避免卡钻与降低粘滑的防滞动工具制造技术

本发明专利技术公开了用于石油超深井钻探领域中避免卡钻与降低粘滑的防滞动工具，解决了钻井过程中出现卡滑导致破岩效率降低的问题。其主要技术方案是：上接头、上壳体、转接头、下壳体依次通过螺纹相连；压缩弹簧安装在压缩弹簧导杆上，压缩弹簧导杆下端推动防掉接头使芯轴伸展，防掉接头与芯轴螺纹相连并由转接头轴肩轴向定位；钢丝绳系统为左旋，其上下端分别固定在转接头下端和芯轴凸台上端的圆槽内，钢丝绳上下端倾斜30～40度安装，且初始为拉伸状态；工作时分别通过压缩弹簧传递钻压和钢丝绳系统传递扭矩到芯轴；当芯轴反转时，钢丝绳系统收缩，使芯轴压缩压缩弹簧轴向收缩来减小钻头切削深度，整个过程中钻头一直在岩层中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于石油、天然气超深井和大位移钻井领域中的避免卡钻与降低粘滑的防滞动工具。
技术介绍
最近几年，随着我国工业的不断发展，石油、天然气的需求和开采量也日益增多。然而，这种局面导致大量浅层油气资源的枯竭。为了缓解我国石油资源的短缺问题，人们开始向深井、超深井等环境条件严峻的领域进行石油开采。但是根据开采现场情况表明：在钻探超深井、大位移井、水平井过程中，PDC钻头在钻进过程中，尤其是遇到软硬交错地层时，容易出现卡滑的现象，引起钻头和钻具的频繁憋跳和扭振，导致钻头崩齿、损坏、井下钻具组合的损坏，使钻头机械钻速和破岩效率降低，钻井成本增加。为了应对这种现象，目前大部分现场采用起钻的方式来解决卡钻、憋钻现象，由于随着起下钻次数的增加，钻井效率将会大大降低。基于此，为了防止钻头出现卡钻、粘滑和扭振现象，减少起下钻次数，提高钻井效率，本文提出避免卡钻与降低粘滑的防滞动工具。
技术实现思路
本专利技术的目的是：为了解决在钻超深井以及大位移井过程中出现的卡钻、粘滑、钻头和钻具频繁憋跳、扭振现象，提高破岩效率、减小起下钻的次数、延长钻头寿命，特提供避免卡钻与降低粘滑的防滞动工具。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：避免卡钻与降低粘滑的防滞动工具，主要是由上接头、上壳体、转接头、下壳体、动密封圈a、动密封圈b、动密封圈c、压缩弹簧、压缩弹簧导杆、浮动密封圈、防掉接头、芯轴、O型密封圈、钢丝绳、芯轴接头组成；其特征在于，上接头、上壳体、转接头、下壳体之间依次通过螺纹相连构成工具的外壳，转接头与下壳体螺纹连接处有O型密封圈；在工具内腔中，压缩弹簧安装在压缩弹簧导杆上，通过上接头下端和压缩弹簧导杆轴肩进行轴向定位；压缩弹簧导杆上端外壁与上接头下端内部之间安装有动密封圈a，动密封圈a为由三组L型密封圈、三组长方形密封圈和两个垫圈组成的车氏密封；浮动密封圈由浮动活塞和两个唇封组成，并安装在上壳体内壁和压缩弹簧导杆外壁之间，浮动密封圈通过压缩弹簧导杆轴肩和防掉接头轴肩进行轴向限位；在上壳体内壁和防掉接头外壁之间安装有动密封圈b，动密封圈b为由三组L型密封圈、三组长方形密封圈和两个垫圈组成的车氏密封；防掉接头上下端分别与压缩弹簧导杆和芯轴通过螺纹相连，并由转接头轴肩进行轴向定位；在转接头下端壁周向均匀开有圆槽，钢丝绳系统中各钢丝绳上端分别固定安装在均匀分布的各圆槽中，与转接头构成一体；芯轴下端凸台外壁与下壳体内壁间隙配合，在凸台上端周向均匀开有与转接头下端周向圆槽相对应的圆槽，钢丝绳系统中各钢丝绳下端分别固定安装在芯轴凸台上端周向均布的圆槽中，与芯轴构成一体，并保证钢丝绳系统上端与下端保持30～40度的倾斜角度安装，同时转接头下端与芯轴凸台上端之间保持一定的相对距离，使钢丝绳系统处于拉伸的状态；芯轴凸台下端通过下壳体下端内壁凸台进行轴向限位，在芯轴下端外壁与下壳体下端内壁之间安装有动密封圈组c，动密封圈c为由三组L型密封圈、三组长方形密封圈和两个垫圈组成的车氏密封；芯轴下端与芯轴接头螺纹连接。