǎn)生互異磁極時(shí)，電磁單元之間相互吸引，間距縮短。設(shè)計(jì)中將多個(gè)電磁單元放入一個(gè)封閉的空間長(zhǎng)度可變的空間內(nèi)，本發(fā)明如圖7所示，通過非導(dǎo)磁材料的電磁內(nèi)桿和電磁外桿之間使用弓型導(dǎo)軌嵌套形成長(zhǎng)度可調(diào)空間；電磁內(nèi)桿和電磁外桿上的弓型導(dǎo)軌中面上均安裝有導(dǎo)電片，并且內(nèi)桿導(dǎo)電片和外桿導(dǎo)電片之間通過內(nèi)外桿導(dǎo)電片連接通電，外部電流連接電磁內(nèi)桿上的內(nèi)桿導(dǎo)電片，在外桿滑動(dòng)時(shí)，通過內(nèi)外桿導(dǎo)電片將電流傳導(dǎo)到外桿導(dǎo)電片上，內(nèi)桿導(dǎo)電片和外桿導(dǎo)電片通過與電磁單元的單元導(dǎo)電片接觸將外部電流導(dǎo)入到電磁單元中，每個(gè)電磁單元中的線圈與導(dǎo)電片、電源組成閉合回路。本發(fā)明通過電磁效應(yīng)實(shí)現(xiàn)桿的伸縮，節(jié)能環(huán)保，而且基本沒有易損部件。

如圖10、11所示，上述電磁外桿上還對(duì)稱開有限位滑槽，并且在每個(gè)限位滑槽上各安裝有一個(gè)限位罩，電磁內(nèi)桿頂端對(duì)稱安裝有兩個(gè)限位塊，兩個(gè)限位塊分別在兩個(gè)限位滑槽中滑動(dòng)。通過電磁內(nèi)桿上的限位塊與電磁外桿上的限位槽的配合限定內(nèi)桿和外桿之間的伸縮量。

上述導(dǎo)磁柱、單元頂板和單元底板均為導(dǎo)磁材料。

上述電磁內(nèi)桿和電磁外桿為非導(dǎo)磁材料。

如圖13、14、21所示，上述鉆頭包括鉆頭鉆桿、外層第二支撐、外層第一支撐、鉆削頭、外層底槽、外層鉆環(huán)、中層鉆環(huán)、中層底槽、內(nèi)層鉆盤、內(nèi)齒環(huán)、行星齒輪、行星齒輪軸、中層第三支撐、中層第二支撐、中層第一支撐、外層第一支撐軸承、中層第三支撐軸承，其中如圖19、20所示，內(nèi)層鉆盤上端安裝在鉆頭鉆桿下端，內(nèi)層鉆盤下側(cè)安裝有多個(gè)鉆削頭；如圖17、18所示，中層鉆環(huán)安裝在中層第一支撐上，中層第一支撐安裝在中層第二支撐上，中層第二支撐安裝在中層第三支撐上，三個(gè)行星齒輪通過各自的行星齒輪軸周向均勻地安裝在中層第三支撐上端，中層第三支撐通過中層第三支撐軸承安裝在鉆頭鉆桿上；鉆頭鉆桿上在行星齒輪安裝位置處具有齒型，鉆頭鉆桿通過齒型與三個(gè)行星齒輪嚙合，中層鉆環(huán)下側(cè)安裝有多個(gè)鉆削頭；如圖15、16所示，外層鉆環(huán)安裝在外層第一支撐上，外層第一支撐安裝在外層第二支撐上，外層第二支撐內(nèi)側(cè)安裝有內(nèi)齒環(huán)，內(nèi)齒環(huán)與三個(gè)行星齒輪外嚙合，外層第一支撐通過外層第一支撐軸承安裝在中層第三支撐上，外層鉆環(huán)下側(cè)安裝有多個(gè)鉆削頭。

本發(fā)明中如圖21所示，鉆頭鉆桿與內(nèi)層鉆盤連接，帶動(dòng)內(nèi)層鉆盤轉(zhuǎn)動(dòng)；中層鉆環(huán)和三個(gè)中層支撐組成一個(gè)整體旋轉(zhuǎn)件稱為中層結(jié)構(gòu)，其通過中層第三支撐軸承安裝在鉆頭鉆桿上，能夠圍繞鉆頭鉆桿旋轉(zhuǎn)；外層鉆環(huán)和兩個(gè)外層支撐組成一個(gè)整體旋轉(zhuǎn)件稱為外層結(jié)構(gòu)，通過外層第一支撐軸承安裝在中層第三支撐上，能夠圍繞中層第三支撐旋轉(zhuǎn)。鉆頭鉆桿作為太陽輪、安裝有行星齒輪的中層作為行星架、安裝有內(nèi)齒環(huán)的外層共同組成行星輪傳動(dòng)；三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成三速鉆頭，內(nèi)層鉆盤鉆速與鉆頭鉆桿相同，鉆桿旋轉(zhuǎn)內(nèi)層結(jié)構(gòu)必然以相同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，中層和外層鉆環(huán)轉(zhuǎn)速根據(jù)各自受到的巖石阻力自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以起到保護(hù)鉆頭的目的；當(dāng)外層結(jié)構(gòu)受到巖石的阻力遠(yuǎn)大于中層結(jié)構(gòu)受到的阻力時(shí)，中層結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，外層機(jī)構(gòu)卡死，反之中層結(jié)構(gòu)卡死，外層結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)中層和外層結(jié)構(gòu)受到的阻力相似，那么兩層結(jié)構(gòu)均可以以相反的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)；中外兩層結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)關(guān)系極容易形成短時(shí)間內(nèi)的交替旋轉(zhuǎn)，這樣就能在交替旋轉(zhuǎn)中更加讓巖石松動(dòng)破碎，增加了鉆頭使用范圍。本發(fā)明的鉆頭需要結(jié)合巖石吸附設(shè)備如沖水式吸泵來使用，目的是將破碎后的巖石從井下排出。

如圖13、21所示，上述鉆頭鉆桿上還安裝有密封環(huán)，密封環(huán)位于行星齒輪上側(cè)且不與行星齒輪接觸。密封環(huán)的設(shè)計(jì)防止了碎巖石進(jìn)入行星齒輪中破壞齒輪嚙合。密封環(huán)不與行星齒輪接觸為了防止密封環(huán)干涉行星齒輪的運(yùn)動(dòng)。

上述行星齒輪數(shù)目可以為1、3、4、5個(gè)中的任意一個(gè)。在空間允許的前提下，行星齒輪的數(shù)目越多其鉆環(huán)可承受的阻力越大。

如圖14所示，上述中層鉆環(huán)下側(cè)周向均勻開有多個(gè)中層底槽且中層底槽安裝位置位于鉆削頭的安裝位置之間；外層鉆環(huán)下側(cè)周向均勻開有多個(gè)外層底槽且外層底槽安裝位置位于鉆削頭的安裝位置之間。在鉆環(huán)底部還安裝有鉆環(huán)底槽，其能夠?qū)︺@頭破碎后的巖石起到導(dǎo)向排出的作用。

如圖15所示，上述外層鉆環(huán)側(cè)面還周向均勻安裝有外層側(cè)削頭。在鉆環(huán)外側(cè)安裝鉆環(huán)側(cè)削頭，其能夠防止井壁面對(duì)鉆頭側(cè)壁的磨損。