CN105221083B - 一种用于回收事故井中钻柱的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于回收事故井中钻柱的装置与方法，装置主要由上壳体、密封圈、芯轴、弹簧、下壳体和憋压球组成，所述上壳体和下壳体分别与上部钻柱和下部钻具连接；上壳体与下壳体通过螺纹连接，芯轴与上壳体和下壳体通过花键连接，在芯轴与下壳体间设有弹簧，芯轴上下两端的外壁与上壳体及下壳体的内壁间设有密封圈。当井中钻柱无法取出时，由地面向钻柱内投入憋压球，憋压球沿钻柱内环空运动直至芯轴上的倒锥形流道处，启动泥浆泵使憋压球憋压推动芯轴向下移动，芯轴的花键将与上键槽脱离，上壳体母扣和下壳体公扣均使用左旋螺纹连接，当向右旋转钻柱时上壳体与下壳体将分离，由此可使上壳体及其上部钻柱从井眼中提出。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于回收事故井中钻柱的装置与方法，属于石油天然气开采等的钻井技术领域。
背景技术
钻井是油气开采的必要过程，其特点在于钻柱系统在地面转盘的驱动下高速转动，通过钻柱自重作用于岩石上并不断延伸井眼。对于钻柱而言，它具有较大的长径比，在深井超深井或硬地层钻进过程中，常存在钻头卡钻的情况。例如对一些老井的开发，由于井眼弯曲及井眼缩径等问题，常存在因钻头或下部钻具卡钻而无法取出井眼中钻柱的现象。针对钻头或下部钻具卡钻的问题，目前现场常采用冲击或划眼(包括倒划眼)等工艺。这些工艺可解决现场关于钻头或下部钻具卡钻的大部分难题，然而，仍然存在卡钻问题无法解决的情况。针对这种情况，逆时针旋转钻柱可以取出部分钻柱，但人们无法控制具体取出多少。在这种随机因素作用下，存在大量钻柱与井眼一起报废的可能。
针对这一背景，当井眼由于卡钻等原因必须放弃时，如何尽可能多地回收钻柱从而减少损失成为关键。
发明内容
本发明的目的在于为了克服上述难点，特提出一种用于回收事故井中钻柱的装置与方法，从而尽可能地减少事故井的损失。
为达到上述目的，本发明解决此技术问题采用的技术方案是：
一种用于回收事故井中钻柱的装置，主要由上壳体、密封圈、芯轴、弹簧、下壳体和憋压球组成，其特征在于：所述上壳体通过上壳体公扣与钻柱连接，下壳体通过下壳体母扣与钻头或下部钻具连接；上壳体与下壳体通过螺纹连接，芯轴与上壳体和下壳体通过花键连接，在芯轴与下壳体间设有弹簧，芯轴上下两端的外壁与上壳体及下壳体的内壁间设有密封圈。
所述上壳体下端设有上键槽和上凸楞；所述下壳体上端设有下键槽和下凸楞；所述芯轴中间设有凸台且该凸台上设有花键，花键与上键槽和下键槽形成花键配合且花键可沿下键槽轴向运动，芯轴凸台下端承受弹簧的作用。
所述上壳体、下壳体、芯轴和弹簧在安装完成后弹簧处于压紧状态。
所述芯轴上下两端的密封圈与上壳体和下壳体的内壁以及芯轴的外壁形成密闭腔体，弹簧位于密闭腔体内。
所述芯轴上端设有倒锥形流道用于阻挡憋压球，所述憋压球的直径大于芯轴的内径，由井口投入的憋压球在流体的压动下将作用于倒锥形流道并推动芯轴向下运动。
所述憋压球为实心钢球。
所述上壳体公扣与下壳体母扣的螺纹旋向均为右旋，上壳体母扣与下壳体公扣的螺纹旋向均为左旋；所述上键槽和下键槽具有相同的横截面，当上壳体母扣与下壳体公扣旋紧后，上键槽和下键槽连通用于放置花键。
