利用多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具，通過螺紋連接安裝在鉆頭上部，包括上部總成、吸振總成和下部總成。所述的吸振總成后端安裝上接頭總成，前端安裝下部總成，利用串聯(lián)碟簧，壓力腔以及橡膠彈簧吸收工具工作過程中產(chǎn)生的振動，通過螺旋外殼與螺旋傳動軸相配合，構(gòu)成多頭螺旋副，當(dāng)鉆頭所受的反作用扭矩增大產(chǎn)生粘滑或者卡鉆現(xiàn)象時，螺旋傳動軸相對螺旋外殼向后轉(zhuǎn)動，從而對鉆頭施加一個小幅度反向轉(zhuǎn)動，降低地層對鉆頭的反作用力，使鉆頭受力重新達到平衡，從而實現(xiàn)鉆頭的高效破巖。本發(fā)明的利用多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具可以吸收鉆頭破巖產(chǎn)生的振動，減少粘滑現(xiàn)象，保證鉆頭連續(xù)鉆進。
【專利說明】
利用多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于石油天然氣鉆探工程領(lǐng)域一種新型井下鉆井工具，特別是能夠通過多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具。【背景技術(shù)】
[0002]目前，石油天然氣勘探開發(fā)已經(jīng)進入一個瓶頸狀態(tài)，常規(guī)油氣田的開發(fā)逐漸進入后期，全球油氣開發(fā)逐漸轉(zhuǎn)向非常規(guī)油氣開發(fā)，逐漸由淺層轉(zhuǎn)向深層、超深層，由陸地轉(zhuǎn)向海洋發(fā)展。隨著油氣田開采環(huán)境的變化，其開采模式以及開采工藝技術(shù)要求也越來越高，深層、超深層油氣以及復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造下的油氣開采難度相對常規(guī)油氣田開發(fā)而言，相對較大。 極端環(huán)境下，石油鉆井工具只有具備優(yōu)良的工作性能，更長的使用壽命，才能在石油天然氣勘探開發(fā)新形勢下更加高效、節(jié)能、低成本地完成鉆井作業(yè)，這給石油鉆探技術(shù)提出了新挑戰(zhàn)，也是石油鉆采技術(shù)的發(fā)展機遇。
[0003]在石油天然氣鉆探過程中，尤其是鉆井過程，由于鉆頭工況環(huán)境復(fù)雜，其受力也隨著鉆進深度的增加而發(fā)生不規(guī)則變化，通過鉆頭，地層反作用力傳遞到上部鉆具組合，不規(guī)則的地層反作用力將對鉆具工作性能產(chǎn)生巨大影響，為鉆井作業(yè)帶來不便。開發(fā)新型井下鉆井工具，利用地層反作用力降低鉆井過程中的粘滑卡鉆現(xiàn)象，實現(xiàn)高效鉆井作業(yè)，已經(jīng)是石油鉆采技術(shù)發(fā)展的新要求。開發(fā)一種新型防滯動工具，利用地層反作用力實現(xiàn)防滯動工作原理，不經(jīng)能夠?qū)⒂泻ψ饔昧D(zhuǎn)變?yōu)橛幸孀饔茫€能降低鉆井過程中的粘滑現(xiàn)象，吸收鉆頭破巖過程中產(chǎn)生的振動，這也將是未來井下工具的發(fā)展方向。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了探索解決【背景技術(shù)】中所述的降低地層反作用扭矩與軸向反作用力，并將其有效利用起來，本發(fā)明提供了一種利用多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具，本發(fā)明的防滯動工具利用串聯(lián)碟簧，壓力腔以及橡膠彈簧吸收工具工作過程中產(chǎn)生的振動，通過螺旋外殼與螺旋傳動軸相配合，構(gòu)成多頭螺旋副，當(dāng)鉆頭所受的反作用扭矩增大產(chǎn)生粘滑或者卡鉆現(xiàn)象時，螺旋傳動軸相對螺旋外殼向后轉(zhuǎn)動，從而對鉆頭施加一個小幅度反向轉(zhuǎn)動，降低地層對鉆頭的反作用力，使鉆頭受力重新達到平衡，從而實現(xiàn)鉆頭的高效破巖。