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CN108222834A - 一种井下可调式造斜工具 - Google Patents

一种井下可调式造斜工具 Download PDF

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CN108222834A CN201810005858.5A CN201810005858A CN108222834A CN 108222834 A CN108222834 A CN 108222834A CN 201810005858 A CN201810005858 A CN 201810005858A CN 108222834 A CN108222834 A CN 108222834A
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张梁
李镕成
周加伟
杨静远
马胜吉
梁政
赵勇
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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Abstract

本发明涉及一种石油天然气行业导向钻井用的井下可调式造斜工具。它实现井下调节钻柱造斜弯度的功能。其技术方案是：调弯总成的上弯筒下端和传动总成的传动壳体上端丝扣连接，调弯总成的万向轴下端和传动总成的转换接头上端丝扣连接；传动总成的传动轴下端和钻头丝扣连接；下弯筒上部圆筒插入上弯筒内腔下部斜孔内，下弯筒上部圆筒的公花键和上弯筒内腔下部斜孔的母花键对接配合；钢球置入上弯筒扶正翼上的径向螺纹孔内；螺帽和上弯筒扶正翼上的径向螺纹孔丝扣固紧；下TC轴承组、串轴承组、上TC轴承组依次套入传动轴外圆。本发明可以实现传动轴绕井下动力转矩中心轴0～4°的旋转，有效实现井下调节造斜弯度，改变井眼曲率半径的功能。

