CN104563908A - 一种降摩减阻扭矩离合装置及其方法 - Google Patents
一种降摩减阻扭矩离合装置及其方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种降摩减阻扭矩离合装置，它包括上接头（1）、下接头（2）、电器接头（4）、中间接头（5）和推压液缸体（6），活塞轴（7）的上、下端部分分别设置在中间接头（5）和下接头（2）内，中间接头（5）内设置有电磁控制阀（14），下接头（2）内设置有牙嵌离合器，牙嵌离合器的外牙体（11）安装在活塞轴（7）的下端部分，密封套（3）内设置有电子板（15）和用于接收地面所传递信息的传感器（16）；它还公开了降摩减阻的方法。本发明的有益效果是：可根据需要在钻进过程中控制钻具平稳传递扭矩或分离扭矩，有利于降低钻柱摩阻和扭矩，减轻或防止钻进托压，提高大斜度井、水平井及大位移井钻井技术水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油钻井用工具的技术领域，特别是一种降摩减阻扭矩离合装置及其方法。
背景技术
目前，在石油天然气资源勘探开发过程中,钻井作业有着举足轻重的地位，是证实和摸清含油气构造，获取地质资料，开采油气资源的重要手段。石油工业是高风险的资金密集型、科技密集型行业，而钻井费用占整个石油勘探开发费用的60%～80%，所以一种新的钻井方法以及装置对整个钻井工程乃至石油工业都有着重要的影响。
随着勘探开发向非常规油气资源、深部油气资源转变，为了提高单井产量和采收率、提高油田的整体开发效益，大斜度和水平井在油气田得到推广。特别是页岩气的开发几乎全部采用水平井钻井方式。目前，大斜度和水平井在钻井过程中，特别是采用弯外壳泥浆马达进行滑动钻进过程中，由于钻柱不旋转，导致钻柱扭矩、摩阻大，井眼不清洁，托压等一系列难题。
目前国外未见到此类井下工具的报道或专利，国内胜利油田有一正在公示的专利，但其通过改变悬重来下传控制信号和施加离合器啮合控制力，该方法不适合于大斜度井和水平井，因在此状况下，钻柱与井壁的摩擦作用使轴向运动以及轴向力的传递变得不确定。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、操作平稳、能够实现远程控制、可根据需要在钻进过程中控制钻具平稳传递扭矩或分离扭矩，有利于降低钻柱摩阻和扭矩，减轻或防止钻进托压，提高大斜度井、水平井及大位移井钻井技术水平的降摩减阻扭矩离合装置及其方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种降摩减阻扭矩离合装置，它包括上接头、下接头以及依次设置在上接头和下接头之间的密封套、电器接头、中间接头和推压液缸体，所述的推压液缸体插装在下接头内，下接头与推压液缸体之间设置有旋转支撑机构，所述的推压液缸体内设置有活塞轴，活塞轴上安装有密封于推压液缸体内、可沿推压液缸体移动的活塞，活塞轴的上、下端部分分别设置在中间接头和下接头内，活塞轴的上端部分与中间接头之间设置有分流器，所述的下接头内设置有牙嵌离合器，牙嵌离合器的内牙体安装在下接头内，牙嵌离合器的外牙体安装在活塞轴的下端部分，所述的推压液缸体的上端设置有可控进液口A和可控进液口B，中间接头内设置有用于控制可控进液口A和可控进液口B启闭的电磁控制阀，所述的密封套内设置有电子板和用于接收地面所传递信息的传感器，传感器与电子板连接，电子板与电磁控制阀连接。
所述的下接头内设置有多组牙嵌离合器。
所述的旋转支撑机构由哈弗连接螺纹和两个哈弗轴承组成，两个哈弗轴承安装在下接头与推压液缸体之间，哈弗连接螺纹设置在两个哈弗轴承之间。
所述的电器接头上设置有电池组，上接头与传感器之间设置有缓冲件，密封套内且位于传感器的外壁上设置有电器筒。
一种降摩减阻的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、经电磁控制阀控制泥浆经可控进液口A进入推压液缸体，泥浆作用到活塞的上端面，活塞轴向下运动，牙嵌离合器的内牙体和外牙体处于啮合状态，下部钻具与上部钻具间传递扭矩，同时位于活塞下部的泥浆经可控进液口B流出；