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:利用多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具由上部總成、 吸振總成和下部總成組成，在吸振總成后端安裝上接頭總成，前端安裝下部總成，所述上接頭總成包括上接頭、碟簧、中心管、矩形密封圈a、上接頭墊片、墊片，將矩形密封圈a安裝在上接頭前端內(nèi)圓周上，將墊片安裝在中心管上，再依次串聯(lián)安裝碟簧，最后將上接頭墊片安裝在中心管上;所述的吸振總成包括外筒、密封環(huán)、內(nèi)耐磨環(huán)、外耐磨環(huán)、導(dǎo)流套、防掉接頭、 滑套、橡膠彈簧、〇型密封圈a、矩形密封圈b、0型密封圈b、0型密封圈c，在密封環(huán)后端內(nèi)外圓周上分別安裝內(nèi)耐磨環(huán)和外耐磨環(huán)，前端內(nèi)外圓周上分別安裝矩形密封圈b和0型密封圈a， 并將其組合整體安裝在中心管前端，再將導(dǎo)流套安裝到中心管前端，在滑套內(nèi)外圓周上分別安裝〇型密封圈c與〇型密封圈b，再將橡膠彈簧安裝到滑套前端，使0型密封圈b、0型密封圈C、滑套與橡膠彈簧組合為一個整體，再將其安裝到防掉接頭上，將防掉接頭通過螺紋固定到導(dǎo)流套前端，最后將外筒安裝到上接頭前端;所述的下部總成包括接頭、螺旋外殼、螺旋傳動軸、鎖緊環(huán)、鎖緊接頭、下接頭、〇型密封圈d、0型密封圈e、矩形密封圈c，在接頭前后兩端螺紋處分別安裝〇型密封圈e與〇型密封圈d，并將接頭安裝在防掉接頭前端，將螺旋外殼連接到外筒前端，再將螺旋傳動軸旋入螺旋外殼，并與接頭固連，將鎖緊環(huán)安裝在螺旋傳動軸前端，在鎖緊接頭內(nèi)圓周上放入矩形密封圈c，再與螺旋外殼配合;所述的碟簧安裝時， 采用帶壓串聯(lián)安裝方式，導(dǎo)流套圓周上的導(dǎo)流孔個數(shù)為4個，呈傾斜狀，便于泥漿進入內(nèi)腔， 且產(chǎn)生的壓力波動較小。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:(1)本次發(fā)明的利用多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具采用多頭螺旋結(jié)構(gòu)，其傳動效率較高，旋轉(zhuǎn)速度快，不容易產(chǎn)生相對滑移，可以快速實現(xiàn)螺旋傳動軸的往復(fù)運動，使鉆頭能夠快速脫離粘滑或者卡鉆狀態(tài)，保證鉆頭的高效破巖； (2)利用串聯(lián)碟簧，壓力腔以及橡膠彈簧組合結(jié)構(gòu)，吸收工具工作過程中產(chǎn)生的振動，可以避免振動傳遞到上部鉆具或者測試儀器，對其產(chǎn)生影響；(3)采用串聯(lián)碟簧傳遞鉆壓，能夠有效保證鉆壓的傳遞，同時與壓力腔與橡膠彈簧共同吸振，實現(xiàn)了碟簧的多功能作用；(4) 利用多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具是一種新型井下鉆井工具，能夠有效降低鉆井過程中的粘滑現(xiàn)象，為高效、節(jié)能鉆井作業(yè)提供幫助?！靖綀D說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是碟簧的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3是導(dǎo)流套的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖4是密封環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖5是滑套的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖6是橡膠彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇13]圖7是鎖緊接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖中1-上接頭，2-矩形密封圈a，3-上接頭墊片，4-碟簧，5-中心管，6-外筒，7-墊片，8-內(nèi)耐磨環(huán)，9-外耐磨環(huán)，10-密封環(huán)，11-0型密封圈a，12-矩形密封圈b，13-導(dǎo)流套，14-0型密封圈b，15-0型密封圈c，16-防掉接頭，17-滑套，18-橡膠彈簧，19-0型密封圈d，20-接頭，21-0型密封圈e，22-螺旋外殼，23-螺旋傳動軸，24-鎖緊環(huán)，25-鎖緊接頭，26-矩形密封圈c，27-下接頭?！揪唧w實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