一种用于回收事故井中钻柱的装置的操作方法，其特征在于：将芯轴安装于下壳体内，其中芯轴上的花键安装于下壳体上端的下键槽内，芯轴和下壳体间设有弹簧；将芯轴轴向下推至其凸台上端低于下键槽上端的位置，将上壳体通过左旋螺纹与下壳体连接；待上壳体和下壳体连接好后松开下压的芯轴，芯轴在弹簧的恢复力下向上移动，使芯轴的花键共同嵌入上键槽和下键槽；在钻井过程中，地面所传递的钻压通过上壳体和下壳体的螺纹连接传至下部钻具或钻头，地面所传递的扭矩则由花键与上键槽和下键槽配合作用；当井中钻柱无法取出时，由地面向钻柱内投入憋压球，憋压球在重力作用下沿钻柱内环空运动直至芯轴上的倒锥形流道处，启动泥浆泵使憋压球憋压从而推动芯轴向下移动，芯轴的花键将与上键槽脱离，在此过程中向右旋转钻柱，由于上壳体和下壳体使用左旋螺纹连接，二者将脱离，由此可使上壳体及其上部钻柱从井中提出。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：(1)本发明装置不影响正常情况下的钻进工作；(2)本发明装置长度短，结构简单且操作简便，对下部钻具影响小；(3)本发明装置可用于回收事故井中的大部分钻柱，可减少事故井的损失。
附图说明
图1为本发明装置在正常钻进时的结构示意图；
图2为本发明装置的A-A截面图；
图3为本发明装置的B-B截面图；
图4为本发明装置在事故井回收钻柱操作时的结构示意图；
图5为本发明装置上壳体的结构示意图；
图6为图5的右视图；
图7为本发明装置下壳体的结构示意图；
图8为图7的左视图；
图9为本发明装置芯轴的结构示意图；
图10为图9的左视图；
图中：1.上壳体，2.密封圈，3.芯轴，4.弹簧，5.下壳体，6.憋压球，7.上壳体公扣，8.上壳体母扣，9.上键槽，10.上凸楞，11.下壳体公扣，12.下壳体母扣，13.下键槽，14.下凸楞，15.花键，16.倒锥形流道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1～图4所示，一种用于回收事故井中钻柱的装置，主要由上壳体1、密封圈2、芯轴3、弹簧4、下壳体5和憋压球6组成，其特征在于：所述上壳体1通过上壳体公扣7与钻柱连接，下壳体5通过下壳体母扣12与钻头或下部钻具连接；上壳体1与下壳体5通过螺纹连接，芯轴3与上壳体1和下壳体5通过花键15连接，在芯轴3与下壳体5间设有弹簧4，芯轴3上下两端的外壁与上壳体1及下壳体5的内壁间设有密封圈2。
如图5～图10所示，所述上壳体1下端设有上键槽9和上凸楞10；所述下壳体5上端设有下键槽13和下凸楞14；所述芯轴3中间设有凸台且该凸台上设有花键15，花键15与上键槽9和下键槽13形成花键配合且花键15可沿下键槽13轴向运动，芯轴3凸台下端承受弹簧4的作用；所述上壳体1、下壳体5、芯轴3和弹簧4在安装完成后弹簧4处于压紧状态。所述芯轴3上下两端的密封圈2与上壳体1和下壳体5的内壁以及芯轴3的外壁形成密闭腔体，弹簧4位于密闭腔体内。
如图4和图9所示，所述芯轴3上端设有倒锥形流道16用于阻挡憋压球6，所述憋压球6的直径大于芯轴3的内径，由井口投入的憋压球6在流体的压动下将作用于倒锥形流道16并推动芯轴3向下运动。
所述憋压球6为实心钢球。
所述上壳体公扣7与下壳体母扣12的螺纹旋向均为右旋，上壳体母扣8与下壳体公扣11的螺纹旋向均为左旋；所述上键槽9和下键槽13具有相同的横截面，当上壳体母扣8与下壳体公扣11旋紧后，上键槽9和下键槽13连通用于放置花键15。
一种用于回收事故井中钻柱的装置的操作方法，其特征在于：将芯轴3安装于下壳体5内，其中芯轴3上的花键15安装于下壳体5上端的下键槽13内，芯轴3和下壳体5间设有弹簧4；将芯轴3轴向下推至其凸台上端低于下键槽13上端的位置，将上壳体1通过左旋螺纹与下壳体5连接；待上壳体1和下壳体5连接好后松开下压的芯轴3，芯轴3在弹簧4的恢复力下向上移动，使芯轴3的花键15共同嵌入上键槽9和下键槽13。
在钻井过程中，地面所传递的钻压通过上壳体1和下壳体5的螺纹连接传至下部钻具或钻头，地面所传递的扭矩则由花键15与上键槽9和下键槽13配合作用。