S2、经电磁控制阀控制泥浆经可控进液口B进入推压液缸体，泥浆作用到活塞的下端面，活塞轴向上运动，牙嵌离合器的内牙体和外牙体处于分离状态，下部钻具与上部钻具彼此不传递扭矩，同时位于活塞上部的泥浆经可控进液口A流出，从而有利于降低钻柱摩阻和扭矩，减轻或防止钻进托压。
本发明具有以下优点：（1）本发明的下接头内设置有牙嵌离合器，当在传递钻柱轴向拉、压作用的同时，根据钻井工况需要，由地面改变钻井泵排量产生信号的方式，遥控电磁控制阀的控制位置，从而控制活塞的运动方向，利用泥浆压力使牙嵌离合器处于啮合或分离状态，从而在本装置下部与上部钻具之间传递或分离扭矩，从而实现了远程控制，有利于降低钻柱摩阻和扭矩，减轻或防止钻进托压，提高大斜度井、水平井及大位移井钻井技术水平。（2）发明能够在用弯外壳泥浆马达进行定向钻井时，不需起钻，通过地面遥控分离钻柱扭矩，使上部钻柱能处于旋转状态，从而大幅度降低钻柱摩阻，解决托压难题，此外，在需要采用复合钻井时，不需起钻，通过地面遥控即可恢复钻柱扭矩传递，延长了使用寿命，提高了大斜度定向井和水平井井钻井技术。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图中，1-上接头，2-下接头，3-密封套，4-电器接头，5-中间接头，6-推压液缸体，7-活塞轴，8-活塞，9-分流器，10-内牙体，11-外牙体，12-可控进液口A，13-可控进液口B，14-电磁控制阀，15-电子板，16-传感器，17-哈弗连接螺纹，18-哈弗轴承，19-电池组，20-缓冲件，21-电器筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
如图1所示，一种降摩减阻扭矩离合装置，它包括上接头1、下接头2以及依次设置在上接头1和下接头2之间的密封套3、电器接头4、中间接头5和推压液缸体6，所述的推压液缸体6插装在下接头2内，下接头2与推压液缸体6之间设置有旋转支撑机构，所述的旋转支撑机构由哈弗连接螺纹17和两个哈弗轴承18组成，两个哈弗轴承18安装在下接头2与推压液缸体6之间，哈弗连接螺纹17设置在两个哈弗轴承18之间，旋转支撑机构既能支撑下接头2和推压液缸体6之间传递钻压，又能支撑下接头2和推压液缸体6之间的相对转动。如图1所示，推压液缸体6内设置有活塞轴7，活塞轴7上安装有密封于推压液缸体6内、可沿推压液缸体6移动的活塞8，活塞轴7的上、下端部分分别设置在中间接头5和下接头2内，活塞轴7的上端部分与中间接头5之间设置有分流器9。如图1所示，下接头2内设置有牙嵌离合器，牙嵌离合器的内牙体10安装在下接头2内，牙嵌离合器的外牙体11安装在活塞轴7的下端部分。如图1所示，推压液缸体6的上端设置有可控进液口A12和可控进液口B13，中间接头5内设置有用于控制可控进液口A12和可控进液口B13启闭的电磁控制阀14，电磁控制阀14控制泥浆流动方向，当电磁控制阀14控制泥浆经可控进液口A12进入推压液缸体6时，泥浆作用到活塞8的上端面，活塞轴7向下运动，牙嵌离合器的内牙体10和外牙体11处于啮合状态，下部钻具与上部钻具间传递扭矩，同时位于活塞8下部的泥浆经可控进液口B13流出；当电磁控制阀14控制泥浆经可控进液口B13进入推压液缸体6时，泥浆作用到活塞的下端面，活塞轴7向上运动，牙嵌离合器的内牙体10和外牙体11处于分离状态，下部钻具与上部钻具间独立旋转，彼此间不传递扭矩，同时位于活塞8上部的泥浆经可控进液口A12流出。
如图1所示，所述的密封套3内设置有电子板15和用于接收地面所传递信息的传感器16，传感器16与电子板15连接，电子板15与电磁控制阀14连接。
所述的下接头2内设置有多组牙嵌离合器。
如图1所示，所述的电器接头4上设置有电池组19，电池组19为电磁控制阀14、传感器16提供电能；密封套3内且位于传感器16的外壁上设置有电器筒21。上接头1与传感器16之间设置有缓冲件20。
如图1所示，一种降摩减阻的方法，它包括以下步骤：