[0016]參見圖1，利用多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具由上部總成、吸振總成和下部總成組成，在吸振總成后端安裝上接頭總成，前端安裝下部總成。所述上接頭總成包括上接頭1、碟簧4、中心管5、矩形密封圈a2、上接頭墊片3、墊片7,將矩形密封圈a2安裝在上接頭 1前端內(nèi)圓周上，將墊片7安裝在中心管5上，再依次串聯(lián)安裝碟簧4,最后將上接頭墊片3安裝在中心管5上，利用碟簧4傳遞鉆壓，并使工具內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠具有軸向位移，利用矩形密封圈a2密封中心管5與上接頭1之間的間隙，防止泥漿通過間隙進入碟簧4所處內(nèi)腔，影響碟簧4的工作性能。
[0017]所述的吸振總成包括外筒6、密封環(huán)10、內(nèi)耐磨環(huán)8、外耐磨環(huán)9、導(dǎo)流套13、防掉接頭16、滑套17、橡膠彈簧18、0型密封圈all、矩形密封圈bl2、0型密封圈bl4、0型密封圈cl5， 在密封環(huán)10后端內(nèi)外圓周上分別安裝內(nèi)耐磨環(huán)8和外耐磨環(huán)9,前端內(nèi)外圓周上分別安裝矩形密封圈bl2和0型密封圈all，并將其組合整體安裝在中心管5前端，再將導(dǎo)流套13安裝到中心管5前端，在滑套17內(nèi)外圓周上分別安裝0型密封圈cl5與0型密封圈bl4,再將橡膠彈簧 18安裝到滑套17前端，使0型密封圈bl4、0型密封圈cl5、滑套17與橡膠彈簧18組合為一個整體，再將其安裝到防掉接頭16上，將防掉接頭16通過螺紋固定到導(dǎo)流套13前端，最后將外筒 6安裝到上接頭1前端，泥漿通過導(dǎo)流套13圓周上的導(dǎo)流孔進入內(nèi)腔，推動密封環(huán)10與滑套 17移動，使橡膠彈簧18與防掉接頭16接觸，通過橡膠彈簧18與內(nèi)腔內(nèi)的泥漿共同吸收工具運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動。[〇〇18]所述的下部總成包括接頭20、螺旋外殼22、螺旋傳動軸23、鎖緊環(huán)24、鎖緊接頭25、 下接頭27、0型密封圈dl9、0型密封圈e21、矩形密封圈c26,在接頭20前后兩端螺紋處分別安裝0型密封圈e21與0型密封圈dl9,并將接頭20安裝在防掉接頭16前端，將螺旋外殼22連接到外筒6前端，再將螺旋傳動軸23旋入螺旋外殼22,并與接頭20固連，將鎖緊環(huán)24安裝在螺旋傳動軸23前端，在鎖緊接頭25內(nèi)圓周上放入矩形密封圈c26,再與螺旋外殼22配合，通過螺旋外殼22與螺旋傳動軸23相配合，構(gòu)成多頭螺旋副，鉆壓傳遞到鉆頭，工具驅(qū)動鉆頭正常鉆進，當(dāng)鉆頭所受的反作用扭矩增大產(chǎn)生粘滑或者卡鉆現(xiàn)象時，螺旋傳動軸23相對螺旋外殼22產(chǎn)生小幅度反向轉(zhuǎn)動，從而降低地層對鉆頭的反作用力，使鉆頭受力重新達到平衡，實現(xiàn)鉆頭的尚效破巖。
[0019]所述的碟簧4安裝時，采用帶壓串聯(lián)安裝方式，且相鄰接觸面上應(yīng)噴涂潤滑脂;所述的導(dǎo)流套13圓周上的導(dǎo)流孔個數(shù)為4個，呈傾斜狀，便于泥漿進入內(nèi)腔，且產(chǎn)生的壓力波動較小。
【主權(quán)項】
