一种旋转滑动钻进工具制造技术

本发明专利技术提供了一种旋转滑动钻进工具，主要由上接头、传动轴、密封圈、密封筒、下接头、金属球、活塞、弹簧和调压阀组成。摆工具面或复合钻进时，传动轴扭矩传动段和下接头扭矩传动段重合，且传动轴和下接头通过金属球锁紧，上、下部钻具共同旋转送钻。滑动钻进时，传动轴扭矩传动段和下接头扭矩传动段分离，且传动轴和下接头通过金属球锁紧，下部钻具滑动送钻，上部钻具旋转送钻。停泵时，传动轴和下接头锁紧解除，通过机械辅助操作可转换成复合钻进或滑动钻进。因此，利用旋转滑动钻进工具可有效解决定向井、水平井钻井过程中螺杆钻具滑动钻进托压问题，提高定向钻井时效，降低定向钻井成本。

A rotary sliding drilling tool

The invention provides a rotary sliding drilling tool, which is mainly composed of upper joint, transmission shaft, seal ring, seal barrel, lower joint, metal ball, piston, spring and pressure regulating valve. The torque transmission section of the transmission shaft and the torque transmission section of the lower joint are reclosed when the tool surface or the compound drilling is carried out, and the drive shaft and the lower joint are locked tightly through the metal ball, and the drilling tools of the upper and lower parts are rotated together to feed the drill. In sliding drilling, the torque transmission section of the transmission shaft and the torque transmission section of the lower joint are separated, and the transmission shaft and the lower joint are locked through the metal ball, the lower drill is slid to feed the drill, and the upper drill is rotated to feed the drill. When the pump is stopped, the transmission shaft and the lower joint are locked and released, and can be converted into composite drilling or sliding drilling through mechanical auxiliary operation. Therefore, the use of rotary sliding drilling tools can effectively solve the problem of the sliding drilling of screw drilling tools in directional well and horizontal well drilling, improve the time of directional drilling and reduce the cost of directional drilling.

【技术实现步骤摘要】
一种旋转滑动钻进工具