本专利技术的有益效果是：(1)该工具通过上部装置压缩弹簧促使芯轴伸展至其全长，下部装置钢丝绳系统控制工具的伸展和收缩，当井底钻头反扭矩超过设置扭矩时，压缩弹簧和钢丝绳系统会自动的收缩，收缩过程中，钻柱变短，钻头逐渐被提离井底至恢复到全速状态，当作用在钻具上的扭矩减小时，压缩弹簧释放能量通过钢丝绳系统使钻具伸展，钻头始终保持在岩层中稳定地钻进；(2)压缩弹簧的轴向收缩和钢丝绳系统的周向扭转能减轻钻柱轴向振动和扭转振动，延长了钻具和钻头寿命；(3)工具的自动收缩和伸展有效地避免钻头卡钻现象的出现、降低钻具粘滑，减小了起下钻的次数，缩短了钻井时间，提高了钻井效率。附图说明图1是本专利技术避免卡钻与降低粘滑的防滞动工具伸展工作的结构示意图。图中：1.上接头、2.动密封圈a、3.上壳体、4.压缩弹簧、5.压缩弹簧导杆、6.浮动活塞、7.唇封、8.唇封、9.动密封圈b、10.防掉接头、11.芯轴、12.转接头、13.O型密封圈、14.下壳体、15.钢丝绳、16.动密封圈c、17.芯轴接头。图2是本专利技术图1中A-A面的截面图。图中：11.芯轴、12.转接头、14.下壳体、18.圆槽。图3是本专利技术图1中B-B面的截面图。图中：11.芯轴、14.下壳体、19.圆槽。图4是本专利技术图1钢丝绳系统的剖视图。图中：11.芯轴、12.转接头、15.钢丝绳、18.圆槽、19.圆槽。图5是本专利技术图1钢丝绳系统的正视图。图中：11.芯轴、12.转接头、15.钢丝绳。图6是本专利技术避免卡钻与降低粘滑的防滞动工具收缩工作的结构示意图。图中：1.上接头、2.动密封圈a、3.上壳体、4.压缩弹簧、5.压缩弹簧导杆、6.浮动活塞、7.唇封、8.唇封、9.动密封圈b、10.防掉接头、11.芯轴、12.转接头、13.O型密封圈、14.下壳体、15.钢丝绳、16.动密封圈c、17.芯轴接头。具体实施方式根据附图所示，避免卡钻与降低粘滑的防滞动工具，主要是由上接头1、上壳体3、转接头12、下壳体14、动密封圈a2、动密封圈b9、动密封圈c16、压缩弹簧4、压缩弹簧导杆5、浮动密封圈6-8、防掉接头10、芯轴11、O型密封圈13、钢丝绳15、芯轴接头17组成；其特征在于，上接头1、上壳体3、转接头12、下壳体14之间依次通过螺纹相连构成工具的外壳，转接头12与下壳体3螺纹连接处有O型密封圈13；在工具内腔中，压缩弹簧4安装在压缩弹簧导杆5上，通过上接头1下端和压缩弹簧导杆5轴肩进行轴向定位；压缩弹簧导杆5上端外壁与上接头1下端内部之间安装有动密封圈a2，动密封圈a2为由三组L型密封圈、三组长方形密封圈和两个垫圈组成的车氏密封；浮动密封圈6-8由浮动活塞6、唇封7和唇封8组成，并安装在上壳体3内壁和压缩弹簧导杆5外壁之间，浮动密封圈6-8通过压缩弹簧导杆5轴肩和防掉接头10轴肩进行轴向限位；在上壳体3内壁和防掉接头10外壁之间安装有动密封圈b9，动密封圈b9为由三组L型密封圈、三组长方形密封圈和两个垫圈组成的车氏密封；防掉接头10上下端分别与压缩弹簧导杆5和芯轴11通过螺纹相连，并由转接头12轴肩进行轴向定位；在转接头12下端壁周向均匀开有圆槽18，钢丝绳系统中各钢丝绳15上端分别固定安装在均匀分布的各圆槽18中，与转接头12构成一体；芯轴11下端凸台外壁与下壳体14内壁间隙配合，在凸台上端周向均匀开有与转接头下端周向圆槽18相对应的圆槽19，钢丝绳系统中各钢丝绳15下端分别固定安装在芯轴11凸台上端周向均布的圆槽19中，与芯轴11构成一体，并保证钢丝绳系统上端与下端保持30～40度的倾斜角度安装，同时转接头12下端与芯轴11凸台上端之间保持一定的相对距离，使钢丝绳系统处于拉伸的状态；芯轴11凸台下端通过下壳体14下端内壁凸台进行轴向限位，在芯轴11下端外壁与下壳体14下端内壁之间安装有动密封圈组c16，动密封圈c16为由三组L型密封圈、三组长方形密封圈和两个垫圈组成的车氏密封；芯轴11下端与芯轴接头17螺纹连接。工作过程中，通过芯轴接头17与MWD连接将该钻具尽量安装在离钻头近的位置，MWD与钻头配合。正常钻进时，压缩弹簧4处于压缩状态，并推动压缩弹簧导杆5带动防掉接头10和芯轴11轴向本文档来自技高网...

