利用多頭螺旋實現降粘滑的防滯動鉆井工具的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用多頭螺旋實現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，利用串聯碟簧，壓力腔以及橡膠彈簧吸收工具工作過程中產生的振動，通過螺旋外殼與螺旋傳動軸相配合，構成多頭螺旋副，當鉆頭所受的反作用扭矩增大產生粘滑或者卡鉆現象時，螺旋傳動軸相對螺旋外殼向后轉動，從而對鉆頭施加一個小幅度反向轉動，降低地層對鉆頭的反作用力，使鉆頭受力重新達到平衡，從而實現鉆頭的高效破巖。本發明的利用多頭螺旋實現降粘滑的防滯動鉆井工具可以吸收鉆頭破巖產生的振動，減少粘滑現象，保證鉆頭連續鉆進。
【專利說明】
利用多頭螺旋實現降粘滑的防滯動鉆井工具
技術領域
[0001]本發明屬于石油天然氣鉆探工程領域一種新型井下鉆井工具，特別是能夠通過多頭螺旋實現降粘滑的防滯動鉆井工具。【背景技術】
[0002]目前，石油天然氣勘探開發已經進入一個瓶頸狀態，常規油氣田的開發逐漸進入后期，全球油氣開發逐漸轉向非常規油氣開發，逐漸由淺層轉向深層、超深層，由陸地轉向海洋發展。隨著油氣田開采環境的變化，其開采模式以及開采工藝技術要求也越來越高，深層、超深層油氣以及復雜地質構造下的油氣開采難度相對常規油氣田開發而言，相對較大。 極端環境下，石油鉆井工具只有具備優良的工作性能，更長的使用壽命，才能在石油天然氣勘探開發新形勢下更加高效、節能、低成本地完成鉆井作業，這給石油鉆探技術提出了新挑戰，也是石油鉆采技術的發展機遇。
[0003]在石油天然氣鉆探過程中，尤其是鉆井過程，由于鉆頭工況環境復雜，其受力也隨著鉆進深度的增加而發生不規則變化，通過鉆頭，地層反作用力傳遞到上部鉆具組合，不規則的地層反作用力將對鉆具工作性能產生巨大影響，為鉆井作業帶來不便。開發新型井下鉆井工具，利用地層反作用力降低鉆井過程中的粘滑卡鉆現象，實現高效鉆井作業，已經是石油鉆采技術發展的新要求。開發一種新型防滯動工具，利用地層反作用力實現防滯動工作原理，不經能夠將有害作用力轉變為有益作用，還能降低鉆井過程中的粘滑現象，吸收鉆頭破巖過程中產生的振動，這也將是未來井下工具的發展方向。
【發明內容】
[0004]為了探索解決【背景技術】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，本發明提供了一種利用多頭螺旋實現降粘滑的防滯動鉆井工具，本發明的防滯動工具利用串聯碟簧，壓力腔以及橡膠彈簧吸收工具工作過程中產生的振動，通過螺旋外殼與螺旋傳動軸相配合，構成多頭螺旋副，當鉆頭所受的反作用扭矩增大產生粘滑或者卡鉆現象時，螺旋傳動軸相對螺旋外殼向后轉動，從而對鉆頭施加一個小幅度反向轉動，降低地層對鉆頭的反作用力，使鉆頭受力重新達到平衡，從而實現鉆頭的高效破巖。
[0005]本發明的技術方案是:利用多頭螺旋實現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圓周上，將墊片安裝在中心管上，再依次串聯安裝碟簧，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、內耐磨環、外耐磨環、導流套、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，在密封環后端內外圓周上分別安裝內耐磨環和外耐磨環，前端內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，再將導流套安裝到中心管前端，在滑套內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、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，將鎖緊環安裝在螺旋傳動軸前端，在鎖緊接頭內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， 采用帶壓串聯安裝方式，導流套圓周上的導流孔個數為4個，呈傾斜狀，便于泥漿進入內腔， 且產生的壓力波動較小。
[0006]本發明的有益效果是:(1)本次發明的利用多頭螺旋實現降粘滑的防滯動鉆井工具采用多頭螺旋結構，其傳動效率較高，旋轉速度快，不容易產生相對滑移，可以快速實現螺旋傳動軸的往復運動，使鉆頭能夠快速脫離粘滑或者卡鉆狀態，保證鉆頭的高效破巖； (2)利用串聯碟簧，壓力腔以及橡膠彈簧組合結構，吸收工具工作過程中產生的振動，可以避免振動傳遞到上部鉆具或者測試儀器，對其產生影響；(3)采用串聯碟簧傳遞鉆壓，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，實現了碟簧的多功能作用；(4) 利用多頭螺旋實現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象，為高效、節能鉆井作業提供幫助。【附圖說明】
[0007]圖1是本發明的結構示意圖；
[0008]圖2是碟簧的結構示意圖；
[0009]圖3是導流套的結構示意圖；
[0010]圖4是密封環的結構示意圖；
[0011]圖5是滑套的結構示意圖；
[0012]圖6是橡膠彈簧的結構示意圖；[〇〇13]圖7是鎖緊接頭的結構示意圖；
