隨鉆動力巖屑床清除器的制造方法
【專利摘要】隨鉆動力巖屑床清除器包括殼體、螺桿、萬向軸、中心軸、密封裝置、軸承、旁通孔、主動齒輪、行星齒輪、切削滑套；螺桿、萬向軸和中心軸依次連接后安裝在殼體內(nèi)部，中心軸內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，中心軸上加工旁通孔，主動齒輪安裝在中心軸上，與主動齒輪對應的殼體周向均設(shè)兩個以上的行星齒輪，與行星齒輪對應的殼體外部套裝切削滑套，切削滑套外部加工安裝切削棱，主動齒輪、行星齒輪和切削滑套內(nèi)壁凸起的齒圈形成依次嚙合連接。本發(fā)明的清除器在當鉆井液經(jīng)過時，或者旋轉(zhuǎn)鉆進狀態(tài)下，或者滑動鉆進狀態(tài)時，均能轉(zhuǎn)動刮切巖屑床，且隨鉆動力巖屑清除器能傳遞鉆壓和扭矩，驅(qū)動井底鉆頭破巖。具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單可靠、加工方便、傳遞扭矩大、運行平穩(wěn)等特點。
【專利說明】隨鉆動力巖屑床清除器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于隨鉆動力巖屑床清除器主要涉及石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探等行業(yè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井過程中，巖屑床的形成會造成很多鉆井問題，①增加環(huán)空泥漿固相含量，減小環(huán)空間隙，形成橢圓井眼，造成憋泵；②易形成鍵槽和臺階，造成井下事故；③鉆井中懸重和鉆壓失真；④造成扶正器、鉆鋌扭矩增大或扶正器泥包，導致憋鉆。此外，巖屑下沉造成砂卡或粘卡，影響鉆井安全。
[0003]目前清除巖屑床的方法主要包括，①提高返速法，環(huán)空上返速度越高，越有利于清除巖屑，但返速太高，易造成上部松軟地層垮塌掉塊，同時對鉆井設(shè)備和鉆具也提出了更高的要求；②改善泥漿性能法，一般采用正電膠泥漿體系，通過降低泥漿流性指數(shù)，提高動塑比，改善泥漿攜巖性能，增強懸浮攜帶能力，但泥漿性能調(diào)整范圍有限機械清除法，有頂部驅(qū)動設(shè)備的可利用邊起鉆邊轉(zhuǎn)動鉆具的辦法攪動巖屑床，同時循環(huán)泥漿清除巖屑床；在沒有頂驅(qū)條件下，則采用定時定井段的短起下鉆，分段循環(huán)和劃眼等措施，即對巖屑床不太嚴重的井段，可采用短起下鉆；對巖屑床比較厚的，短起一段，然后循環(huán)一段，再起一段，再循環(huán)一段，即“趕砂效應法”，如果效果不明顯，則采取倒劃眼和柔性鉆具通井來改善井眼狀況。將上述幾種方法結(jié)合，雖然對清巖很有利，但卻造成鉆井工藝的復雜，而機械清除法短時間內(nèi)必須起下鉆，雖能起到清屑效果，卻要花費很多時間在起下鉆上，嚴重影響了鉆井的效率，同樣達不到快速，優(yōu)質(zhì)鉆井的目的。鉆柱式巖屑床清除工具(ZL200420038779.8)安裝在鉆具組合中，當鉆柱處于旋轉(zhuǎn)鉆進狀態(tài)時，鉆柱式巖屑床清除工具隨鉆柱同時旋轉(zhuǎn)，破壞清除巖屑床，由于其動力來源于鉆柱扭矩，因此使得鉆柱扭矩沿程損失增加，井底鉆頭破巖扭矩減??；但當鉆柱處于滑動鉆進狀態(tài)時，鉆柱式巖屑床清除工具雖然也能滑動刮切巖屑床，但V形扶正棱的結(jié)構(gòu)增大了鉆柱滑動摩阻力，從而影響了鉆井效率的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對提高返速法易造成松軟地層垮塌掉塊，改善泥漿性能法成本高，機械清除法短起下影響鉆井效率等問題，本發(fā)明的目的是為石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探等施工現(xiàn)場提供隨鉆動力巖屑床清除器。