【技术保护点】
避免卡钻与降低粘滑的防滞动工具，主要是由上接头、上壳体、转接头、下壳体、动密封圈a、动密封圈b、动密封圈c、压缩弹簧、压缩弹簧导杆、浮动密封圈、防掉接头、芯轴、O型密封圈、钢丝绳、芯轴接头组成；其特征在于，上接头(1)、上壳体(3)、转接头(12)、下壳体(14)之间依次通过螺纹相连构成工具的外壳，转接头(12)与下壳体(3)螺纹连接处有O型密封圈(13)；在工具内腔中，压缩弹簧(4)安装在压缩弹簧导杆(5)上，并通过上接头(1)下端和压缩弹簧导杆(5)轴肩进行轴向定位；压缩弹簧导杆(5)上端外壁与上接头(1)下端内部之间安装有动密封圈a(2)；浮动密封圈(6‑8)安装在上壳体(3)内壁和压缩弹簧导杆(5)外壁之间，并通过压缩弹簧导杆(5)轴肩和防掉接头(10)轴肩进行轴向限位；在上壳体(3)内壁和防掉接头(10)外壁之间安装有动密封圈b(9)；防掉接头(10)上下端分别与压缩弹簧导杆(5)和芯轴(11)通过螺纹相连，并由转接头(12)轴肩进行轴向定位；在转接头(12)下端壁周向均匀开有圆槽(18)，钢丝绳系统中各钢丝绳(15)上端分别固定安装在均匀分布的各圆槽(18)中，与转接头(12)构成一体；芯轴(11)下端凸台外壁与下壳体(14)内壁间隙配合，在凸台上端周向均匀开有与转接头下端周向圆槽(18)相对应的圆槽(19)，钢丝绳系统中各钢丝绳(15)下端分别固定安装在芯轴(11)凸台上端周向均布的圆槽(19)中，与芯轴(11)构成一体，并保证钢丝绳系统上端与下端保持30～40度的倾斜角度安装，同时转接头(12)下端与芯轴(11)凸台上端之间保持一定的相对距离，使钢丝绳系统处于拉伸的状态；芯轴(11)凸台下端通过下壳体(14)下端内壁凸台进行轴向限位，在芯轴(11)下端外壁与下壳体(14)下端内壁之间安装有动密封圈组c(16)；芯轴(11)下端与芯轴接头(17)螺纹连接。...

【技术特征摘要】
1.避免卡钻与降低粘滑的防滞动工具，主要是由上接头、上壳体、转接头、下壳体、动密封圈a、动密封圈b、动密封圈c、压缩弹簧、压缩弹簧导杆、浮动密封圈、防掉接头、芯轴、O型密封圈、钢丝绳、芯轴接头组成；其特征在于，上接头(1)、上壳体(3)、转接头(12)、下壳体(14)之间依次通过螺纹相连构成工具的外壳，转接头(12)与下壳体(3)螺纹连接处有O型密封圈(13)；在工具内腔中，压缩弹簧(4)安装在压缩弹簧导杆(5)上，并通过上接头(1)下端和压缩弹簧导杆(5)轴肩进行轴向定位；压缩弹簧导杆(5)上端外壁与上接头(1)下端内部之间安装有动密封圈a(2)；浮动密封圈(6-8)安装在上壳体(3)内壁和压缩弹簧导杆(5)外壁之间，并通过压缩弹簧导杆(5)轴肩和防掉接头(10)轴肩进行轴向限位；在上壳体(3)内壁和防掉接头(10)外壁之间安装有动密封圈b(9)；防掉接头(10)上下端分别与压缩弹簧导杆(5)和芯轴(11)通过螺纹相连，并由转接头(12)轴肩进行轴向定位；在转接头(12)下端壁周向均匀开有圆槽(18)，钢丝绳系统中各钢丝绳(15)上端分别固定安装在均匀分布的各圆槽(18)中，与转接头(...

【专利技术属性】
技术研发人员：田家林，袁长福，杨琳，杨应林，吴纯明，刘刚，杨志，吴波，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51