一種鉆井用水力推進(jìn)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種鉆井用水力推進(jìn)器，上筒體、中間筒體和下筒體依次連接構(gòu)成外殼體，上筒體上部與鉆鋌旋接，外殼體中插有芯軸，芯軸上端位于上筒體內(nèi)腔且旋接有上接頭，芯軸下部設(shè)有芯軸臺(tái)肩支撐在下筒體的下端口下方，芯軸臺(tái)肩下端與井下動(dòng)力鉆具相連接；芯軸和上接頭的中心孔道與外殼體的中心孔道相貫通，芯軸與下筒體之間實(shí)現(xiàn)密封，芯軸的上部周壁上設(shè)有導(dǎo)向長(zhǎng)槽延伸至芯軸中部，中間筒體內(nèi)壁對(duì)稱(chēng)設(shè)有托臺(tái)，托臺(tái)分別嵌于導(dǎo)向長(zhǎng)槽中。導(dǎo)向長(zhǎng)槽下方分別連接有弧形滑槽，弧形滑槽為圓柱螺線且下端分別向右傾斜，弧形滑槽下端的正上方分別設(shè)有沿軸線方向延伸的定位短槽。該水力加壓器實(shí)現(xiàn)鉆鋌與鉆頭之間的柔性連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種鉆井用水力推進(jìn)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鉆井工具，特別涉及一種鉆井用水力推進(jìn)器，屬于石油天然氣鉆井工具【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油天然氣鉆井中，通常是通過(guò)井中鉆柱帶動(dòng)下方的鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖石，井中鉆柱主要由鉆桿和鉆鋌組成。
[0003]在定向井和水平井鉆進(jìn)過(guò)程中，經(jīng)常要用滑動(dòng)鉆進(jìn)方式來(lái)改變井眼方向、增斜、降斜，有時(shí)也用滑動(dòng)鉆進(jìn)方式鉆直井段。在滑動(dòng)鉆進(jìn)過(guò)程中，由于巖屑床、井眼軌跡不圓滑、鉆井液性能差等原因，鉆柱與井壁的摩擦作用大，導(dǎo)致懸吊鉆柱的大鉤減小的負(fù)荷與鉆頭承受的鉆壓不一致。大鉤減小的負(fù)荷一部分為鉆柱與井壁的摩擦，剩余的部分才加在鉆頭上。還有下放過(guò)程中，鉆柱會(huì)不均勻下滑，容易導(dǎo)致鉆頭突然撞擊井底，有時(shí)可能損壞鉆頭和井下動(dòng)力鉆具，使螺桿泵憋泵密封線被沖開(kāi)而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致無(wú)機(jī)械鉆速等等，這種現(xiàn)象稱(chēng)為滑動(dòng)鉆進(jìn)的托壓?jiǎn)栴}。為減輕托壓，除優(yōu)化鉆井剖面、應(yīng)用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器控制好井眼軌跡、優(yōu)選鉆井液體系并維護(hù)好鉆井液性能外，還應(yīng)用專(zhuān)用工具來(lái)減輕托壓，通常在鉆頭與鉆鋌之間加裝水力加壓器。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種鉆井用水力推進(jìn)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，可實(shí)現(xiàn)鉆鋌與鉆頭之間的柔性連接。
