CN104405312B - 钻井用井下水力旋清器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻井用井下水力旋清器。主要解决了的钻杆与井壁间环空流道不畅、外部环空动力不足导致的井底返屑能力不足、岩屑床堆积的问题。其特征在于：所述的马达动力系统通过传动轴连接芯轴的一端，芯轴位于旋动短节壳体内部，芯轴另一端进入定位短节壳体内部，芯轴外体与定位短节壳体内壁之间设置有动密封圈；芯轴外体布有齿轮A；旋动短节壳体上开孔嵌入若干嵌入齿轮；旋动短节壳体外部套有叶轮套筒，叶轮套筒与上下扶正翼之间设有轴承；叶轮套筒内体均布有齿轮B；芯轴与嵌入齿轮之间采用棘轮机构；叶轮套筒本体外部装有叶片。该钻井用井下水力旋清器，能够提高返屑效率、破坏岩屑床、降低定向施工摩阻扭矩。
Description
技术领域
本发明涉及油田钻井技术领域中一种钻井用井下工具，尤其是一种钻井用井下水力旋清器。
背景技术
在钻井施工过程中，有效携带井底岩屑是钻井液重要作用之一。但是在实际钻井施工过程中，尤其是水平井、定向井的定向滑动钻进施工过程中，钻杆由于自身重力作用，会紧贴井眼底部，造成钻杆与底部井壁间的环空流道不畅，导致钻井液返屑能力降低，部分岩屑堆积井底，形成岩屑床，造成定向井段、水平井段等斜井段摩阻增大，直井段钻头反复研磨岩屑效率降低的问题。
发明内容
本发明在于克服背景技术中存在的钻杆与井壁间环空流道不畅、外部环空动力不足导致的井底返屑能力不足的问题，而提供一种钻井用井下水力旋清器。该钻井用井下水力旋清器，能够提高返屑效率、破坏岩屑床、降低定向施工摩阻扭矩。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该钻井用井下水力旋清器，包括旋动短节壳体，所述的旋动短节壳体上下两端分别螺纹连接传动短节壳体及定位短节壳体；所述的传动短节壳体丝扣连接动力短节壳体，动力短节壳体内部挂接马达动力系统，动力短节壳体与马达动力系统组成动力短节，所述的马达动力系统通过传动轴连接芯轴的一端，芯轴位于旋动短节壳体内部，芯轴另一端进入定位短节壳体内部，芯轴外体与定位短节壳体内壁之间设置有动密封圈；芯轴外体布有齿轮A；所述的传动短节壳体及定位短节壳体外部装有上下扶正翼；旋动短节壳体上开孔嵌入若干嵌入齿轮；旋动短节壳体外部套有叶轮套筒，叶轮套筒与上下扶正翼之间设有轴承；叶轮套筒内体均布有齿轮B；芯轴与嵌入齿轮之间采用棘轮机构；叶轮套筒本体外部装有叶片。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该钻井用井下水力旋清器，由于采样上述结构，利用行星系统实现了井下钻具在本体不旋转的条件下，外部叶片套筒的高速转动；该发明在芯轴与嵌入齿轮之间采用棘轮机构，防止了倒转的发生；有效破坏井底岩屑床，降低摩阻，提高返屑效率；可修整井壁，有效地圆滑井眼，可减少起下钻次数；该发明可通过叶轮套筒上叶轮的不同设计布局，在一定程度上实现局部举升，提高直井返屑效率，减少钻头的二次碾压。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是图1中部旋转短接部分放大示意图；
附图3是图2中沿A-A线的剖视图；
附图4是图2中沿B-B线的剖视图；
附图5是图2中沿C-C线的剖视图；
附图6是图2的侧视图；