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:隨鉆動力巖屑床清除器，包括殼體、螺桿、萬向軸、中心軸、密封裝置、軸承、旁通孔、主動齒輪、行星齒輪、切削滑套；螺桿、萬向軸和中心軸依次連接后安裝在殼體內(nèi)部，中心軸內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，中心軸上加工芳通孔，王動齒輪安裝在中心軸上，與主動齒輪對應的殼體周向均設(shè)兩個以上的行星齒輪，與行星齒輪對應的殼體外部套裝切削滑套，切削滑套外部加工安裝切削棱，主動齒輪、行星齒輪和切削滑套內(nèi)壁凸起的齒圈形成依次嚙合連接
上述方案進一步包括:中心軸與殼體內(nèi)壁之間、切削滑套與殼體之間均設(shè)有軸向密封和軸承；殼體上的行星齒輪為三個并呈120度均布。
[0006]切削滑套外部加工安裝成對切削棱，并呈斜直棱或螺旋棱形式，上部切削棱旋轉(zhuǎn)方向與下部切削棱旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0007]中心軸與殼體內(nèi)壁之間、切削滑套與殼體之間的軸向密封腔內(nèi)充滿潤滑油。
[0008]旁通孔是沿中心軸自外向內(nèi)向下傾斜的。
[0009]隨鉆動力巖屑床清除器根據(jù)需要安裝在鉆具組合中，當鉆井液經(jīng)過隨鉆動力巖屑清除器時，液壓馬達開始旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動中心軸轉(zhuǎn)動，由于主動齒輪安裝在中心軸上，且與行星齒輪嚙合，同時行星齒輪又與切削滑套內(nèi)部齒圈嚙合，因此中心軸旋轉(zhuǎn)帶動主動齒輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)過行星齒輪、切削滑套內(nèi)部齒圈傳動后，驅(qū)動切削滑套轉(zhuǎn)動，隨著切削滑套的旋轉(zhuǎn)，巖屑床被不斷的刮切破壞清除，同時改變流場，提高巖屑的上返速度。當鉆柱處于旋轉(zhuǎn)鉆進狀態(tài)時，隨鉆動力巖屑清除器隨鉆具組合轉(zhuǎn)動的同時，切削滑套仍能轉(zhuǎn)動刮切巖屑床；當鉆柱處于滑動鉆進狀態(tài)時，隨鉆動力巖屑清除器殼體不轉(zhuǎn)，但切削滑套繼續(xù)轉(zhuǎn)動刮切巖屑床，從而減小了對鉆柱滑動摩阻力的影響。并且無論是旋轉(zhuǎn)鉆進還是滑動鉆進狀態(tài)，隨鉆動力巖屑清除器都能夠傳遞鉆壓和扭矩，驅(qū)動井底鉆頭破巖。
[0010]隨鉆動力巖屑清除器還具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單可靠、加工方便、運行平穩(wěn)等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是依據(jù)本發(fā)明所提出的隨鉆動力巖屑清除器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是依據(jù)本發(fā)明所提出的隨鉆動力巖屑清除器切削滑套展開平面示意圖。
[0013]圖中1-殼體、2-螺桿、3-萬向軸、4-中心軸、5-密封裝置、6-軸承、7-密封裝置、8_芳通孔、9-軸承、10-主動齒輪、11-行星齒輪、12-切削滑套、13-切削棱
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖來詳細描述本發(fā)明。
[0015]如圖1，螺桿2、萬向軸3、中心軸4安裝在殼體I內(nèi)部，中心軸4與殼體I內(nèi)壁之間安裝密封裝置7和軸承9，中心軸4上加工旁通孔8，中心軸4內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，主動齒輪10安裝在中心軸4上，三個行星齒輪11安裝在殼體I內(nèi)，并呈120度均布，主動齒輪10同時與三個行星齒輪11嚙合，切削滑套12安裝在殼體I外部，切削滑套12與殼體I外壁之間安裝密封裝置5和軸承6，切削滑套12內(nèi)壁加工齒圈，并與行星齒輪11嚙合。