S1、先将该井下扭矩离合器装置安装在井下钻柱上，根据钻井工作的要求，当需要上部钻具与下部钻具之间传递扭矩时，在不起钻的情况下，先在地面改变钻井液排量，传感器16感应到地面的变排量信息，并经电子板15解释成对应的电磁控制阀14的控制信号，电磁控制阀14控制泥浆经可控进液口A12进入推压液缸体6内，泥浆作用到活塞8的上端面，活塞轴7向下运动，牙嵌离合器的内牙体10和外牙体11处于啮合状态，下部钻具与上部钻具间传递扭矩，同时位于活塞8下部的泥浆经可控进液口B13流出；
S2、当需要上部钻具与下部钻具之间不传递扭矩时，在不起钻的情况下，由地面将信息传递到传感器16上，传感器16上的信号经电子板15解释成对应的电磁控制阀14的控制信号，电磁控制阀14控制泥浆经可控进液口B13进入推压液缸体6内，泥浆作用到活塞的下端面，活塞轴7向上运动，牙嵌离合器的内牙体10和外牙体11处于分离状态，下部钻具与上部钻具彼此不传递扭矩，同时位于活塞8上部的泥浆经可控进液口A12流出，从而有利于降低钻柱摩阻和扭矩，减轻或防止钻进托压。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种降摩减阻扭矩离合装置，其特征在于：它包括上接头（1）、下接头（2）以及依次设置在上接头（1）和下接头（2）之间的密封套（3）、电器接头（4）、中间接头（5）和推压液缸体（6），所述的推压液缸体（6）插装在下接头（2）内，下接头（2）与推压液缸体（6）之间设置有旋转支撑机构，所述的推压液缸体（6）内设置有活塞轴（7），活塞轴（7）上安装有密封于推压液缸体（6）内、可沿推压液缸体（6）移动的活塞（8），活塞轴（7）的上、下端部分分别设置在中间接头（5）和下接头（2）内，活塞轴（7）的上端部分与中间接头（5）之间设置有分流器（9），所述的下接头（2）内设置有牙嵌离合器，牙嵌离合器的内牙体（10）安装在下接头（2）内，牙嵌离合器的外牙体（11）安装在活塞轴（7）的下端部分，所述的推压液缸体（6）的上端设置有可控进液口A（12）和可控进液口B（13），中间接头（5）内设置有用于控制可控进液口A（12）和可控进液口B（13）启闭的电磁控制阀（14），所述的密封套（3）内设置有电子板（15）和用于接收地面所传递信息的传感器（16），传感器（16）与电子板（15）连接，电子板（15）与电磁控制阀（14）连接。
2.根据权利要求1所述的一种降摩减阻扭矩离合装置，其特征在于：所述的下接头（2）内设置有多组牙嵌离合器。
3.根据权利要求1所述的一种降摩减阻扭矩离合装置，其特征在于：所述的旋转支撑机构由哈弗连接螺纹（17）和两个哈弗轴承（18）组成，两个哈弗轴承（18）安装在下接头（2）与推压液缸体（6）之间，哈弗连接螺纹（17）设置在两个哈弗轴承（18）之间。
4.根据权利要求1所述的一种降摩减阻扭矩离合装置及方法，其特征在于：所述的电器接头（4）上设置有电池组（19），上接头（1）与传感器（16）之间设置有缓冲件（20），密封套（3）内且位于传感器（16）的外壁上设置有电器筒（21）。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的一种降摩减阻的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、经电磁控制阀（14）控制泥浆经可控进液口A（12）进入推压液缸体（6），泥浆作用到活塞（8）的上端面，活塞轴（7）向下运动，牙嵌离合器的内牙体（10）和外牙体（11）处于啮合状态，下部钻具与上部钻具间传递扭矩，同时位于活塞（8）下部的泥浆经可控进液口B（13）流出；
S2、经电磁控制阀（14）控制泥浆经可控进液口B（13）进入推压液缸体（6），泥浆作用到活塞的下端面，活塞轴（7）向上运动，牙嵌离合器的内牙体（10）和外牙体（11）处于分离状态，下部钻具与上部钻具彼此不传递扭矩，同时位于活塞（8）上部的泥浆经可控进液口A（12）流出，从而有利于降低钻柱摩阻和扭矩，减轻或防止钻进托压。
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