Description

一种井下可调式造斜工具
技术领域
本发明涉及一种石油天然气行业导向钻井用的井下可调式造斜工具。
背景技术
在石油天然气行业中，钻井作业具有周期长、投入高、风险大、技术要求高的特点。随着钻井技术的不断进步，水平井得到了大规模的应用，普遍应用于几乎所有类型的油气藏开发工程中。水平井是指井斜达到或者接近90°，井身沿着水平井方向钻进一定长度的井，水平井可以大大提高油气藏采收率，改善老油田建井质量，具有良好的经济效益和社会效益。
导向钻井技术是水平井钻井工艺的核心技术，导向钻井工具主要有LWD、螺杆钻具、稳定器、震击器、减震器、井下液力加力器等工具。由于钻井技术和施工工艺的限制，螺杆钻具是目前仍是导向钻井施工中普遍采用的一种井下工具。为了满足不同的施工要求和达到不同的施工目的，螺杆钻具在其发展过程中先后出现了多种类型，如单弯动力钻具、异向双弯动力钻具、铰接式动力钻具、可调弯度动力钻具、可调稳定器动力钻具等。导向钻井作业过程中，必然涉及到造斜工艺，目前造斜施工主要利用螺杆钻具和弯壳体配合使用。然而目前广泛应用的弯壳体均是在地面调节好弯度，再放入井下进行施工作业，却没有井下可调的造斜工具，满足不同井段造斜需求，扩张现有导向钻井技术的应用功能。
基于上述技术背景，本发明特提供一种井下可调式造斜工具，可以在井下实现调节造斜弯度的功能，满足水平井复杂井身结构的施工需求。
发明内容
本发明的目的是：为了实现井下调节钻柱造斜弯度的功能，特提供一种井下可调式造斜工具。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种井下可调式造斜工具，是由调弯总成和传动总成构成，调弯总成包括上弯筒、螺帽、钢球、下弯筒和万向轴，传动总成包括转换接头、上TC轴承组、传动壳体、串轴承组、下TC轴承组和传动轴；其结构特征是：调弯总成的上弯筒上端和螺杆钻具的定子外壳丝扣连接，调弯总成的万向轴上端和螺杆钻具的转子丝扣连接；调弯总成的上弯筒下端和传动总成的传动壳体上端丝扣连接，调弯总成的万向轴下端和传动总成的转换接头上端丝扣连接；传动总成的传动轴下端和钻头丝扣连接；在调弯总成中，上弯筒外部周向均匀设置六个扶正翼，上弯筒内腔上部设置为通孔，上弯筒内腔下部设置为斜孔，上弯筒内腔上部通孔中心轴和上弯筒内腔下部斜孔中心轴的夹角为2°，上弯筒内腔下部斜孔的上端设置为母花键，上弯筒一个扶正翼上设置一径向螺纹孔；下弯筒下部圆筒中心轴和下弯筒上部圆筒中心轴的夹角为2°，下弯筒上部圆筒外圆设置一圈滑槽，滑槽可以保证钢球在滑槽内轴向滑动的过程中，钢球只能在滑槽内周向单向转动，下弯筒上部圆筒的上端设置为公花键；下弯筒上部圆筒插入上弯筒内腔下部斜孔内，下弯筒上部圆筒的公花键和上弯筒内腔下部斜孔的母花键对接配合；钢球置入上弯筒扶正翼上的径向螺纹孔内，钢球一半落入下弯筒上部圆筒的滑槽内，钢球另一半落入上弯筒扶正翼上的径向螺纹孔底部；螺帽和上弯筒扶正翼上的径向螺纹孔丝扣固紧；在传动总成中，下TC轴承组、串轴承组、上TC轴承组依次套入传动轴外圆；转换接头中部周向均匀设置三个斜孔连通内外空间，转换接头下端和传动轴上端丝扣连接；传动壳体套入下TC轴承组、串轴承组、上TC轴承组外圆，传动壳体下端和下TC轴承组的静滑动轴承丝扣连接；
本发明的有益效果是：(1)本发明可以实现传动轴绕井下动力转矩中心轴0～4°的旋转，有效实现井下调节造斜弯度，改变井眼曲率半径的功能；(2)本发明可在井下实现造斜弯度调节，减少起下钻作业次数；(3)本发明利用上提、下方钻井管柱进行控制，操作简单；(4)本发明纯机械结构，安全可靠，成本低廉。
附图说明
图1是本发明一种井下可调式造斜工具调弯状态的结构示意图；
图2是本发明一种井下可调式造斜工具调直状态的结构示意图；
图3是图2A-A截面剖视图；
图4是图2B-B截面剖视图；
图5是下弯筒的三维结构示意图
图6是下弯筒上部圆筒外圆滑槽的圆周展开图；
图中：1.上弯筒、2.螺帽、3.钢球、4.下弯筒、5.万向轴、6.转换接头、7.上TC轴承组、8.传动壳体、9.串轴承组、10.下TC轴承组、11.传动轴、12.调弯总成、13.传动总成、41滑槽。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种井下可调式造斜工具，是由调弯总成12和传动总成13构成，调弯总成12包括上弯筒1、螺帽2、钢球3、下弯筒4和万向轴5，传动总成13包括转换接头6、上TC轴承组7、传动壳体8、串轴承组9、下TC轴承组10和传动轴11；其结构特征是：调弯总成12的上弯筒1上端和螺杆钻具的定子外壳丝扣连接，调弯总成12的万向轴5上端和螺杆钻具的转子丝扣连接；调弯总成12的上弯筒1下端和传动总成13的传动壳体8上端丝扣连接，调弯总成12的万向轴5下端和传动总成13的转换接头6上端丝扣连接；传动总成13的传动轴11下端和钻头丝扣连接；在调弯总成12中，上弯筒1外部周向均匀设置六个扶正翼，上弯筒1内腔上部设置为通孔，上弯筒1内腔下部设置为斜孔，上弯筒1内腔上部通孔中心轴和上弯筒1内腔下部斜孔中心轴的夹角为2°，上弯筒1内腔下部斜孔的上端设置为母花键，上弯筒1一个扶正翼上设置一径向螺纹孔；如图5和图6所示，下弯筒4下部圆筒中心轴和下弯筒4上部圆筒中心轴的夹角为2°，下弯筒4上部圆筒外圆设置一圈滑槽41，滑槽41可以保证钢球3在滑槽41内轴向滑动的过程中，钢球3只能在滑槽41内周向单向转动，下弯筒4上部圆筒的上端设置为公花键；下弯筒4上部圆筒插入上弯筒1内腔下部斜孔内，下弯筒4上部圆筒的公花键和上弯筒1内腔下部斜孔的母花键对接配合；钢球3置入上弯筒1扶正翼上的径向螺纹孔内，钢球3一半落入下弯筒4上部圆筒的滑槽41内，钢球3另一半落入上弯筒1扶正翼上的径向螺纹孔底部；螺帽2和上弯筒1扶正翼上的径向螺纹孔丝扣固紧；在传动总成13中，下TC轴承组10、串轴承组9、上TC轴承组7依次套入传动轴11外圆；转换接头6中部周向均匀设置三个斜孔连通内外空间，转换接头6下端和传动轴11上端丝扣连接；传动壳体8套入下TC轴承组10、串轴承组9、上TC轴承组7外圆，传动壳体8下端和下TC轴承组10的静滑动轴承丝扣连接。
如图3、图4、图5和图6所示，上弯筒1外部周向均匀设置六个扶正翼；下弯筒4上部圆筒的公花键和上弯筒1内腔下部斜孔的母花键对接配合；钢球3置入上弯筒1扶正翼上的径向螺纹孔内，钢球3一半落入下弯筒4上部圆筒的滑槽41内，钢球3另一半落入上弯筒1扶正翼上的径向螺纹孔底部；螺帽2和上弯筒1扶正翼上的径向螺纹孔丝扣固紧。
本发明一种井下可调式造斜工具的工作原理是：下入本发明至井底，初始状态如图2所示，可进行直井钻进；造斜作业是，上提钻柱，上弯筒1轴向上移，下弯筒4和传动总成13在自身重力作用下留在井底，轴向位置不变，下弯筒4在钢球3和滑槽41的作用下周向旋转，上提钻柱一定距离后，下放钻柱回到原位；上弯筒1轴向上移和下移过程中，下弯筒4发生单向旋转，本发明弯度发生变化，持续上提下放钻柱，可连续改变本发明的弯度，实现井下调节造斜弯度的功能。