[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-內耐磨環，9-外耐磨環，10-密封環，11-0型密封圈a，12-矩形密封圈b，13-導流套，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，25-鎖緊接頭，26-矩形密封圈c，27-下接頭。【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
[0016]參見圖1，利用多頭螺旋實現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前端內圓周上，將墊片7安裝在中心管5上，再依次串聯安裝碟簧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，并使工具內部結構能夠具有軸向位移，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10、內耐磨環8、外耐磨環9、導流套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10后端內外圓周上分別安裝內耐磨環8和外耐磨環9,前端內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，再將導流套13安裝到中心管5前端，在滑套17內外圓周上分別安裝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，泥漿通過導流套13圓周上的導流孔進入內腔，推動密封環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與內腔內的泥漿共同吸收工具運轉產生的振動。[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24安裝在螺旋傳動軸23前端，在鎖緊接頭25內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，構成多頭螺旋副，鉆壓傳遞到鉆頭，工具驅動鉆頭正常鉆進，當鉆頭所受的反作用扭矩增大產生粘滑或者卡鉆現象時，螺旋傳動軸23相對螺旋外殼22產生小幅度反向轉動，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，實現鉆頭的尚效破巖。
[0019]所述的碟簧4安裝時，采用帶壓串聯安裝方式，且相鄰接觸面上應噴涂潤滑脂;所述的導流套13圓周上的導流孔個數為4個，呈傾斜狀，便于泥漿進入內腔，且產生的壓力波動較小。
【主權項】
1.利用多頭螺旋實現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)前端內圓周上，將墊片(7)安裝在中心管 (5)上，再依次串聯安裝碟簧(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，并使工具內部結構能夠具有軸向位移，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)所處內腔，影響碟簧(4)的工作性能； 吸振總成包括外筒(6)、密封環(10)、內耐磨環(8)、外耐磨環(9)、導流套(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(10)后端內外圓周上分別安裝內耐磨環(8)和外耐磨環(9)，前端內 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，再將導流套(13)安裝到中心管(5)前端，在滑套(17)內外圓周上分別安裝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， 泥漿通過導流套(13)圓周上的導流孔進入內腔，推動密封環(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)與內腔內的泥漿共同吸收工具運轉產生 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(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(24)安裝在螺旋傳動軸(23)前端，在鎖緊接頭(25)內圓周上 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，構成多頭螺旋副，鉆壓傳遞到鉆頭，工具驅動鉆頭正常鉆進，當鉆頭所受的反作用扭矩 增大產生粘滑或者卡鉆現象時，螺旋傳動軸(23)相對螺旋外殼(22)產生小幅度反向轉動， 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，實現鉆頭的高效破巖。2.根據權利要求1所述的利用多頭螺旋實現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，采用帶壓串聯安裝方式，且相鄰接觸面上應噴涂潤滑脂。3.根據權利要求1所述的利用多頭螺旋實現降粘滑的防滯動鉆井工具，其特征在于:所 述的導流套(13)圓周上的導流孔個數為4個，呈傾斜狀，便于泥漿進入內腔，且產生的壓力 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
【發明人】田家林, 楊應林, 楊琳, 胡書輝, 蔡旭東, 杜凡, 周韜
【申請人】西南石油大學