当井中钻柱无法取出时，由地面向钻柱内投入憋压球6，憋压球6在重力作用下沿钻柱内环空运动直至芯轴3上的倒锥形流道16处，启动泥浆泵使憋压球6憋压从而推动芯轴3向下移动，芯轴3的花键15将与上键槽9脱离，在此过程中向右旋转钻柱，由于上壳体1和下壳体5使用左旋螺纹连接，二者将脱离，由此可使上壳体1及其上部钻柱从井中提出，下壳体5及其所连接的钻头或下部钻具则留存于井底。
以上所述具体实施方式用于说明本发明而非限制本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的构思和原则前提下所作出的等同变化与修改，均属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种用于回收事故井中钻柱的装置，主要由上壳体(1)、密封圈(2)、芯轴(3)、弹簧(4)、下壳体(5)和憋压球(6)组成，其特征在于：所述上壳体(1)通过上壳体公扣(7)与钻柱连接，下壳体(5)通过下壳体母扣(12)与钻头或下部钻具连接；上壳体(1)与下壳体(5)通过螺纹连接，芯轴(3)与上壳体(1)和下壳体(5)通过花键(15)连接，在芯轴(3)与下壳体(5)间设有弹簧(4)，芯轴(3)上下两端的外壁与上壳体(1)及下壳体(5)的内壁间设有密封圈(2)；所述上壳体(1)下端设有上键槽(9)和上凸楞(10)；所述下壳体(5)上端设有下键槽(13)和下凸楞(14)；所述芯轴(3)中间设有凸台且该凸台上设有花键(15)，花键(15)与上键槽(9)和下键槽(13)形成花键配合且花键(15)可沿下键槽(13)轴向运动，芯轴(3)凸台下端承受弹簧(4)的作用；所述上壳体(1)、下壳体(5)、芯轴(3)和弹簧(4)在安装完成后弹簧(4)处于压紧状态；所述芯轴(3)上下两端的密封圈(2)与上壳体(1)和下壳体(5)的内壁以及芯轴(3)的外壁形成密闭腔体，弹簧(4)位于密闭腔体内；所述芯轴(3)上端设有倒锥形流道(16)用于阻挡憋压球(6)，所述憋压球(6)的直径大于芯轴(3)的内径，由井口投入的憋压球(6)在流体的压动下将作用于倒锥形流道(16)并推动芯轴(3)向下运动；所述上壳体公扣(7)与下壳体母扣(12)的螺纹旋向均为右旋，上壳体母扣(8)与下壳体公扣(11)的螺纹旋向均为左旋；所述上键槽(9)和下键槽(13)具有相同的横截面，当上壳体母扣(8)与下壳体公扣(11)旋紧后，上键槽(9)和下键槽(13)连通用于放置花键(15)。
2.根据权利要求1所述的一种用于回收事故井中钻柱的装置的操作方法，其特征在于：将芯轴(3)安装于下壳体(5)内，其中芯轴(3)上的花键(15)安装于下壳体(5)上端的下键槽(13)内，芯轴(3)和下壳体(5)间设有弹簧(4)；将芯轴(3)轴向下推至其凸台上端低于下键槽(13)上端的位置，将上壳体(1)通过左旋螺纹与下壳体(5)连接；待上壳体(1)和下壳体(5)连接好后松开下压的芯轴(3)，芯轴(3)在弹簧(4)的恢复力下向上移动，使芯轴(3)的花键(15)共同嵌入上键槽(9)和下键槽(13)；在钻井过程中，地面所传递的钻压通过上壳体(1)和下壳体(5)的螺纹连接传至下部钻具或钻头，地面所传递的扭矩则由花键(15)与上键槽(9)和下键槽(13)配合作用；当井中钻柱无法取出时，由地面向钻柱内投入憋压球(6)，憋压球(6)在重力作用下沿钻柱内环空运动直至芯轴(3)上的倒锥形流道(16)处，启动泥浆泵使憋压球(6)憋压从而推动芯轴(3)向下移动，芯轴(3)的花键(15)将与上键槽(9)脱离，在此过程中向右旋转钻柱，由于上壳体(1)和下壳体(5)使用左旋螺纹连接，二者将脱离，由此可使上壳体(1)及其上部钻柱从井中提出。
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