本专利技术专利属于石油钻井机械领域，具体涉及一种旋转滑动钻进工具，用于解决定向井、水平井钻井过程中螺杆钻具滑动钻进托压问题，提高定向钻井时效，降低定向钻井成本。
技术介绍
钻井是发现和开采地下油气资源的必然途径。根据设计井眼轨迹形状，钻井可划分为直井、定向井和水平井。在油气田开发中，定向井和水平井占钻井工作量80％以上。在定向井、水平井钻井过程中，把使用螺杆钻具调整井眼轨迹或改变井眼空间钻进方向称为定向钻进。定向钻进时，螺杆钻具驱动钻头破岩钻进，井下钻具在地面钻压作用下克服井壁磨阻推着螺杆钻具向前滑动，因此，定向钻进也称为滑动钻进。相对而言，把井下钻具和螺杆钻具共同驱动钻头破岩钻进，称为复合钻进。滑动钻进时，钻具贴着井眼底部向前滑行，钻具与井壁存在磨阻，因此，钻头上实际钻压等于地面钻压减去钻具磨阻之差值，或者说，实际钻压小于地面钻压。在大斜度段、水平段中，滑动钻进时钻具磨阻随着井斜增大呈现数量级递增，当钻具磨阻大于地面钻压时，钻井无进尺，或者说，无论地面施加多大钻压，钻压都无法有效传递到钻头上，甚至钻具屈曲变形，连钻具都无法下放到井底，我们把这种现象称为托压。定向困难和托压问题是定向井、水平井钻井过程中螺杆钻具滑动钻进两大技术难题，但是，在相同井段或相同井眼条件下，复合钻进托压要明显小于滑动钻进托压，复合钻进机械钻速要远远大于滑动钻进机械钻速，由此来看，钻具旋转能够在很大程度上降低钻具磨阻，达到减缓或解决螺杆钻具滑动钻进托压问题。根据多年钻井现场经验，本专利技术专利提出了一种旋转滑动钻进工具。利用旋转滑动钻进工具，复合钻进时，上、下部钻具共同旋转送钻；滑动钻进时，下部钻具滑动送钻，上部钻具旋转送钻，通过钻具旋转有效解决螺杆钻具滑动钻进托压问题，提高定向钻井时效，降低定向钻井成本。专利技术专利内容本专利技术专利的目的是提供一种旋转滑动钻进工具，用于解决定向井、水平井钻井过程中螺杆钻具滑动钻进托压问题，提高定向钻井时效，降低定向钻井成本。本专利技术专利采用如下具体技术方案实现：旋转滑动钻进工具主要由上接头、传动轴、密封圈、密封筒、下接头、金属球、活塞、弹簧和调压阀组成。上接头是中孔、厚壁金属管。从外部来看，上接头是圆柱体，可称为咬合段，用于现场钳头咬合上、卸扣操作。从内部来看，上接头上端是石油钻具螺纹，用于连接上部钻具；石油钻具螺纹下面是钻井液流道；钻井液流道下面或上接头下端是特殊螺纹，用于连接传动轴，将上部钻具拉力、钻压和扭矩传递给传动轴。传动轴是中孔、厚壁金属轴。从外部来看，传动轴上端是特殊螺纹，用于连接上接头；特殊螺纹下面是密封段，通过密封圈与密封筒形成液动密封，确保旋转滑动钻进工具不刺不漏；密封段下面是限位段，直径与密封筒限位段内径相同，且大于传动轴密封段和扭矩传动段直径，用于限制传动轴活动位置；限位段下面是扭矩传动段，扭矩传动段可设计成花键轴，或多棱等边柱体，或椭圆柱体，或其他形状柱体，具体在设计加工时统筹考虑，其技术参数与下接头扭矩传动段相匹配；扭矩传动段下面或传动轴下端是锁紧段，管体上加工有锁紧孔，同一横截面锁紧孔周向均布且称为一排锁紧孔，具体孔数在设计加工时统筹考虑，附图中设计一排锁紧孔，实际加工时可设计多排锁紧孔且相邻排锁紧孔周向错开，具体排数在设计加工时统筹考虑。从内部来看，传动轴上端是钻井液流道，内径相对较小；钻井液流道下面是锁紧段，内径相对较大，用于安装活塞和弹簧；锁紧段下面或传动轴下端是普通螺纹，用于安装调压阀。密封筒是中孔、厚壁金属管。从外部来看，密封筒是圆柱体。从内部来看，密封筒上端是密封段，加工有密封槽，通过密封圈与传动轴形成液动密封，附图中设计一道密封槽，实际加工时可设计多道或多种密封槽，密封圈可为O型圈、油封、导向带、防尘圈或任意密封组合，具体在设计加工时统筹考虑；密封段下面是限位段，内径相对较大且与传动轴限位段直径相等；限位段下面或密封筒下端是特殊螺纹，用于连接下接头。下接头是中孔、厚壁金属管。从外部来看，下接头上端是特殊螺纹，用于连接密封筒；特殊螺纹下面是圆柱体，可称为咬合段，用于现场钳头咬合上、卸扣操作；咬合段下面或下接头下端是石油钻具螺纹，用于连接下部钻具。