[0016]如圖2，切削滑套12外部加工安裝切削棱13，上部切削棱13旋轉(zhuǎn)方向與下部切削棱13旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0017]隨鉆動力巖屑床清除器根據(jù)需要安裝在鉆具組合中，當鉆井液經(jīng)過隨鉆動力巖屑清除器時，液壓馬達開始旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動中心軸轉(zhuǎn)動，由于主動齒輪安裝在中心軸上，且與行星齒輪嚙合，同時行星齒輪又與切削滑套內(nèi)部齒圈嚙合，因此中心軸旋轉(zhuǎn)帶動主動齒輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)過行星齒輪、切削滑套內(nèi)部齒圈傳動后，驅(qū)動切削滑套轉(zhuǎn)動，隨著切削滑套的旋轉(zhuǎn)，巖屑床被不斷的刮切破壞清除，同時改變流場，提高巖屑的上返速度。當鉆柱處于旋轉(zhuǎn)鉆進狀態(tài)時，隨鉆動力巖屑清除器隨鉆具組合轉(zhuǎn)動的同時，切削滑套仍能轉(zhuǎn)動刮切巖屑床；當鉆柱處于滑動鉆進狀態(tài)時，隨鉆動力巖屑清除器殼體不轉(zhuǎn)，但切削滑套繼續(xù)轉(zhuǎn)動刮切巖屑床，從而減小了對鉆柱滑動摩阻力的影響。并且無論是旋轉(zhuǎn)鉆進還是滑動鉆進狀態(tài)，隨鉆動力巖屑清除器都能夠傳遞鉆壓和扭矩，驅(qū)動井底鉆頭破巖。
【權(quán)利要求】
1.隨鉆動力巖屑床清除器，其特征是:包括殼體、螺桿、萬向軸、中心軸、密封裝置、軸承、旁通孔、主動齒輪、行星齒輪、切削滑套；螺桿、萬向軸和中心軸依次連接后安裝在殼體內(nèi)部，中心軸內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，中心軸上加工芳通孔，王動齒輪安裝在中心軸上，與王動齒輪對應的殼體周向均設(shè)兩個以上的行星齒輪，與行星齒輪對應的殼體外部套裝切削滑套，切削滑套外部加工安裝切削棱，主動齒輪、行星齒輪和切削滑套內(nèi)壁凸起的齒圈形成依次嚙合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆動力巖屑床清除器，其特征是:中心軸與殼體內(nèi)壁之間、切削滑套與殼體之間均設(shè)有軸向密封和軸承；殼體上的行星齒輪為三個并呈120度均布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隨鉆動力巖屑床清除器，其特征是:切削滑套外部加工安裝成對切削棱，并呈斜直棱或螺旋棱形式，上部切削棱旋轉(zhuǎn)方向與下部切削棱旋轉(zhuǎn)方向相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隨鉆動力巖屑床清除器，其特征是:中心軸與殼體內(nèi)壁之間、切削滑套與殼體之間的軸向密封腔內(nèi)充滿潤滑油。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隨鉆動力巖屑床清除器，其特征是:旁通孔是沿中心軸自外向內(nèi)向下傾斜的。
【文檔編號】E21B21/00GK103775009SQ201210395798
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月18日
【發(fā)明者】李文飛, 周延軍, 夏文安, 耿應春, 李玄燁, 于麗麗, 于麗萍 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院