一種鉆井防扭工具的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種石油天然氣行業中防止鉆井管柱發生扭轉變形的鉆井防扭工具。它解決鉆井管柱，特別是連續油管鉆井過程中發生扭轉變形的問題。其技術方案是：上錨定總成的上筒體上端和上接頭下端絲扣連接，下錨定總成的下筒體下端和下接頭上端絲扣連接，上錨定總成的上筒體下端和下錨定總成的下筒體上端絲扣連接；水嘴外圓和水帽內腔過盈配合，水帽和中心管下端絲扣連接；六個上錨爪分別安裝在上錨定殼體中部六個扶正筋上的臺階孔內；滑塊穿過上筒體下部的通槽，滑塊一端嵌入中心管外圓中部的凹槽，滑塊另一端安裝在上封蓋內腔臺階上。本發明實現連續送鉆的情況下將作用于鉆柱上的反扭矩作用傳遞給井壁，有效提高鉆柱抗扭能力。
【專利說明】
一種鉆井防扭工具
技術領域
[0001]本發明涉及一種石油天然氣行業中防止鉆井管柱發生扭轉變形的鉆井防扭工具，特別涉及連續油管鉆井技術領域中防止連續油管扭轉變形。
【背景技術】
[0002]在石油天然氣行業中，鉆井工程普遍采用井下動力鉆具為鉆頭提供破巖扭矩，而井下動力鉆具受到的反扭矩作用全部傳遞給鉆井管柱承受。反扭矩會導致鉆井管柱發生扭轉變形，對打定向井的定位問題產生較大影響，嚴重時會導致鉆柱絲扣松脫，造成鉆井事故。自20世紀90年代以來，連續油管鉆井作業技術已經得到一定的發展，與常規鉆井方式相比，連續油管鉆井可以節約鉆井時間，降低作業成本。目前連續油管作業技術主要應用于軟地層鉆小直徑淺井，老井加深和開窗側鉆斜井和水平井，鉆救援井或注入井，而上述連續油管鉆井作業技術主要為國外油氣鉆井公司壟斷，國內主要將連續油管設備用于修井作業，在連續油管鉆井技術方面尚屬空白。
[0003]連續油管鉆井技術相比常規鉆井技術有其獨特的優點，但也增加了技術上的難度。由于連續油管抗扭性能很差，所以如何克服鉆井過程中的反扭矩作用就至關重要，連續油管承受反扭矩作用的能力直接關系到連續油管鉆井技術的適用地質條件和鉆井深度。目前尚無可以直接幫助連續油管克服反扭矩作用的工具存在。針對上述技術背景，本發明特提供一種鉆井防扭工具，以提高鉆井管柱的抗扭能力。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是:為了解決鉆井管柱，特別是連續油管鉆井過程中發生扭轉變形的問題，特提供一種鉆井防扭工具。
[0005]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案:一種鉆井防扭工具，是由上接頭、上錨定總成、下錨定總成、下接頭、水帽、水嘴和中心管構成，上錨定總成包括上主彈簧、上筒體、上錨定殼體、上錨爪、上副彈簧、上壓板、上防轉銷、滑塊和上封蓋，下錨定總成包括下主彈簧、下筒體、下錨定殼體、下錨爪、下副彈簧、下壓板、下防轉銷和下封蓋;其結構特征在于:上接頭上端和上部鉆井鉆柱絲扣連接，下接頭下端和井下動力鉆具絲扣連接;上錨定總成的上筒體上端和上接頭下端絲扣連接，下錨定總成的下筒體下端和下接頭上端絲扣連接，上錨定總成的上筒體下端和下錨定總成的下筒體上端絲扣連接;上筒體上端外圓設置一圈凸起外緣，上筒體外圓上部周向均勻設置四個上泄壓槽，上筒體中部