[0005]為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所提供的一種鉆井用水力推進(jìn)器，包括共軸線且中心均設(shè)有通孔的上筒體、中間筒體和下筒體，所述上筒體、中間筒體和下筒體自上而下依次連接構(gòu)成外殼體，所述上筒體的內(nèi)壁上部設(shè)有與鉆鋌相旋接的上筒體錐形螺紋，所述外殼體的中心孔道中自下而上插有芯軸，所述芯軸的上端位于所述上筒體的內(nèi)腔且旋接有上接頭，所述芯軸的下部設(shè)有芯軸臺(tái)肩，所述芯軸臺(tái)肩支撐在所述下筒體的下端口下方，所述芯軸臺(tái)肩的下端設(shè)有可與井下動(dòng)力鉆具相連接的芯軸錐形螺紋；所述芯軸和上接頭均設(shè)有中心孔道與所述外殼體的中心孔道相貫通，所述芯軸的上部周壁上設(shè)有導(dǎo)向長(zhǎng)槽，所述導(dǎo)向長(zhǎng)槽沿軸線方向延伸至芯軸中部，所述中間筒體的內(nèi)壁對(duì)稱(chēng)設(shè)有托臺(tái)，所述托臺(tái)分別嵌于所述導(dǎo)向長(zhǎng)槽中并可沿導(dǎo)向長(zhǎng)槽相對(duì)上下移動(dòng)；所述上筒體的下端與中間筒體的上端之間、所述中間筒體的下端與所述下筒體的上端之間、所述下筒體的內(nèi)壁與所述芯軸之間分別通過(guò)密封圈實(shí)現(xiàn)密封。
[0006]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型取得了以下有益效果:將外殼體分為三段連接，便于加工內(nèi)壁上的托臺(tái)及安裝上接頭；裝配時(shí)，先將中間筒體和下筒體旋接，再使中間筒體的托臺(tái)對(duì)準(zhǔn)芯軸的導(dǎo)向長(zhǎng)槽將將中間筒體和下筒體套裝在芯軸的芯軸臺(tái)肩上，然后在芯軸的頂端旋接上接頭，接著將上筒體套裝芯軸上端并與中間筒體旋接，最后將上筒體的上筒體錐形螺紋與上部鉆鋌旋接，將芯軸錐形螺紋與井下動(dòng)力鉆具旋接，井下動(dòng)力鉆具下方連接有鉆頭。當(dāng)泥漿泵啟動(dòng)，上接頭上部的液壓腔有鉆井液注入時(shí)，上接頭推動(dòng)芯軸向下移動(dòng)，中間筒體的托臺(tái)嵌于芯軸的導(dǎo)向長(zhǎng)槽中并沿導(dǎo)向長(zhǎng)槽滑動(dòng)，可以避免外殼體與芯軸之間自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)傳遞扭矩；該水力加壓器是利用鉆井液的壓力推動(dòng)芯軸下行，芯軸帶動(dòng)鉆頭鉆進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了在上部鉆柱不動(dòng)的情況下，向鉆頭施加鉆壓，使鉆頭或下部鉆具與鉆鋌實(shí)現(xiàn)了柔性連接，將鉆鋌給予鉆頭的剛性加壓變?yōu)橐毫θ嵝约訅海朔藙傂约訅捍嬖诘乃豌@不均、跳鉆、假鉆壓等弊端，能給鉆頭提供足夠的、穩(wěn)定的、可控的鉆壓。芯軸的下半部沒(méi)有槽，有利于密封。芯軸頂部的上接頭可以在芯軸向下運(yùn)動(dòng)時(shí)保護(hù)托臺(tái)避免受到撞擊；當(dāng)托臺(tái)損壞時(shí)，上接頭可以防止芯軸掉落，芯軸全伸出起鉆時(shí)，托臺(tái)承受下部鉆具的重量。
[0007]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述導(dǎo)向長(zhǎng)槽的下方分別連接有弧形滑槽，所述弧形滑槽為圓柱螺線且下端分別向右傾斜，所述弧形滑槽下端的正上方分別設(shè)有沿芯軸軸線方向延伸的定位短槽。下鉆前，將托臺(tái)卡在定位短槽中將芯軸掛住，芯軸縮回到外殼體中，不容易被泥包、卡住、刮傷或造成不密封；然后進(jìn)行下鉆，當(dāng)下鉆到位，鉆頭觸碰到井底后，鉆頭推動(dòng)芯軸相對(duì)于外殼體上行，托臺(tái)位于弧形滑槽的下端；然后開(kāi)啟泥漿泵使鉆井液循環(huán)，同時(shí)啟動(dòng)井下動(dòng)力鉆具使鉆頭旋轉(zhuǎn)，在鉆井液壓力和井下動(dòng)力鉆具的聯(lián)合作用下，鉆頭破碎巖石鉆進(jìn)。由于井下動(dòng)力鉆具會(huì)給芯軸一個(gè)扭矩，外加鉆井液推力，托臺(tái)沿著弧形滑槽相對(duì)上行進(jìn)入導(dǎo)向長(zhǎng)槽；由于導(dǎo)向長(zhǎng)槽比較長(zhǎng)，芯軸可伸出外殼體的行程比較大；起鉆時(shí)，泥漿泵停止工作，下放鉆桿下行，芯軸在井底反作用力下使托臺(tái)沿著導(dǎo)向長(zhǎng)槽相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入弧形滑槽，當(dāng)托臺(tái)相對(duì)運(yùn)動(dòng)至弧形滑槽的下端時(shí)，停止下放鉆桿，改為起鉆，鉆桿拎著外殼體上行，托臺(tái)重新卡在定位短槽內(nèi)，芯軸處于縮回外殼體內(nèi)，然后將井下動(dòng)力鉆具和鉆頭提起；下鉆或起鉆時(shí)，芯軸均處于縮進(jìn)狀態(tài)，有利于保護(hù)井下鉆具，延長(zhǎng)鉆具壽命。