Claims (2)

1.一种井下可调式造斜工具，是由调弯总成(12)和传动总成(13)构成，调弯总成(12)包括上弯筒(1)、螺帽(2)、钢球(3)、下弯筒(4)和万向轴(5)，传动总成(13)包括转换接头(6)、上TC轴承组(7)、传动壳体(8)、串轴承组(9)、下TC轴承组(10)和传动轴(11)；其特征在于：调弯总成(12)的上弯筒(1)上端和螺杆钻具的定子外壳丝扣连接，调弯总成(12)的万向轴(5)上端和螺杆钻具的转子丝扣连接；调弯总成(12)的上弯筒(1)下端和传动总成(13)的传动壳体(8)上端丝扣连接，调弯总成(12)的万向轴(5)下端和传动总成(13)的转换接头(6)上端丝扣连接；传动总成(13)的传动轴(11)下端和钻头丝扣连接；在调弯总成(12)中，上弯筒(1)外部周向均匀设置六个扶正翼，上弯筒(1)内腔上部设置为通孔，上弯筒(1)内腔下部设置为斜孔，上弯筒(1)内腔上部通孔中心轴和上弯筒(1)内腔下部斜孔中心轴的夹角为2°，上弯筒(1)内腔下部斜孔的上端设置为母花键，上弯筒(1)一个扶正翼上设置一径向螺纹孔；下弯筒(4)下部圆筒中心轴和下弯筒(4)上部圆筒中心轴的夹角为2°，下弯筒(4)上部圆筒外圆设置一圈滑槽(41)，下弯筒(4)上部圆筒的上端设置为公花键；下弯筒(4)上部圆筒插入上弯筒(1)内腔下部斜孔内，下弯筒(4)上部圆筒的公花键和上弯筒(1)内腔下部斜孔的母花键对接配合；钢球(3)置入上弯筒(1)扶正翼上的径向螺纹孔内，钢球(3)一半落入下弯筒(4)上部圆筒的滑槽(41)内，钢球(3)另一半落入上弯筒(1)扶正翼上的径向螺纹孔底部；螺帽(2)和上弯筒(1)扶正翼上的径向螺纹孔丝扣固紧；在传动总成(13)中，下TC轴承组(10)、串轴承组(9)、上TC轴承组(7)依次套入传动轴(11)外圆；转换接头(6)中部周向均匀设置三个斜孔连通内外空间，转换接头(6)下端和传动轴(11)上端丝扣连接；传动壳体(8)套入下TC轴承组(10)、串轴承组(9)、上TC轴承组(7)外圆，传动壳体(8)下端和下TC轴承组(10)的静滑动轴承丝扣连接。
2.根据权利要求1所述的井下可调式造斜工具，其特征是：所述下弯筒(4)上部圆筒外圆设置一圈滑槽(41)，滑槽(41)的结构可以保证钢球(3)在滑槽(41)内轴向滑动的过程中，钢球(3)只能在滑槽(41)内周向单向转动。
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