CN105201423B - 一种液力式连续加压送钻工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石油天然气行业钻水平井用的液力式连续加压送钻工具。它解决水平井钻柱送进困难和钻头脱压的问题。其技术方案是：端盖和节流柱用螺钉连接，端盖和节流柱之间安装有销子；旋转体上端和节流柱丝扣连接；推力轴承安装在旋转体下端面上，轴承座上端插入旋转体下端盲孔，轴承座外圆台阶安装在推力轴承上；配流筒的两个凸起块安装在节流柱凹槽内，配流筒的凸起块可沿着节流柱凹槽滑动；配流筒上端和上筒体下端丝扣连接，配流筒下端和外壳体上端丝扣连接；传动壳体上端和外壳体下端丝扣连接，传动壳体下端和防掉壳体丝扣连接。本发明利用钻井液的能量推动传动轴轴向移动，为下部钻柱和钻头提供钻压，推动钻柱送进。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油天然气行业钻水平井用的液力式连续加压送钻工具。
背景技术
近年来，水平井在石油天然气行业的应用越发广泛。水平井相对于直井而言，可以显著提高油气产量，节约钻井成本，并且对环境的破坏也更小，具有良好的经济效益和社会效益；然而水平井开发的技术难度也明显高于直井开发。国内对于水平井开发的技术远不如国外成熟，很多仪器和工具都还依赖于国外提供。
水平井开发的核心在于尽量延长水平段长度，然而水平段井眼和钻柱的摩擦阻力大，水平段越长摩擦阻力越大，导致水平段钻柱送进困难，钻压无法施加给前端钻柱和钻头，极大地限制了水平井的开发。如何克服水平井段的摩擦阻力一直是国内外研究的重点，目前较为有效的工具有利用水力振动的水力振荡器和安装轮子的减摩短节，上述工具设计的立足点在于减小井眼和钻柱的摩擦阻力，尽量延长水平段长度。基于上述技术背景，本发明特提供一种液力式连续加压送钻工具。
发明内容
本发明的目的是：为了解决水平井钻柱送进困难和钻头脱压的问题，特提供一种液力式连续加压送钻工具。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种液力式连续加压送钻工具，是由上筒体、端盖、销子、螺钉、节流柱、配流筒、旋转体、外壳体、推力轴承、连接套、轴承座、防转销、传动壳体、传动轴和防掉壳体构成；其结构特征是：节流柱外圆上设置有凹槽作为钻井液流道，节流柱轴向设置四条凹槽，四条凹槽圆周方向均匀分布，其中两条180°分布的凹槽上、下端均设置为开口，另外两条180°分布的凹槽上端开口，下端封闭；节流柱上两条上端开口，下端封闭的凹槽上端与右边相邻凹槽连通，下端与左边相邻凹槽连通；端盖边缘周向180°设置两个凹槽，端盖凹槽宽度小于节流柱四条轴向设置的凹槽宽度；端盖和节流柱用螺钉连接，端盖和节流柱之间安装有销子，端盖边缘两个凹槽和节流柱两条上、下端均设置为开口的凹槽对齐；旋转体上端和节流柱丝扣连接；旋转体中部设置为螺旋叶片，旋向为右旋，旋转体下端设置一沉孔，下部周向均匀设置八个通孔连通旋转体外腔和沉孔，旋转体下端外圆设置为丝扣；推力轴承一端安装在旋转体下端面上，另一端安装在轴承座外圆台阶上，轴承座上端插入旋转体下端沉孔；连接套下端内孔设置有凸起台阶，连接套下端凸起台阶套住轴承座外圆台阶，连接套上端和旋转体下端丝扣连接；传动轴上端和轴承座下端丝扣连接；配流筒内腔中部设置有两个180°分布的凸起块，配流筒的两个凸起块安装在节流柱凹槽内，配流筒的凸起块可沿着节流柱凹槽滑动；配流筒上端和上筒体下端丝扣连接，配流筒下端和外壳体上端丝扣连接；传动壳体上端和外壳体下端丝扣连接，传动壳体下端和防掉壳体丝扣连接；传动壳体内腔周向均匀设置八个半圆形凹槽，凹槽连通传动壳体上、下端，传动轴外圆中部周向均匀设置八个半圆形凹槽，凹槽两端封闭，八个防转销分别安装在传动壳体八个半圆形凹槽和传动轴八个半圆形凹槽形成的腔室里；上筒体上端和上部钻柱丝扣连接，传动轴下端和下部钻柱丝扣连接。