周向均勻設置六個通孔連通內外腔室，上筒體外圓中部周向均勻設置十個銷子槽，上筒體下部周向均勻設置兩個通槽連通內外腔室；下筒體上端外圓設置一圈凸起外緣，下筒體外圓上部周向均勻設置四個下泄壓槽，下筒體中部周向均勻設置六個通孔連通內外腔室，下筒體外圓下部周向均勻設置十個銷子槽;中心管外圓上部設置一圈凹槽，凹槽內周向均勻設置四個通孔，中心管外圓下部設置一圈凹槽，凹槽內周向均勻設置四個通孔，中心管外圓中部設置一圈凹槽;水嘴外圓和水帽內腔過盈配合，水帽和中心管下端絲扣連接;上錨定殼體和下錨定殼體的結構相同，上錨定殼體上部周向均勻設置四個通孔連通內外腔室，上錨定殼體中部周向均勻設置六個扶正筋，每個扶正筋上均設置一軸向沉槽，軸向沉槽兩端設置有螺紋孔，扶正筋中部設置一臺階孔，上錨定殼體內腔上部設置為臺階，上錨定殼體內腔下部周向均勻設置十個銷子長槽;上錨爪和下錨爪的結構相同，上錨爪下部外圓設置一圈密封槽，上錨爪上端面設置一徑向凹槽，凹槽中部設置一沉孔，上錨爪上端面設置為尖齒狀，尖齒分布和徑向凹槽平行；上壓板和下壓板結構相同，上壓板設置為長條狀，上壓板兩端設置有臺階通孔；六個上錨爪分別安裝在上錨定殼體中部六個扶正筋上的臺階孔內，上副彈簧安裝在上錨爪凹槽中部的沉孔內，上壓板用螺釘固定在上錨定殼體扶正筋上的軸向沉槽內；六個下錨爪分別安裝在下錨定殼體中部六個扶正筋上的臺階孔內，下副彈簧安裝在下錨爪凹槽中部的沉孔內，下壓板用螺釘固定在下錨定殼體扶正筋上的軸向沉槽內；上主彈簧安裝在上錨定殼體內腔上部的臺階上，上錨定殼體套在上筒體的外圓上，上防轉銷安裝在上筒體外圓中部銷子槽和上錨定殼體內腔下部銷子長槽形成的空間內；滑塊穿過上筒體下部的通槽，滑塊一端嵌入中心管外圓中部的凹槽，滑塊另一端安裝在上封蓋內腔臺階上;上封蓋上端和上錨定殼體下端絲扣連接;下主彈簧安裝在下錨定殼體內腔上部的臺階上，下錨定殼體套在下筒體的外圓上，下防轉銷安裝在下筒體外圓下部銷子槽和下錨定殼體內腔下部銷子長槽形成的空間內；下封蓋上端和下錨定殼體下端絲扣連接。
[0006]安裝完成后，中心管外圓上部凹槽至中心管外圓下部凹槽的軸向距離必須保證大于上筒體中部六個通孔至下筒體中部六個通孔的軸向距離。
[0007]本發明的有益效果是:(I)本發明可以實現在連續送鉆的情況下，上錨定總成和下錨定總成至少有一個和井壁錨定，將鉆柱承受的反扭矩作用施加于井壁上，有效防止鉆柱發生扭轉變形；(2)本發明循環鉆井液以后，只需送進鉆柱即可連續工作；(3)本發明是純機械結構，能適應井下復雜工況條件；(4)本發明可以大大提高連續油管鉆井的破巖扭矩和適用地質條件。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明一種鉆井防扭工具初始狀態的結構示意圖；
[0009]圖2是本發明一種鉆井防扭工具工作狀態一的結構示意圖；
[0010]圖3是本發明一種鉆井防扭工具工作狀態二的結構示意圖；
[0011 ]圖4是本發明一種鉆井防扭工具工作狀態三的結構示意圖；
[0012]圖5是圖2A-A截面剖視圖；
[0013]圖6是圖2B-B截面剖視圖；
[0014]圖7是圖2C-C截面剖視圖；
[0015]圖8是本發明一種鉆井防扭工具上錨定殼體的三維結構示意圖；