[0008]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述托臺(tái)的上下兩端分別設(shè)有半圓形頭部。托臺(tái)兩端的半圓形頭部可以起導(dǎo)向作用。
[0009]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述上接頭的周壁上均勻分布有多個(gè)導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽沿所述上接頭的全長(zhǎng)度方向延伸。導(dǎo)流槽有利于下沖程時(shí)，鉆井液的返出。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，附圖僅提供參考與說(shuō)明用，非用以限制本實(shí)用新型。
[0011]圖1為本實(shí)用新型鉆井用水力推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本實(shí)用新型鉆井用水力推進(jìn)器中上筒體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為本實(shí)用新型鉆井用水力推進(jìn)器中中間筒體的主視圖。
[0014]圖4為圖3中沿A-A的剖視圖。
[0015]圖5為圖3的俯視圖。
[0016]圖6為本實(shí)用新型鉆井用水力推進(jìn)器中下筒體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖7為本實(shí)用新型鉆井用水力推進(jìn)器中芯軸的主視圖。
[0018]圖8為圖7上部圓周壁的展開(kāi)圖。
[0019]圖9為本實(shí)用新型鉆井用水力推進(jìn)器中上接頭的主視圖。
[0020]圖10為圖9的仰視圖。
[0021]圖中:1.上筒體；la.上筒體錐形螺紋；lb.上筒體母螺紋；lc.液壓腔；2.中間筒體；2a.托臺(tái)；2b.中間筒體公螺紋；2c.中間筒體母螺紋；2d.中間筒體密封槽；3.下筒體；3a.下筒體公螺紋；3b.下筒體外密封槽；3c.下筒體內(nèi)密封槽；4.芯軸；4a.芯軸公螺紋；4b.芯軸臺(tái)肩；4c.芯軸錐形螺紋；4d.導(dǎo)向長(zhǎng)槽；4e.弧形滑槽；4f.定位短槽；4g.芯軸密封槽；5.上接頭；5a.上接頭母螺紋；5b.導(dǎo)流槽。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1至圖10所示，本實(shí)用新型的鉆井用水力推進(jìn)器包括共軸線且中心均設(shè)有通孔的上筒體1、中間筒體2和下筒體3，上筒體1、中間筒體2和下筒體3自上而下依次密封連接構(gòu)成外殼體，外殼體的中心孔道中自下而上插有芯軸4，芯軸4的上端位于上筒體I的內(nèi)腔且旋接有上接頭5，芯軸4的下部設(shè)有芯軸臺(tái)肩4b，芯軸臺(tái)肩4b支撐在下筒體3的下端口下方，芯軸4和上接頭5均設(shè)有中心孔道與外殼體的中心孔道相貫通，上筒體I的下端與中間筒體2的上端之間、中間筒體2的下端與下筒體3的上端之間、下筒體3的內(nèi)壁與芯軸4之間、芯軸4的上端與上接頭5的內(nèi)壁之間分別通過(guò)密封圈實(shí)現(xiàn)密封。
[0023]如圖2所示,上筒體I的內(nèi)壁上部設(shè)有與鉆鋌相旋接的上筒體錐形螺紋Ia,上筒體的內(nèi)壁下部設(shè)有與中間筒體2相連接的上筒體母螺紋lb。