本发明的有益效果是：(1)本发明利用钻井液驱动，结构简单可靠；(2)本发明利用钻井液的能量推动传动轴轴向移动，为下部钻柱和钻头提供钻压，推动钻柱送进；(3)本发明可自动实现传动轴的连续升程和回程，在钻井液流量调定后无需频繁改变即可实现钻柱的连续送进；(4)本发明可以减小钻柱在轴向的震动。
附图说明
图1是本发明一种液力式连续加压送钻工具传动轴收回状态的结构示意图；
图2是本发明一种液力式连续加压送钻工具传动轴伸出状态的结构示意图；
图3是端盖、节流柱和旋转体的三维结构示意图；
图4是端盖和节流柱外圆的展开图；
图5是图2A-A截面的剖视图；
图6是图2B-B截面的剖视图；
图中：1.上筒体、2.端盖、3.销子、4.螺钉、5.节流柱、6.配流筒、7.旋转体、8.外壳体、9.推力轴承、10.连接套、11.轴承座、12.防转销、13.传动壳体、14.传动轴、15.防掉壳体。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明一种液力式连续加压送钻工具，是由上筒体1、端盖2、销子3、螺钉4、节流柱5、配流筒6、旋转体7、外壳体8、推力轴承9、连接套10、轴承座11、防转销12、传动壳体13、传动轴14和防掉壳体15构成；其结构特征是：端盖2和节流柱5用螺钉4连接，端盖2和节流柱5之间安装有销子3，端盖2边缘两个凹槽和节流柱5两条上、下端均设置为开口的凹槽对齐；旋转体7上端和节流柱5丝扣连接；如图3所示，旋转体7中部设置为螺旋叶片，旋向为右旋，旋转体7下端设置一沉孔，下部周向均匀设置八个通孔连通旋转体7外腔和沉孔，旋转体7下端外圆设置为丝扣；推力轴承9一端安装在旋转体7下端面上，另一端安装在轴承座11外圆台阶上，轴承座11上端插入旋转体7下端沉孔；连接套10下端内孔设置有凸起台阶，连接套10下端凸起台阶套住轴承座11外圆台阶，连接套10上端和旋转体7下端丝扣连接；传动轴14上端和轴承座11下端丝扣连接；如图5所示，配流筒6内腔中部设置有两个180°分布的凸起块，配流筒6的两个凸起块安装在节流柱5凹槽内，配流筒6的凸起块可沿着节流柱5凹槽滑动；配流筒6上端和上筒体1下端丝扣连接，配流筒6下端和外壳体8上端丝扣连接；传动壳体13上端和外壳体8下端丝扣连接，传动壳体13下端和防掉壳体15丝扣连接；如图6所示，传动壳体13内腔周向均匀设置八个半圆形凹槽，凹槽连通传动壳体13上、下端，传动轴14外圆中部周向均匀设置八个半圆形凹槽，凹槽两端封闭，八个防转销12分别安装在传动壳体13八个半圆形凹槽和传动轴14八个半圆形凹槽形成的腔室里；上筒体1上端和上部钻柱丝扣连接，传动轴14下端和下部钻柱丝扣连接。
如图3和图4所示，节流柱5外圆上设置有凹槽作为钻井液流道，节流柱5轴向设置四条凹槽，四条凹槽圆周方向均匀分布，其中两条180°分布的凹槽上、下端均设置为开口，另外两条180°分布的凹槽上端开口，下端封闭；节流柱5上两条上端开口，下端封闭的凹槽上端与右边相邻凹槽连通，下端与左边相邻凹槽连通；端盖2边缘周向180°设置两个凹槽，端盖2凹槽宽度小于节流柱5四条轴向设置的凹槽宽度。