从内部来看，下接头上端是扭矩传动段，具体形状与传动轴扭矩传动段相同，且技术参数相匹配，传动轴通过扭矩传动段将扭矩传递给下接头；扭矩传动段下面是锁紧段，上、下部锁紧槽分别称为滑动锁紧槽和复合锁紧槽，附图中分别设计一道滑动锁紧槽和一道复合锁紧槽，实际加工时可设计多道滑动锁紧槽和多道复合锁紧槽，且二者均与传动轴上锁紧孔排数相等，具体道数在设计加工时统筹考虑；锁紧段下面或下接头下端是钻井液流道，内径相对较小。活塞是中孔、厚壁金属管。从外部来看，活塞上端是锁紧段，加工有锁紧槽，附图中设计一道锁紧槽，实际加工时可设计多道锁紧槽，且与传动轴上锁紧孔排数相等，具体道数在设计加工时统筹考虑；锁紧段下面或活塞下端是弹簧座，直径相对较小，用于安装和固定弹簧。从内部来看，活塞内部是钻井液流道，上端内径相对较大，下端内径相对较小，当高压钻井液通过时形成压差，推动活塞下行。调压阀是多孔金属管。从外部来看，调压阀上端是普通螺纹，直径相对较小，通过普通螺纹安装在传动轴内孔下端，用于固定弹簧；普通螺纹下面或调压阀下端是钻井液流道段，外径相对较大且与下接头钻井液流道直径相同，而且，侧向钻井液流道数量多且直径相对较大，底端钻井液流道数量少且直径相对较小。因此，当调压阀离开下接头钻井液流道时，泵压降低，当调压阀进入下接头钻井液流道时，泵压升高。组装时，首先从传动轴下端安装活塞、弹簧和调压阀；其次，金属球放置到传动轴锁紧孔内，把传动轴安装进下接头，安装过程中防止金属球跌落；再次，密封圈放置到密封筒密封槽内，把密封筒安装到传动轴上，安装过程中防止密封圈挤坏；然后，连接密封筒和下接头；最后，连接上接头。组装环境或条件不同，旋转滑动钻进工具组装顺序或方法可能有所调整和改变，具体在组装时统筹考虑。对于上接头和传动轴、密封筒和下接头之间连接部位，均可加工密封槽，或不加工密封槽，具体在设计加工时统筹考虑。对于上接头和传动轴、传动轴和调压阀、密封筒和下接头之间连接形式，除特殊螺纹或普通螺纹外，还均可采用其他连接形式，具体在设计加工时统筹考虑。对于传动轴和下接头之间锁紧形式，除金属球外，还可采用圆柱状锁紧块，或背斜燕尾槽方形锁紧块，或背斜T型槽方形锁紧块，或其他形状锁紧块，锁紧块形状不同，传动轴锁紧孔、下接头滑动锁紧槽和复合锁紧槽、活塞锁紧槽形状也将随之调整和改变，且技术参数相匹配，具体在设计加工时统筹考虑。活塞、弹簧和调压阀安装位置或方向不同，旋转滑动钻进工具结构不同，但是，旋转滑动钻进工具工作方式不变。进一步说，活塞、弹簧和调压阀可从传动轴内部上端安装，也可从传动轴内部下端安装，安装方式不同，活塞和调压阀的结构和形状也将随之调整和改变，具体在设计加工时统筹考虑。对于旋转滑动钻进工具，上接头、传动轴、密封筒和下接头是核心部件，密封圈、金属球、活塞、弹簧和调压阀是辅助部件。传动轴结构不同，上接头、密封筒和下接头的结构和形状也随之调整和改变，可组合成另外三种旋转滑动钻进工具。在上述基础上，如果传动轴扭矩传动段和下接头扭矩传动段位置颠倒，或者说，传动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.旋转滑动钻进工具主要由上接头(1)、传动轴(2)、密封圈(3)、密封筒(4)、下接头(5)、金属球(6)、活塞(7)、弹簧(8)和调压阀(9)组成；上接头(1)是中孔、厚壁金属管；从外部来看，上接头(1)是圆柱体；从内部来看，上接头(1)上端是石油钻具螺纹，用于连接上部钻具，石油钻具螺纹下面是钻井液流道，钻井液流道下面或上接头(1)下端是特殊螺纹，用于连接传动轴(2)；传动轴(2)是中孔、厚壁金属轴；从外部来看，传动轴(2)上端是特殊螺纹，用于连接上接头(1)，特殊螺纹下面是密封段，通过密封圈(3)与密封筒(4)形成液动密封，密封段下面是限位段，直径与密封筒(4)限位段内径相同，且大于传动轴(2)密封段和扭矩传动段直径，限位段下面是扭矩传动段，扭矩传动段可设计成花键轴，或多棱等边柱体，或椭圆柱体，或其他形状柱体，具体在设计加工时统筹考虑，其技术参数与下接头(5)扭矩传动段相匹配，扭矩传动段下面或传动轴(2)下端是锁紧段，管体上加工有锁紧孔，同一横截面锁紧孔周向均布且称为一排锁紧孔，具体孔数在设计加工时统筹考虑，附图中设计一排锁紧孔，实际加工时可设计多排锁紧孔