附图7是本发明旋转短接部分的局部剖视图。
图中：1-叶轮套筒，2-嵌入齿轮，3-旋动短节壳体，4-芯轴，5-轴承，6-扶正翼，7-传动轴，8-马达动力系统，9-动密封圈，10-定位短节壳体，11-动密封，12-动力短节壳体，13-传动短节壳体，14-叶片，15-齿轮A ，16-齿轮B。
具体实施方式：
下面结合附图将对本发明作进一步说明：
附图1所示，该钻井用井下水力旋清器，包括旋动短节壳体3，所述的旋动短节壳体3上下两端分别螺纹连接传动短节壳体13及定位短节壳体10；所述的传动短节壳体13丝扣连接动力短节壳体12，动力短节壳体12内部挂接马达动力系统8，动力短节壳体12与马达动力系统8组成动力短节；传动短节壳体13及定位短节壳体10外部装有上下扶正翼6；马达动力系统8通过传动轴7连接芯轴4的一端，芯轴4位于旋动短节壳体3内部，芯轴4另一端进入定位短节壳体10内部，芯轴4外体与定位短节壳体10内壁之间设置有动密封圈9，防止钻井液倒灌入工具本体内；如图2、图3、图4、图5所示，芯轴4外体布有齿轮A15；旋动短节壳体3上开孔嵌入3个嵌入齿轮2；如图6、图7所示，每个嵌入齿轮2在壳体纵向上均处于不同的平面、横向上均匀分布于360°的圆形壳体上，具有传动和扶正芯轴4的功能，同时嵌入齿轮2的这种布局减小了对旋动短节壳体3的抗拉、抗扭性能的影响；旋动短节壳体3外部套有叶轮套筒1，叶轮套筒1与上下扶正翼6之间设有轴承5，降低叶轮套筒1与扶正翼6之间的磨损及预防大块岩屑的进入；如图6所示，叶轮套筒1内体均布齿轮B16；如图6所示，芯轴4、嵌入齿轮2、叶轮套筒1三者之间采用行星系统连接方式，使得芯轴4和叶轮套筒1通过嵌入齿轮2实现联动；并且在芯轴4与嵌入齿轮2之间采用棘轮机构，防止在复合钻进过程中发生倒转现象；在叶轮套筒1内壁两端与旋动短节壳体3之间设有上下2个动密封11，实现工具的动态密封，防止钻井液进入工具腔体内；叶轮套筒1本体外部装有叶片14，所述的叶片14可以是不同形状的连续或不连续的布置，旋动短节将工具内部的旋转动力通过行星系统传递到壳体外部，在保持工具本体不动的情况下，实现外部叶轮套筒1的旋动，通过叶轮套筒1外体上的叶片14实现对钻具与井壁之间外部环空钻井液的搅动，改变流体形状，进而破坏岩屑床，将沉积的岩屑搅动起来，使其随钻井液排除井筒。同时，在定向钻进过程中，工具的叶轮套筒1通过不断的旋动，可有效修整钻过的井眼，进一步圆滑井眼，提高井身质量，减少短起下次数。
该钻井用井下水力旋清器由动力短节、传动短节、旋动短节和下部定位短节四部分组成。动力短节采用马达动力结构，包括马达动力系统8、动力短节壳体12两部分组成，为旋动短节提供动力源。传动短节是动力短节与旋动短节的连接部分，主要由传动轴7、传动短节壳体13两部分组成，传动短节壳体13靠近旋动短节方向设置扶正翼6。旋动短节由旋动短节壳体3、芯轴4、嵌入齿轮2、叶轮套筒1、动密封11等几部分组成。旋动短节的壳体3与传动短节壳体13采用丝扣连接，芯轴4位于旋动短节壳体3内部，与传动短节内的传动轴7相连接，可在马达动力系统8的带动下旋转，芯轴4外体布有齿轮。嵌入齿轮2在旋动短节壳体3上开孔嵌入，每个嵌入齿轮在壳体纵向上均处于不同的平面、横向上均匀分布于360°的圆形壳体上，具有传动和扶正芯轴的功能，同时嵌入齿轮2的这种布局减小了对旋动短节壳体3的抗拉、抗扭性能的影响。