本发明一种液力式连续加压送钻工具的工作原理是：下入本发明至水平井段，初始位置如图1所示，配流筒6内腔的两个凸起块位于节流柱5两条上、下端均设置为开口的凹槽下部；开泵循环钻井液，钻井液经过节流柱5上端开口，下端封闭的凹槽和上、下端横向连通凹槽形成的“Z”字形流道流经旋转体7进入传动轴14内腔，此时产生较大的节流压降，节流柱5、旋转体7和传动轴14被钻井液推动轴向下移；配流筒6内腔的两个凸起块到达节流柱5上端横向连通凹槽位置时，旋转体7和节流柱5在旋转体7的螺旋叶片作用下产生转动，配流筒6内腔的两个凸起块经过节流柱5上端横向连通凹槽进入节流柱5上端开口、下端封闭的凹槽内；此时钻井液从节流柱5两条上、下端均设置为开口的凹槽流过，产生的节流压降小，上部钻柱往下送进，节流柱5、旋转体7和传动轴14整体相对于上部钻柱轴向上移；配流筒6内腔的两个凸起块到达节流柱5下端横向连通凹槽位置时，旋转体7和节流柱5在旋转体7的螺旋叶片作用下产生转动，这时本发明回到初始位置，一次往复运动完成。
Claims (2)
1.一种液力式连续加压送钻工具，是由上筒体(1)、端盖(2)、销子(3)、螺钉(4)、节流柱(5)、配流筒(6)、旋转体(7)、外壳体(8)、推力轴承(9)、连接套(10)、轴承座(11)、防转销(12)、传动壳体(13)、传动轴(14)和防掉壳体(15)构成；其特征在于：端盖(2)和节流柱(5)用螺钉(4)连接，端盖(2)和节流柱(5)之间安装有销子(3)，端盖(2)边缘两个凹槽和节流柱(5)上设置的两条上、下端均开口的凹槽对齐；节流柱(5)轴向设置四条凹槽，四条凹槽圆周方向均匀分布，其中两条180°分布的凹槽上、下端均开口，另外两条180°分布的凹槽上端开口，下端封闭；节流柱(5)两条上端开口，下端封闭的凹槽上端与两条上、下端均开口的凹槽连通；节流柱(5)两条上端开口，下端封闭的凹槽下端与两条上、下端均开口的凹槽连通；节流柱(5)外圆上设置的凹槽均为钻井液流道；端盖(2)边缘上设置的两个凹槽呈周向180°分布，端盖(2)凹槽宽度小于节流柱(5)四条轴向设置的凹槽宽度；旋转体(7)上端和节流柱(5)丝扣连接；推力轴承(9)一端安装在旋转体(7)下端面上，另一端安装在轴承座外圆台阶上，轴承座(11)上端插入旋转体(7)下端沉孔；连接套(10)下端内孔设置有凸起台阶，连接套(10)下端凸起台阶套住轴承座(11)外圆台阶，连接套(10)上端和旋转体(7)下端丝扣连接；传动轴(14)上端和轴承座(11)下端丝扣连接；配流筒(6)内腔中部设置有两个180°分布的凸起块，配流筒(6)的两个凸起块安装在节流柱(5)四条轴向凹槽或上、下端横向连通凹槽内，配流筒(6)的凸起块可沿着节流柱(5)四条轴向凹槽和上、下端横向连通凹槽滑动；配流筒(6)上端和上筒体(1)下端丝扣连接，配流筒(6)下端和外壳体(8)上端丝扣连接；传动壳体(13)上端和外壳体(8)下端丝扣连接，传动壳体(13)下端和防掉壳体(15)丝扣连接；传动壳体(13)内腔周向均匀设置八个半圆形凹槽，该八个半圆形凹槽连通传动壳体(13)上、下端；传动轴(14)外圆中部周向均匀设置八个半圆形凹槽，该八个半圆形凹槽两端封闭，八个防转销(12)分别安装在传动壳体(13)八个半圆形凹槽和传动轴(14)八个半圆形凹槽形成的腔室里；上筒体(1)上端和上部钻柱丝扣连接，传动轴(14)下端和下部钻柱丝扣连接。
2.根据权利要求1所述的液力式连续加压送钻工具，其特征是：所述旋转体(7)中部设置为螺旋叶片，旋向为右旋，旋转体(7)下端设置一沉孔，下部周向均匀设置八个通孔连通旋转体(7)外腔和沉孔，旋转体(7)下端外圆设置为丝扣。
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