且相邻排锁紧孔周向错开，具体排数在设计加工时统筹考虑；从内部来看，传动轴(2)上端是钻井液流道，内径相对较小，钻井液流道下面是锁紧段，内径相对较大，用于安装活塞(7)和弹簧(8)，锁紧段下面或传动轴(2)下端是普通螺纹，用于安装调压阀(9)；密封筒(4)是中孔、厚壁金属管；从外部来看，密封筒(4)是圆柱体；从内部来看，密封筒(4)上端是密封段，加工有密封槽，通过密封圈(3)与传动轴(2)形成液动密封，附图中设计一道密封槽，实际加工时可设计多道或多种密封槽，密封圈(3)可为O型圈、油封、导向带、防尘圈或任意密封组合，具体在设计加工时统筹考虑，密封段下面是限位段，内径相对较大且与传动轴(2)限位段直径相等，限位段下面或密封筒(4)下端是特殊螺纹，用于连接下接头(5)；下接头(5)是中孔、厚壁金属管；从外部来看，下接头(5)上端是特殊螺纹，用于连接密封筒(4)，特殊螺纹下面是咬合段，咬合段下面或下接头(5)下端是石油钻具螺纹，用于连接下部钻具；从内部来看，下接头(5)上端是扭矩传动段，具体形状与传动轴(2)扭矩传动段相同，且技术参数相匹配，扭矩传动段下面是锁紧段，上、下部锁紧槽分别称为滑动锁紧槽和复合锁紧槽，附图中分别设计一道滑动锁紧槽和一道复合锁紧槽，实际加工时可设计多道滑动锁紧槽和多道复合锁紧槽，且二者均与传动轴(2)上锁紧孔排数相等，具体道数在设计加工时统筹考虑，锁紧段下面或下接头(5)下端是钻井液流道，内径相对较小；活塞(7)是中孔、厚壁金属管；从外部来看，活塞(7)上端是锁紧段，加工有锁紧槽，附图中设计一道锁紧槽，实际加工时可设计多道锁紧槽，且与传动轴(2)上锁紧孔排数相等，具体道数在设计加工时统筹考虑，锁紧段下面或活塞(7)下端是弹簧座，直径相对较小，用于安装和固定弹簧(8)；从内部来看，活塞(7)内部是钻井液流道，上端内径相对较大，下端内径相对较小；调压阀(9)是多孔金属管；从外部来看，调压阀(9)上端是普通螺纹，直径相对较小，通过普通螺纹安装在传动轴(2)内孔下端，用于固定弹簧(8)，普通螺纹下面或调压阀(9)下端是钻井液流道段，外径相对较大且与下接头(5)钻井液流道直径相同，而且，侧向钻井液流道数量多且直径相对较大，底端钻井液流道数量少且直径相对较小；组装时，首先从传动轴(2)下端安装活塞(7)、弹簧(8)和调压阀(9)，其次，金属球(6)放置到传动轴(2)锁紧孔内，把传动轴(2)安装进下接头(5)，再次，密封圈(3)放置到密封筒(4)密封槽内，把密封筒(4)安装到传动轴(2)上，然后，连接密封筒(4)和下接头(5)，最后，连接上接头(1)；组装环境或条件不同，旋转滑动钻进工具组装顺序或方法可能有所调整和改变，具体在组装时统筹考虑。...

【技术特征摘要】
1.旋转滑动钻进工具主要由上接头(1)、传动轴(2)、密封圈(3)、密封筒(4)、下接头(5)、金属球(6)、活塞(7)、弹簧(8)和调压阀(9)组成；上接头(1)是中孔、厚壁金属管；从外部来看，上接头(1)是圆柱体；从内部来看，上接头(1)上端是石油钻具螺纹，用于连接上部钻具，石油钻具螺纹下面是钻井液流道，钻井液流道下面或上接头(1)下端是特殊螺纹，用于连接传动轴(2)；传动轴(2)是中孔、厚壁金属轴；从外部来看，传动轴(2)上端是特殊螺纹，用于连接上接头(1)，特殊螺纹下面是密封段，通过密封圈(3)与密封筒(4)形成液动密封，密封段下面是限位段，直径与密封筒(4)限位段内径相同，且大于传动轴(2)密封段和扭矩传动段直径，限位段下面是扭矩传动段，扭矩传动段可设计成花键轴，或多棱等边柱体，或椭圆柱体，或其他形状柱体，具体在设计加工时统筹考虑，其技术参数与下接头(5)扭矩传动段相匹配，扭矩传动段下面或传动轴(2)下端是锁紧段，管体上加工有锁紧孔，同一横截面锁紧孔周向均布且称为一排锁紧孔，具体孔数在设计加工时统筹考虑，附图中设计一排锁紧孔，实际加工时可设计多排锁紧孔且相邻排锁紧孔周向错开，具体排数在设计加工时统筹考虑；从内部来看，传动轴(2)上端是钻井液流道，内径相对较小，钻井液流道下面是锁紧段，内径相对较大，用于安装活塞(7)和弹簧(8)，锁紧段下面或传动轴(2)下端是普通螺纹