[0016]圖9是本發明一種鉆井防扭工具上錨爪的三維結構示意圖；
[0017]圖中:1.上接頭、2.上主彈簧、3.上筒體、4.上錨定殼體、5.上錨爪、6.上副彈簧、7.上壓板、8.上防轉銷、9.滑塊、10.上封蓋、11.下主彈簧、12.下筒體、13.下錨定殼體、14.下錨爪、15.下副彈簧、16.下壓板、17.下防轉銷、18.下封蓋、19.下接頭、20.水帽、21.水嘴、22.中心管、23.下錨定總成、24.上錨定總成、3a.上泄壓槽、12a.下泄壓槽。
【具體實施方式】
[0018]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發明一種鉆井防扭工具，是由上接頭1、上錨定總成24、下錨定總成23、下接頭19、水帽20、水嘴21和中心管22構成，上錨定總成24包括上主彈簧
2、上筒體3、上錨定殼體4、上錨爪5、上副彈簧6、上壓板7、上防轉銷8、滑塊9和上封蓋10，下錨定總成23包括下主彈簧11、下筒體12、下錨定殼體13、下錨爪14、下副彈簧15、下壓板16、下防轉銷17和下封蓋18;其結構特征在于:上接頭I上端和上部鉆井鉆柱絲扣連接，下接頭19下端和井下動力鉆具絲扣連接;上錨定總成24的上筒體3上端和上接頭I下端絲扣連接，下錨定總成23的下筒體12下端和下接頭19上端絲扣連接，上錨定總成24的上筒體3下端和下錨定總成23的下筒體12上端絲扣連接;上筒體3上端外圓設置一圈凸起外緣，上筒體3外圓上部周向均勻設置四個上泄壓槽3a，上筒體3中部周向均勻設置六個通孔連通內外腔室，上筒體3外圓中部周向均勻設置十個銷子槽，上筒體3下部周向均勻設置兩個通槽連通內外腔室；下筒體12上端外圓設置一圈凸起外緣，下筒體12外圓上部周向均勻設置四個下泄壓槽，下筒體12中部周向均勻設置六個通孔連通內外腔室，下筒體12外圓下部周向均勻設置十個銷子槽；中心管22外圓上部設置一圈凹槽，凹槽內周向均勻設置四個通孔，中心管22外圓下部設置一圈凹槽，凹槽內周向均勻設置四個通孔，中心管22外圓中部設置一圈凹槽;水嘴21外圓和水帽20內腔過盈配合，水帽20和中心管22下端絲扣連接;上壓板7和下壓板16結構相同，上壓板7設置為長條狀，上壓板7兩端設置有臺階通孔;六個上錨爪5分別安裝在上錨定殼體4中部六個扶正筋上的臺階孔內，上副彈簧6安裝在上錨爪5凹槽中部的沉孔內，上壓板7用螺釘固定在上錨定殼體4扶正筋上的軸向沉槽內；六個下錨爪14分別安裝在下錨定殼體13中部六個扶正筋上的臺階孔內，下副彈簧15安裝在下錨爪14凹槽中部的沉孔內，下壓板16用螺釘固定在下錨定殼體13扶正筋上的軸向沉槽內；上主彈簧2安裝在上錨定殼體4內腔上部的臺階上，上錨定殼體4套在上筒體3的外圓上，如圖6所示，上防轉銷8安裝在上筒體3外圓中部銷子槽和上錨定殼體4內腔下部銷子長槽形成的空間內；如圖7所示，滑塊9穿過上筒體3下部的通槽，滑塊9 一端嵌入中心管22外圓中部的凹槽，滑塊9另一端安裝在上封蓋10內腔臺階上;上封蓋10上端和上錨定殼體4下端絲扣連接;下主彈簧11安裝在下錨定殼體13內腔上部的臺階上，下錨定殼體13套在下筒體12的外圓上，下防轉銷17安裝在下筒體12外圓下部銷子槽和下錨定殼體13內腔下部銷子長槽形成的空間內；下封蓋18上端和下錨定殼體13下端絲扣連接;安裝完成后，中心管22外圓上部凹槽至中心管22外圓下部凹槽的軸向距離必須保證大于上筒體3中部六個通孔至下筒體12中部六個通孔的軸向距離。
