CN105525884B - 一种具有双释放机构的管柱送入工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有双释放机构的管柱送入工具，包括上连接接头、释放芯轴、上加压接头、中心体、活塞、卡瓦、剪切销钉、扭矩块、弹簧、钢球和下球座接头。释放芯轴上下分别与上连接接头和下球座接头连接构成工具的骨架结构，上加压接头、中心体和活塞由外向内分层套装在释放芯轴上，卡瓦设在中心体的卡瓦槽并与活塞构成配合，活塞上、下止点处径向设有流道孔和卸压孔，扭矩块和弹簧设在释放芯轴下部的扭矩块凹槽内并构成径向限位滑动配合，钢球设在下球座接头顶部球座上。该工具可以采取两种方式释放，一是投球憋压方式；二是通过旋转钻具方式。本发明的优点是具有双释放方式，下入过程中可以循环及旋转活动管柱，其结构简单、可靠，现场操作方便。

Description

一种具有双释放机构的管柱送入工具

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井、完井、修井作业用井下工具领域，更具体的说是一种用于钻完井作业的具有双释放机构的管柱送入工具。

背景技术

随着非常规油气田的开发，大斜度井、水平井、大位移井以及分支井不断增加，钻完井作业需要在各种复杂井身结构中对各种管柱进行送入施工来实行钻完井作业。现有各种石油钻完井管柱送入工具多为单种释放方式，为液压或机械结构形式，主要存在问题有：释放管柱过程中机构失效时，无法采取其他紧急释放方式，只能起钻进行送入工具拆开检查，费时费力，且使施工过程变得复杂，钻完井成本增加。检索“双释放机构”关键词，无符合条件的公开专利存在。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有双释放方式且下入过程中可以循环及活动管柱的具有双释放机构的管柱送入工具。

本发明为解决上述技术问题通过以下技术方案实现的：

一种具有双释放机构的管柱送入工具，包括：上连接接头1、释放芯轴3、上加压接头7、中心体9、活塞11、卡瓦12、剪切销钉14、扭矩块15、弹簧16、钢球17和下球座接头22。其中，释放芯轴3上下分别与上连接接头1和下球座接头22连接构成工具的骨架结构。上加压接头7上部设有径向内凸台，径向内凸台位于上连接接头1和释放芯轴3上部外凸沿之间，上加压接头7中、下部与释放芯轴3构成环形空腔。中心体9设在上加压接头7与释放芯轴3的环形空腔里，中心体9上部与释放芯轴3面密封，中心体9底部与释放芯轴3外凸台对接，中心体9中部内扩径后周向开设两个以上均匀分布的卡瓦槽。活塞11设在中心体9和释放芯轴3组成的活塞腔内并与中心体9和释放芯轴3构成轴向滑动密封配合，活塞11上止点处的释放芯轴3上径向设有与活塞腔连通的流道孔，活塞11下止点处的中心体9设有径向开孔，径向开孔与活塞腔连通，活塞11中部设有与卡瓦12配合的凸块，活塞11下部与中心体9下部通过剪切销钉14连接。卡瓦12设在中心体9的卡瓦槽内，卡瓦12与卡瓦槽构成径向限位滑动配合。两个以上扭矩块15和扭矩块15内置弹簧16均匀设在释放芯轴3下部的扭矩块凹槽内，扭矩块15和扭矩块凹槽构成径向限位滑动配合。钢球17设在下球座接头22顶部球座上。

上述方案还包括：在上连接接头1与上加压接头7间设有轴向推力轴承5和轴承保护套6，释放芯轴3通过螺纹和紧定销钉4连接上连接接头1。

上述方案进一步包括：所述扭矩块15为矩形体，扭矩块15设有顺时针方向单向倒角和上、下方位倒角，扭矩块15下方的释放芯轴3通过螺纹或/和限位紧定销钉18连接限位接头19，扭矩块15一端通过释放芯轴3下部的扭矩块内壁矩形凹槽限位，另一端通过限位接头19上端薄壁台阶与释放芯轴3凹槽内壁台阶共同限位。所述卡瓦槽为矩形槽，四顶点设有应力消除圆角；卡瓦通过设置在矩形槽的槽边台阶限位。