，用于安装调压阀(9)；密封筒(4)是中孔、厚壁金属管；从外部来看，密封筒(4)是圆柱体；从内部来看，密封筒(4)上端是密封段，加工有密封槽，通过密封圈(3)与传动轴(2)形成液动密封，附图中设计一道密封槽，实际加工时可设计多道或多种密封槽，密封圈(3)可为O型圈、油封、导向带、防尘圈或任意密封组合，具体在设计加工时统筹考虑，密封段下面是限位段，内径相对较大且与传动轴(2)限位段直径相等，限位段下面或密封筒(4)下端是特殊螺纹，用于连接下接头(5)；下接头(5)是中孔、厚壁金属管；从外部来看，下接头(5)上端是特殊螺纹，用于连接密封筒(4)，特殊螺纹下面是咬合段，咬合段下面或下接头(5)下端是石油钻具螺纹，用于连接下部钻具；从内部来看，下接头(5)上端是扭矩传动段，具体形状与传动轴(2)扭矩传动段相同，且技术参数相匹配，扭矩传动段下面是锁紧段，上、下部锁紧槽分别称为滑动锁紧槽和复合锁紧槽，附图中分别设计一道滑动锁紧槽和一道复合锁紧槽，实际加工时可设计多道滑动锁紧槽和多道复合锁紧槽，且二者均与传动轴(2)上锁紧孔排数相等，具体道数在设计加工时统筹考虑，锁紧段下面或下接头(5)下端是钻井液流道，内径相对较小；活塞(7)是中孔、厚壁金属管；从外部来看，活塞(7)上端是锁紧段，加工有锁紧槽，附图中设计一道锁紧槽，实际加工时可设计多道锁紧槽，且与传动轴(2)上锁紧孔排数相等，具体道数在设计加工时统筹考虑，锁紧段下面或活塞(7)下端是弹簧座，直径相对较小，用于安装和固定弹簧(8)；从内部来看，活塞(7)内部是钻井液流道，上端内径相对较大，下端内径相对较小；调压阀(9)是多孔金属管；从外部来看，调压阀(9)上端是普通螺纹，直径相对较小，通过普通螺纹安装在传动轴(2)内孔下端，用于固定弹簧(8)，普通螺纹下面或调压阀(9)下端是钻井液流道段，外径相对较大且与下接头(5)钻井液流道直径相同，而且，侧向钻井液流道数量多且直径相对较大，底端钻井液流道数量少且直径相对较小；组装时，首先从传动轴(2)下端安装活塞(7)、弹簧(8)和调压阀(9)，其次，金属球(6)放置到传动轴(2)锁紧孔内，把传动轴(2)安装进下接头(5)，再次，密封圈(3)放置到密封筒(4)密封槽内，把密封筒(4)安装到传动轴(2)上，然后，连接密封筒(4)和下接头(5)，最后，连接上接头(1)；组装环境或条件不同，旋转滑动钻进工具组装顺序或方法可能有所调整和改变，具体在组装时统筹考虑。2.根据权利要求1所述的一种旋转滑动钻进工具，其特征在于：对于上接头(1)和传动轴(2)、密封筒(4)和下接头(5)之间连接部位，均可加工密封槽，或不加工密封槽，具体在设计加工时统筹考虑。3.根据权利要求1所述的一种旋转滑动钻进工具，其特征在于：对于上接头(1)和传动轴(2)、传动轴(2)和调压阀(9)、密封筒(4)和下接头(5)之间连接形式，除特殊螺纹或普通螺纹外，还均可采用其他连接形式，具体在设计加工时统筹考虑。4.根据权利要求1所述的一种旋转滑动钻进工具，其特征在于：对于传动轴(2)和下接头(5)之间锁紧形式，除金属球(6)外，还可采用圆柱状锁紧块，或背斜燕尾槽方形锁紧块，或背斜T型槽方形锁紧块，或其他形状锁紧块，锁紧块形状不同，传动轴(2)锁紧孔、下接头(5)滑动锁紧槽和复合锁紧槽、活塞(7)锁紧槽形状也将随之调整和改变，且技术参数相匹配，具体在设计加工时统筹考虑。5.根据权利要求1所述的一种旋转滑动钻进工具，其特征在于：活塞(7)、弹簧(8)和调压阀(9)安装位置或方向不同，旋转滑动钻进工具结构不同，但是，旋转滑动钻进工具工作方式不变；进一步说，活塞(7)、弹簧(8)和调压阀(9)可从传动轴(2)内部上端安装，也可从传动轴(2)内部下端安装，安装方式不同，活塞(7)和调压阀(9)的结构和形状也将随之调整和改变，具体在设计加工时统筹考虑。6.根据权利要求1所述的一种旋转滑动钻进工具，其特征在于：传动轴(2)结构不同，上接头(1)、密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：江小三，
申请(专利权)人：江小三，
类型：发明
国别省市：河南,41