1.利用多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具，其特征在于:所述的防滯動鉆井工具 包括上部總成、吸振總成和下部總成，在吸振總成后端安裝上接頭總成，前端安裝下部總 成；所述上接頭總成包括上接頭(1)、碟簧(4)、中心管(5)、矩形密封圈a(2)、上接頭墊片 (3)、墊片(7)，將矩形密封圈a(2)安裝在上接頭(1)前端內(nèi)圓周上，將墊片(7)安裝在中心管 (5)上，再依次串聯(lián)安裝碟簧(4)，最后將上接頭墊片(3)安裝在中心管(5)上，利用碟簧(4) 傳遞鉆壓，并使工具內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠具有軸向位移，利用矩形密封圈a(2)密封中心管(5)與上 接頭(1)之間的間隙，防止泥漿通過間隙進入碟簧(4)所處內(nèi)腔，影響碟簧(4)的工作性能； 吸振總成包括外筒(6)、密封環(huán)(10)、內(nèi)耐磨環(huán)(8)、外耐磨環(huán)(9)、導(dǎo)流套(13)、防掉接頭 (16)、滑套(17)、橡膠彈簧(18)、0型密封圈&(11)、矩形密封圈匕(12)、0型密封圈匕(14)、0型 密封圈c( 15)，在密封環(huán)(10)后端內(nèi)外圓周上分別安裝內(nèi)耐磨環(huán)(8)和外耐磨環(huán)(9)，前端內(nèi) 外圓周上分別安裝矩形密封圈b(12)和0型密封圈a(ll)，并將其組合整體安裝在中心管(5) 前端，再將導(dǎo)流套(13)安裝到中心管(5)前端，在滑套(17)內(nèi)外圓周上分別安裝0型密封圈c(15)與0型密封圈b(14)，再將橡膠彈簧(18)安裝到滑套(17)前端，使0型密封圈b(14)、0型 密封圈c(15)、滑套(17)與橡膠彈簧(18)組合為一個整體，再將其安裝到防掉接頭(16)上， 將防掉接頭(16)通過螺紋固定到導(dǎo)流套(13)前端，最后將外筒(6)安裝到上接頭(1)前端， 泥漿通過導(dǎo)流套(13)圓周上的導(dǎo)流孔進入內(nèi)腔，推動密封環(huán)(10)與滑套(17)移動，使橡膠 彈簧(18)與防掉接頭(16)接觸，通過橡膠彈簧(18)與內(nèi)腔內(nèi)的泥漿共同吸收工具運轉(zhuǎn)產(chǎn)生 的振動；下部總成包括接頭(20)、螺旋外殼(22)、螺旋傳動軸(23)、鎖緊環(huán)(24)、鎖緊接頭 (25)、下接頭(27)、0型密封圈d(19)、0型密封圈e(21)、矩形密封圈c(26)，在接頭(20)前后 兩端螺紋處分別安裝0型密封圈e(21)與0型密封圈d(19)，并將接頭(20)安裝在防掉接頭(16)前端，將螺旋外殼(22)連接到外筒(6)前端，再將螺旋傳動軸(23)旋入螺旋外殼(22)， 并與接頭(20)固連，將鎖緊環(huán)(24)安裝在螺旋傳動軸(23)前端，在鎖緊接頭(25)內(nèi)圓周上 放入矩形密封圈c(26)，再與螺旋外殼(22)配合，通過螺旋外殼(22)與螺旋傳動軸(23)相配 合，構(gòu)成多頭螺旋副，鉆壓傳遞到鉆頭，工具驅(qū)動鉆頭正常鉆進，當(dāng)鉆頭所受的反作用扭矩 增大產(chǎn)生粘滑或者卡鉆現(xiàn)象時，螺旋傳動軸(23)相對螺旋外殼(22)產(chǎn)生小幅度反向轉(zhuǎn)動， 從而降低地層對鉆頭的反作用力，使鉆頭受力重新達到平衡，實現(xiàn)鉆頭的高效破巖。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具，其特征在于:所 述的碟簧(4)安裝時，采用帶壓串聯(lián)安裝方式，且相鄰接觸面上應(yīng)噴涂潤滑脂。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用多頭螺旋實現(xiàn)降粘滑的防滯動鉆井工具，其特征在于:所 述的導(dǎo)流套(13)圓周上的導(dǎo)流孔個數(shù)為4個，呈傾斜狀，便于泥漿進入內(nèi)腔，且產(chǎn)生的壓力 波動較小。
【文檔編號】E21B17/07GK106050160SQ201610387224
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】田家林, 楊應(yīng)林, 楊琳, 胡書輝, 蔡旭東, 杜凡, 周韜
【申請人】西南石油大學(xué)