[0019]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖8和圖9所示，上錨定殼體4和下錨定殼體13的結構相同，上錨定殼體4上部周向均勻設置四個通孔連通內外腔室，上錨定殼體4中部周向均勻設置六個扶正筋，每個扶正筋上均設置一軸向沉槽，軸向沉槽兩端設置有螺紋孔，扶正筋中部設置一臺階孔，上錨定殼體4內腔上部設置為臺階，上錨定殼體4內腔下部周向均勻設置十個銷子長槽;上錨爪5和下錨爪14的結構相同，上錨爪5下部外圓設置一圈密封槽，上錨爪5上端面設置一徑向凹槽，凹槽中部設置一沉孔，上錨爪5上端面設置為尖齒狀，尖齒分布和徑向凹槽平行。
[0020]本發明一種鉆井防扭工具的工作原理是:下入本發明至設計井深位置，初始狀態如圖1所示;開栗循環鉆井液，在水嘴21的節流作用下，中心管22內部和鉆柱環空產生大的壓降，中心管22上部通孔和上錨定殼體4內腔連通，上錨定總成24產生動作，上錨爪5徑向伸出和井壁錨定，此時狀態如圖2所示;持續送進鉆柱，上錨定總成24和中心管22整體相對本發明軸向上移，直至中心管22下部通孔和下錨定殼體13內腔連通，下錨定總成23產生動作，下錨爪14徑向伸出和井壁錨定，此時狀態如圖3所示;持續送進鉆柱，上筒體3上部的上泄壓槽3a連通上錨定殼體內腔4和環空，上錨定殼體4內腔壓力被釋放，上錨爪5徑向收回，在上主彈簧2的作用下，上錨定總成24和中心管22整體相對本發明迅速軸向下移，此時狀態如圖4所示;持續送進鉆柱，上錨爪5徑向伸出和井壁錨定，下筒體12上部的下泄壓槽12a連通下錨定殼體13內腔和環空，下錨定殼體13內腔壓力被釋放，下錨爪14徑向收回，在下主彈簧11的作用下，下錨定總成23相對本發明迅速軸向下移；以上動作在送鉆過程中持續重復，始終保證上錨定總成24和下錨定總成23至少有一個和井壁錨定，從而把鉆柱承受的反扭矩傳動給井壁，防止鉆柱發生扭轉。
【主權項】
1.一種鉆井防扭工具，是由上接頭(I)、上錨定總成(24)、下錨定總成(23)、下接頭(19)、水帽(20)、水嘴(21)和中心管(22)構成，上錨定總成(24)包括上主彈簧(2)、上筒體(3)、上錨定殼體(4)、上錨爪(5)、上副彈簧(6)、上壓板(7)、上防轉銷(8)、滑塊(9)和上封蓋(10)，下錨定總成(23)包括下主彈簧(11)、下筒體(12)、下錨定殼體(13)、下錨爪(14)、下副彈簧(15)、下壓板(16)、下防轉銷(17)和下封蓋(18);其特征在于:上接頭(I)上端和上部鉆井鉆柱絲扣連接，下接頭(19)下端和井下動力鉆具絲扣連接;上錨定總成(24)的上筒體(3)上端和上接頭(I)下端絲扣連接，下錨定總成(23)的下筒體(12)下端和下接頭(19)上端絲扣連接，上錨定總成(24)的上筒體(3)下端和下錨定總成(23)的下筒體(12)上端絲扣連接；中心管(22)外圓上部設置一圈凹槽，凹槽內周向均勻設置四個通孔，中心管(22)外圓下部設置一圈凹槽，凹槽內周向均勻設置四個通孔，中