無線遙控自動控制旋轉水泥頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油開發鉆井領域，尤其是鉆井固井時用的水泥頭。
【背景技術】
[0002]隨著深井、超深井鉆井技術的發展及海上和深井油氣開發具有高風險、高投入的特點，HSE (健康、安全、環保)要求越來越高，且面臨管柱超長、超重等問題，因此，常規水泥頭已經無法適應陸地鉆完井及海上油氣開發需求。為了提高固井質量，需要在下入、鉆井液循環或固井過程中旋轉尾管，這就需要一種旋轉水泥頭在井口進行旋轉，為了提高操作安全性，需要設計遠程控制膠塞及坐封球的投放裝置。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種無線遙控自動控制旋轉水泥頭，通過無線遙控使得擋銷旋塞打開投放膠塞或坐封球自動完成，并能夠旋轉傳遞扭矩給下部鉆具旋轉，提高固井質量。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:無線遙控自動控制旋轉水泥頭，包括由上至下依次連接的旋轉注入頭、水泥頭、示位器，在水泥頭上設置無線遙控控制系統。
[0005]本發明的旋轉注入頭包括具有中心孔的中心管，在中心管上設置與中心孔相連通的通孔；在所述中心管上套置旋轉由壬，在旋轉由壬內設置與中心管的通孔相連通的環腔，在旋轉由壬上設置與環腔相連通的接口，在旋轉由壬的接口設置由壬堵頭；在所述旋轉由壬的上下兩端均螺紋連接軸承座，每個軸承座遠離旋轉由壬的一端均設置軸承蓋，每個軸承蓋均與中心管螺紋連接；在每個軸承座與中心管之間均設置推力軸承、徑向軸承、墊圈，墊圈設置在推力軸承與徑向軸承之間，在每個墊圈處的中心管上均設置鎖環。
[0006]本發明的旋轉由壬的上下兩端與中心管之間均設置組合密封圈，旋轉由壬的接口與由壬堵頭之間設置由壬密封圈密封；每個軸承蓋均與中心管螺紋連接并通過頂絲固定，在每個軸承座上均設置黃油嘴。
[0007]本發明的水泥頭包括水泥頭體，水泥頭體的上端螺紋連接上接頭，上接頭的上端與中心管的下端螺紋連接；在所述水泥頭體內設置軸向布置的水泥頭主通孔和軸向布置的水泥頭副通孔，在水泥頭體上徑向設置擋銷旋塞孔，擋銷旋塞孔內設置擋銷旋塞，在擋銷旋塞上設置旋塞主通孔、旋塞副通孔、旋塞斜通孔，旋塞主通孔設置在水泥頭主通孔內的擋銷旋塞上，旋塞副通孔設置在水泥頭副通孔內的擋銷旋塞上，并且旋塞主通孔與旋塞副通孔垂直布置，旋塞斜通孔的一端與旋塞副通孔、另一端與水泥頭主通孔連通；所述擋銷旋塞的一端伸出水泥頭體后連接步進電機，擋銷旋塞的另一端伸出水泥頭體后連接旋塞示位桿。
[0008]在本發明的上接頭與水泥頭體之間設置第一 O型圈。
[0009]在本發明的水泥頭體外連接控制器外殼，步進電機設置在控制器外殼內，控制器外殼內還設置電機座，步進電機連接在電機座上。
[0010]本發明的電機座套在擋銷旋塞上，在電機座與擋銷旋塞之間設置第一軸承；在水泥頭體的外壁上設置端蓋安裝槽，端蓋安裝槽內設置端蓋，端蓋套置在擋銷旋塞上，端蓋與擋銷旋塞之間設置第二軸承和防塵圈，防塵圈設置在第二軸承的外側，在擋銷旋塞的兩端與水泥頭體之間均設置擋圈和第二 O型圈。
[0011]本發明的示位器包括示位接頭，示位接頭的上端與水泥頭體的下端螺紋連接，在示位接頭上支撐一根橫向布置的示位軸，示位軸的兩端均伸出示位接頭后連接示位桿，示位軸的中部連接示位擺錘，示位擺錘設置在示位接頭內。
[0012]在本發明的示位軸與示位接頭之間設置第三O型圈。
[0013]本發明的無線遙控控制系統包括遠程遙控觸摸屏、控制器、無線接收發射模塊、電源、旋塞感應器、示位感應器；遠程遙控觸摸屏通過無線接收發射模塊連接控制器；旋塞感應器連接在擋銷旋塞連接步進電機的一端，示位感應器連接在示位接頭的外壁上并且與示位桿相配合，旋塞感應器的信號輸出端和示位感應器的信號輸出端均與控制器連接；控制器還連接步進電機驅動器，電源給控制器和步進電機驅動器供電，步進電機驅動器驅動步進電機轉動。