叶轮套筒1作为旋转部件，套在旋动短节壳体3外部，芯轴4外体与叶轮套筒1内体均布有齿轮，芯轴4、嵌入齿轮2、叶轮套筒1三者之间采用行星系统连接方式，使得芯轴4和叶轮套筒1通过嵌入齿轮2实现联动。并且在芯轴4与嵌入齿轮2之间采用棘轮机构，防止在复合钻进过程中发生倒转现象。在叶轮套筒1内壁两端与旋动短节壳体3之间设有上下2个动密封11，实现工具的动态密封，防止钻井液进入工具腔体内。同时，在叶轮套筒1与上下扶正翼6之间设有轴承5，降低叶轮套筒与扶正翼之间的磨损及预防大块岩屑的进入。叶轮套筒1本体外部可设计不同形状的连续或不连续的叶片14，旋动短节将工具内部的旋转动力通过行星系统传递到壳体外部，在保持工具本体不动的情况下，实现外部叶轮套筒1的旋动，通过叶轮套筒1外体上的叶片14实现对钻具与井壁之间外部环空钻井液的搅动，改变流体形状，进而破坏岩屑床，将沉积的岩屑搅动起来，使其随钻井液排除井筒。同时，在定向钻进过程中，工具的叶轮套筒1通过不断的旋动，可有效修整钻过的井眼，进一步圆滑井眼，提高井身质量，减少短起下次数。
下部定位短节由定位短节壳体10、扶正翼6组成，定位短节壳体10与旋动短节壳体3直接采用丝扣连接。芯轴4一端进入定位短节壳体10内部，并在芯轴4外体与定位短节壳体10内壁之间设计有动密封9，防止钻井液倒灌入工具本体内。扶正翼6靠近旋动短节的方向，定位短节主要的作用是实现叶轮套筒1的限位以及对整个工具的保护。
Claims (5)
1.一种钻井用井下水力旋清器，包括旋动短节壳体（3），所述的旋动短节壳体（3）上下两端分别螺纹连接传动短节壳体（13）及定位短节壳体（10）；所述的传动短节壳体（13）丝扣连接动力短节壳体（12），动力短节壳体（12）内部挂接马达动力系统（8），动力短节壳体（12）与马达动力系统（8）组成动力短节，其特征在于：所述的马达动力系统（8）通过传动轴（7）连接芯轴（4）的一端，芯轴（4）位于旋动短节壳体（3）内部，芯轴（4）另一端进入定位短节壳体（10）内部，芯轴（4）外体与定位短节壳体（10）内壁之间设置有动密封圈（9）；芯轴（4）外体布有齿轮A（15）；所述的传动短节壳体（13）及定位短节壳体（10）外部装有上下扶正翼（6）；旋动短节壳体（3）上开孔嵌入若干嵌入齿轮（2）；旋动短节壳体（3）外部套有叶轮套筒（1），叶轮套筒（1）与上下扶正翼（6）之间设有轴承（5）；叶轮套筒（1）内体均布有齿轮B（16）；芯轴（4）与嵌入齿轮（2）之间采用棘轮机构；叶轮套筒（1）本体外部装有叶片（14）。
2.根据权利要求1所述的钻井用井下水力旋清器，其特征在于：所述的芯轴（4）、嵌入齿轮（2）、叶轮套筒（1）三者之间为行星系统连接方式。
3.根据权利要求1或2所述的钻井用井下水力旋清器，其特征在于：所述的嵌入齿轮（2）在旋动短节壳体（3）纵向上均处于不同的平面、横向上均匀分布于360°的圆形壳体上。
4.根据权利要求1或2所述的钻井用井下水力旋清器，其特征在于：所述的叶轮套筒（1）内壁两端与旋动短节壳体（3）之间设有上下2个动密封（11）。
5.根据权利要求1或2所述的钻井用井下水力旋清器，其特征在于：所述的叶片（14）为不同形状的连续或不连续的叶片。
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Citations (5)
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