心管(22)外圓中部設置一圈凹槽;水嘴(21)外圓和水帽(20)內腔過盈配合，水帽(20)和中心管(22)下端絲扣連接;上壓板(7)和下壓板(16)結構相同，上壓板(7)設置為長條狀，上壓板(7)兩端設置有臺階通孔;六個上錨爪(5)分別安裝在上錨定殼體(4)中部六個扶正筋上的臺階孔內，上副彈簧(6)安裝在上錨爪(5)凹槽中部的沉孔內，上壓板(7)用螺釘固定在上錨定殼體(4)扶正筋上的軸向沉槽內；六個下錨爪(14)分別安裝在下錨定殼體(13)中部六個扶正筋上的臺階孔內，下副彈簧(15)安裝在下錨爪(14)凹槽中部的沉孔內，下壓板(16)用螺釘固定在下錨定殼體(13)扶正筋上的軸向沉槽內；上主彈簧(2)安裝在上錨定殼體(4)內腔上部的臺階上，上錨定殼體(4)套在上筒體(3)的外圓上，上防轉銷(8)安裝在上筒體(3)外圓中部銷子槽和上錨定殼體(4)內腔下部銷子長槽形成的空間內；滑塊(9)穿過上筒體(3)下部的通槽，滑塊(9) 一端嵌入中心管(22)外圓中部的凹槽，滑塊(9)另一端安裝在上封蓋(10)內腔臺階上;上封蓋(10)上端和上錨定殼體(4)下端絲扣連接;下主彈簧(11)安裝在下錨定殼體(13)內腔上部的臺階上，下錨定殼體(13)套在下筒體(12)的外圓上，下防轉銷(17)安裝在下筒體(12)外圓下部銷子槽和下錨定殼體(13)內腔下部銷子長槽形成的空間內；下封蓋(18)上端和下錨定殼體(13)下端絲扣連接。2.根據權利要求1所述的鉆井防扭工具，其特征是:所述上筒體(3)上端外圓設置一圈凸起外緣，上筒體(3)外圓上部周向均勻設置四個上泄壓槽(3a)，上筒體(3)中部周向均勻設置六個通孔連通內外腔室，上筒體(3)外圓中部周向均勻設置十個銷子槽，上筒體(3)下部周向均勻設置兩個通槽連通內外腔室；下筒體(12)上端外圓設置一圈凸起外緣，下筒體(12)外圓上部周向均勻設置四個下泄壓槽，下筒體(12)中部周向均勻設置六個通孔連通內外腔室，下筒體(12)外圓下部周向均勻設置十個銷子槽。3.根據權利要求1所述的鉆井防扭工具，其特征是:所述上錨定殼體(4)和下錨定殼體(13)的結構相同，上錨定殼體(4)上部周向均勻設置四個通孔連通內外腔室，上錨定殼體(4)中部周向均勻設置六個扶正筋，每個扶正筋上均設置一軸向沉槽，軸向沉槽兩端設置有螺紋孔，扶正筋中部設置一臺階孔，上錨定殼體(4)內腔上部設置為臺階，上錨定殼體(4)內腔下部周向均勻設置十個銷子長槽。4.根據權利要求1所述的鉆井防扭工具，其特征是:所述上錨爪(5)和下錨爪(14)的結構相同，上錨爪(5)下部外圓設置一圈密封槽，上錨爪(5)上端面設置一徑向凹槽，凹槽中部設置一沉孔，上錨爪(5)上端面設置為尖齒狀。5.根據權利要求1和權利要求2所述的鉆井防扭工具，其特征是:所述鉆井防扭工具安裝完成后，中心管(22)外圓上部凹槽至中心管(22)外圓下部凹槽的軸向距離大于上筒體(3)中部六個通孔至下筒體(12)中部六個通孔的軸向距離。
【文檔編號】E21B23/01GK105863538SQ201610221892
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】葉哲偉, 梁政, 趙勇, 鄧嚴
【申請人】西南石油大學