[0014]本發明通過以上設計，在水泥頭體中心孔(主通孔)一側設計有副通孔，軸向上設計有擋銷旋塞孔，孔內裝有擋銷旋塞，擋銷旋塞上設有兩個互相垂直的通孔，一個為主通孔，與水泥頭體主通孔對齊，一個為副通孔，與水泥頭體副通孔對齊，旋塞副通孔上端內側設有斜通孔，使旋塞副通孔與水泥頭主通孔聯通。擋銷旋塞一側裝有旋塞打開關閉指示桿，操作人員可通過觀察指示桿方向判斷旋塞孔處于什么位置。一側裝有擋銷旋塞開關控制器，控制旋塞旋轉打開與關閉。擋銷旋塞開關控制器由無線遙控控制板控制，無線遙控控制板及電池固定在水泥頭體上，其外部有外殼罩住密封。當接收到打開指令時，控制器使擋銷旋塞旋轉90度，主通孔打開，副通孔關閉，指示桿由橫向轉為縱向，同時控制板檢測到擋銷旋塞以旋轉90度，并發出信號給無線遙控器，遙控器面板上顯示旋塞主孔打開，告知操作人員，膠塞或坐封球通過旋塞主孔下行。當接受到關閉指令時，擋銷旋塞反轉90度關閉主通孔，副通孔打開。當膠塞通過示位器時，示位器上示位桿會發生擺動，操作人員通過觀察此示位桿擺動判斷膠塞或旋塞是否通過示位器，同時示位器發出信號給無線遙控器，并在遙控器面板上顯示球或膠塞已通過，告知操作人員，膠塞或坐封球已通過示位器下行。
[0015]循環泥漿時，泥漿通過旋轉注入頭中心孔進入其下部管柱內進行循環洗井。當需要旋轉時，可通過頂驅或轉盤驅動旋轉注入頭中心管旋轉，旋轉由壬接口外接的管匯和中心管之間通過軸承進行旋轉，所以旋轉由壬接口外接的固井管匯固定不動，提高了操作安全性。
[0016]本發明具有以下特點:
(O結構設計簡單、合理，強度高，壽命長。膠塞釋放及投球只有一種控制方式；
(2)擋銷旋塞旋轉扭矩低。旋塞機構采用直通式結構設計，且在兩端設有軸承，密封部位緊靠主通孔、副通孔一側，水泥漿不能進入旋塞孔腔內，減少了摩擦阻力，降低了旋轉扭矩；
(3)控制方式新穎、安全。旋塞打開、關閉采用電控方式自動完成，結構新穎，安全，鉆臺上方除必要的固井管匯外，不再有其它管線，提高了操作環境安全性。同時實現了固井水泥頭向智能化、自動化方向發展；
(4)遠程控制采用便攜式無線遙控器控制，操作方便；(5)維護保養方便，工作量小。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的一種結構示意圖。
[0018]圖2為旋轉注入頭的結構示意圖。
[0019]圖3為水泥頭的結構示意圖。
[0020]圖4為示位器的結構示意圖。
[0021]圖5為圖4中A-A向視圖。
[0022]圖6為無線遙控控制系統的原理圖。
[0023]圖7為遠程遙控觸摸屏的操控面板的示意圖。
[0024]圖8為圖1的立體圖。
[0025]圖9為圖3中C部放大圖。
[0026]圖10為圖8中B部放大圖。
【具體實施方式】
[0027]如圖1、8所示，無線遙控自動控制旋轉水泥頭，包括由上至下依次連接的旋轉注入頭1、水泥頭2、示位器3，在水泥頭2上設置無線遙控控制系統4。
[0028]如圖2所示，旋轉注入頭I包括具有中心孔1-2的中心管1-1，在中心管1_1上設置與中心孔1-2相連通的兩個通孔1-3形成四通中心管。在中心管1-1上套置旋轉由壬1-4，旋轉由壬1-4的上下兩端與中心管1-1之間均設置組合密封圈1-5，在旋轉由壬1-4內設置與中心管1-1的通孔1-3相連通的環腔1-6，在旋轉由壬1-4上設置兩個與環腔1-6相連通的接口 1-7，在旋轉由壬1-4的兩個接口 1-7均設置由壬堵頭1-8并通過由壬密封圈1-9密封。在旋轉由壬1-4的上下兩端均螺紋連接軸承座1-10，每個軸承座1-10遠離旋轉由壬1-4的一端均設置軸承蓋1-11，每個軸承蓋1-11均與中心管1-1螺紋連接并通過頂絲
1-12固定。在每個軸承座1-11與中心管1-1之間均設置推力軸承1-13、徑向軸承1-16、墊圈1-14，墊圈1-14設置在推力軸承1-13與徑向軸承1-16之間，在每個墊圈1_14處的中心管1-1上均設置鎖環1-15。在每個軸承座1-10上均設置黃油嘴1-17便于對軸承進行潤滑。
[0029]如圖3所示，水泥頭2包括水泥頭體2-1，水泥頭體2-1的上端螺紋連接上接頭