[0024]如圖3至圖5所示，中間筒體2的上端設(shè)有與上筒體母螺紋Ib旋接的中間筒體公螺紋2b，中間筒體公螺紋2b的根部設(shè)有中間筒體密封槽2d，中間筒體密封槽2d中設(shè)有密封圈與上筒體I實(shí)現(xiàn)密封。中間筒體2的下端內(nèi)壁設(shè)有中間筒體母螺紋2c，中間筒體母螺紋2c與下筒體3相連接。中間筒體2的內(nèi)壁中部對(duì)稱(chēng)設(shè)有托臺(tái)2a，托臺(tái)2a的上下兩端分別設(shè)有半圓形頭部以起到導(dǎo)向作用。
[0025]如圖6所示，下筒體3的上端設(shè)有下筒體公螺紋3a，下筒體公螺紋3a與中間筒體母螺紋2c旋接，下筒體公螺紋3a的根部設(shè)有下筒體外密封槽3b，下筒體外密封槽3b中設(shè)有密封圈與中間筒體2的內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)密封。下筒體3的內(nèi)壁下端設(shè)有下筒體內(nèi)密封槽3c，下筒體內(nèi)密封槽3c中安裝有U型密封圈或毛氈與芯軸4實(shí)現(xiàn)密封。
[0026]如圖7和圖8所示，芯軸4的上端設(shè)有芯軸公螺紋4a，芯軸公螺紋4a與上接頭5相連接，芯軸公螺紋4a根部設(shè)有芯軸密封槽4g，芯軸密封槽4g中可以設(shè)有密封圈與上接頭5實(shí)現(xiàn)密封。芯軸4的上部周壁上設(shè)有導(dǎo)向長(zhǎng)槽4d，導(dǎo)向長(zhǎng)槽4d沿軸線方向延伸至芯軸中部，中間筒體2的托臺(tái)2a分別嵌于導(dǎo)向長(zhǎng)槽4d中并可沿導(dǎo)向長(zhǎng)槽4d上下移動(dòng)。導(dǎo)向長(zhǎng)槽4d的下方分別連接有弧形滑槽4e，弧形滑槽4e為圓柱螺線且下端分別向右傾斜，即為左圓柱螺旋線，弧形滑槽4e下端的正上方分別設(shè)有沿芯軸軸線方向延伸的定位短槽4f。芯軸臺(tái)肩4b的下端設(shè)有可與井下動(dòng)力鉆具相連接的芯軸錐形螺紋4c。
[0027]如圖9、圖10所示，上接頭5的內(nèi)壁下端設(shè)有上接頭母螺紋5a，上接頭母螺紋5a與芯軸公螺紋4a旋接，上接頭5的周壁上均勻分布有多個(gè)導(dǎo)流槽5b，導(dǎo)流槽5b沿上接頭5的全長(zhǎng)度方向延伸。導(dǎo)流槽5b有利于下沖程時(shí),鉆井液的返出。
[0028]裝配時(shí)，先將中間筒體2和下筒體3旋接，再使中間筒體2的托臺(tái)2a對(duì)準(zhǔn)芯軸4的導(dǎo)向長(zhǎng)槽4d將將中間筒體2和下筒體3套裝在芯軸4的芯軸臺(tái)肩4b上，然后在芯軸4的頂端旋接上接頭5，接著將上筒體I套裝芯軸4上端并與中間筒體2旋接，最后將上筒體I的上筒體錐形螺紋Ia與上部鉆鋌旋接，將芯軸錐形螺紋4c與與井下動(dòng)力鉆具旋接，井下動(dòng)力鉆具下方連接鉆頭完成設(shè)備安裝。[0029]工作中，當(dāng)泥漿泵啟動(dòng)，上接頭5上部的液壓腔Ic有鉆井液注入時(shí)，上接頭5推動(dòng)芯軸4向下移動(dòng)，中間筒體的托臺(tái)2a嵌于芯軸4的導(dǎo)向長(zhǎng)槽4d中，可以避免外殼體與芯軸4之間自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)傳遞扭矩；該水力加壓器是利用鉆井液的壓力推動(dòng)芯軸4下行，芯軸4帶動(dòng)鉆頭鉆進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了在上部鉆柱不動(dòng)的情況下，向鉆頭施加鉆壓，使鉆頭或下部鉆具與鉆鋌實(shí)現(xiàn)了柔性連接，將鉆鋌給予鉆頭的剛性加壓變?yōu)橐毫θ嵝约訅骸?br> [0030]在下鉆過(guò)程中，托臺(tái)2a的上部位于定位短槽4f中，此時(shí)芯軸4基本縮回到外殼體中；當(dāng)下鉆到位，鉆頭觸碰到井底后，鉆頭推動(dòng)芯軸4相對(duì)于外殼體上行，托臺(tái)2a位于弧形滑槽4e的下端；然后開(kāi)啟泥漿泵使鉆井液循環(huán)，同時(shí)啟動(dòng)井下動(dòng)力鉆具使鉆頭旋轉(zhuǎn)，在鉆井液壓力和井下動(dòng)力鉆具的聯(lián)合作用下，鉆頭破碎巖石鉆進(jìn)。由于井下動(dòng)力鉆具會(huì)給芯軸4 一個(gè)反扭矩，托臺(tái)2a沿著弧形滑槽4e上行進(jìn)入導(dǎo)向長(zhǎng)槽4d，托臺(tái)2a在導(dǎo)向長(zhǎng)槽4d中相對(duì)滑動(dòng)即實(shí)現(xiàn)了芯軸4的伸縮。
[0031]起鉆時(shí)，泥漿泵停止工作，下放鉆桿下行，芯軸4在井底反作用力下使托臺(tái)沿著導(dǎo)向長(zhǎng)槽4d相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入弧形滑槽4e，當(dāng)托臺(tái)2a相對(duì)運(yùn)動(dòng)至弧形滑槽4e的下端時(shí)，停止下放鉆桿，改為起鉆，鉆桿拎著外殼體上行，托臺(tái)2a重新卡在定位短槽4f內(nèi)，芯軸4處于縮回外殼體內(nèi)，然后將井下動(dòng)力鉆具和鉆頭提起。
[0032]以上所述僅為本實(shí)用新型之較佳可行實(shí)施例而已，非因此局限本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井用水力推進(jìn)器，包括共軸線且中心均設(shè)有通孔的上筒體、中間筒體和下筒體，所述上筒體、中間筒體和下筒體自上而下依次連接構(gòu)成外殼體，所述上筒體的內(nèi)壁上部設(shè)有與鉆鋌相旋接的上筒體錐形螺紋，所述外殼體的中心孔道中自下而上插有芯軸，其特征在于:所述芯軸的上端位于所述上筒體的內(nèi)腔且旋接有上接頭，所述芯軸的下部設(shè)有芯軸臺(tái)肩，所述芯軸臺(tái)肩支撐在所述下筒體的下端口下方，所述芯軸臺(tái)肩的下端設(shè)有可與井下動(dòng)力鉆具相連接的芯軸錐形螺紋；所述芯軸和上接頭均設(shè)有中心孔道與所述外殼體的中心孔道相貫通，所述芯軸的上部周壁上設(shè)有導(dǎo)向長(zhǎng)槽，所述導(dǎo)向長(zhǎng)槽沿軸線方向延伸至芯軸中部，所述中間筒體的內(nèi)壁對(duì)稱(chēng)設(shè)有托臺(tái)，所述托臺(tái)分別嵌于所述導(dǎo)向長(zhǎng)槽中并可沿導(dǎo)向長(zhǎng)槽相對(duì)上下移動(dòng)；所述上筒體的下端與中間筒體的上端之間、所述中間筒體的下端與所述下筒體的上端之間、所述下筒體的內(nèi)壁與所述芯軸之間分別通過(guò)密封圈實(shí)現(xiàn)密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井用水力推進(jìn)器，其特征在于:所述導(dǎo)向長(zhǎng)槽的下方分別連接有弧形滑槽，所述弧形滑槽為圓柱螺線且下端分別向右傾斜，所述弧形滑槽下端的正上方分別設(shè)有沿芯軸軸線方向延伸的定位短槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井用水力推進(jìn)器，其特征在于:所述托臺(tái)的上下兩端分別設(shè)有半圓形頭部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鉆井用水力推進(jìn)器，其特征在于:所述上接頭的周壁上均勻分布有多個(gè)導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽沿所述上接頭的全長(zhǎng)度方向延伸。
【文檔編號(hào)】E21B17/07GK203394364SQ201320462641
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】樊繼強(qiáng), 陳小元, 李子豐, 秦春, 莫鉞, 王委, 王長(zhǎng)進(jìn), 謝健, 田偉超 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中石化江蘇石油工程有限公司