所述扭矩块15为三个，所述卡瓦12为四个。

释放芯轴3与下球座接头22通过螺纹连接，释放芯轴3和上连接接头1之间还有密封圈2，释放芯轴3和中心体9之间还有中心体密封圈8。中心体9与活塞11间设有活塞上密封圈10。活塞11与释放芯轴3间设有活塞下密封圈13。释放芯轴3和下球座接头22之间还有下接头密封圈20。

本发明克服了现有技术中的不足，可以在由于摩阻过大导致管柱无法正常下入时，通过送入工具旋转管柱使静摩擦变为动摩擦力或通过上提下放管柱破除摩阻来使管柱正常下入，传递大扭矩及钻压；下钻过程中，可以循环；下钻到预定井深，两种方式释放，一是通过正转释放，二是通过投球憋压释放；释放后，可以通过悬重及立管压力判定工具释放送入是否成功。本发明的优点是具有双释放方式，下入过程中可以循环及活动管柱，结构简单、可靠，现场操作方便。

附图说明

图1为本发明的具有双释放机构的管柱送入工具整体结构示意图。

图2为本发明的具有双释放机构的管柱送入工具全剖结构示意图。

图3为本发明的具有双释放机构的管柱送入工具连接需要送入管柱上接头后的半剖结构示意图。

图中：1上连接接头，2密封圈，3释放芯轴，4紧定销钉，5轴承，6轴承保护套，7上加压接头，8中心体密封圈，9中心体，10活塞上密封圈，11活塞，12卡瓦，13活塞下密封圈，14剪切销钉，15扭矩块，16弹簧，17钢球，18限位紧定销钉，19限位接头，20下接头密封圈，21送入管柱上接头，22下球座接头。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。

参照说明书附图1、图2、图3，一种具有双释放机构的管柱送入工具，由下至上包括上连接接头1、密封圈2、释放芯轴3、紧定销钉4、轴承5、轴承保护套6、上加压接头7、中心体密封圈8、中心体9、活塞上密封圈10、活塞11、卡瓦12、活塞下密封圈13、剪切销钉14、扭矩块15、弹簧16、钢球17、限位紧定销钉18、限位接头19、下接头密封圈20、送入管柱上接头21、下球座接头22。

上连接接头1与释放芯轴3通过螺纹连接，螺纹连接处设有紧定销钉4防转，上连接接头1与释放芯轴3连接处设有密封圈2，上连接接头1上端连接送入管柱，例如钻杆、套管等，释放芯轴3上设有过流孔及扭矩块退入槽；上加压接头7套装在释放芯轴3上，通过释放芯轴3上台阶限位，在上连接接头1与上加压接头7中间部位设有轴向推力轴承5、轴承保护套6，用来确保在管柱下入到位后，采取增加钻压正传释放时，受力作用在上部管柱，不会对释放芯轴产生影响，确保正传释放能不产生反扭矩，上加压接头7内与释放芯轴3外部空间内套装有中心体9，中心体9套装在释放芯轴3上，通过释放芯轴3下部台阶限位；中心体9上开有四个矩形槽，矩形槽四顶点设有应力消除圆角，卡瓦12设置在四个矩形槽中，通过槽边台阶槽限位，中心体9下部设有定向长舌端，定向长舌端上设有泄压孔（即径向通孔）；中心体9与释放芯轴3间设有活塞11，活塞11中部设有凹槽，活塞11凸起台阶支撑卡瓦12，活塞11与中心体9通过剪切销钉14连接，中心体9与活塞11间设有活塞上密封圈10，活塞11与释放芯轴3间设有活塞下密封圈13；释放芯轴3限位台阶下部设有三个扭矩块15凹槽，扭矩块15通过一端内壁矩形凹槽限位，另一端通过限位接头19上端薄壁台阶与芯轴凹槽内壁台阶共同限位；释放芯轴3与限位接头19通过螺纹连接，螺纹部位设有限位紧定销钉18；释放芯轴3与扭矩块15间装有支撑弹簧16，在扭矩块15上有装配孔，释放芯轴3上对应设有装配螺纹孔；送入管柱上接头21套装在释放芯轴3外面并通过螺纹连接卡瓦12牙，送入管柱上接头21在扭矩块15位置有径向开孔，扭矩块15上下设有倒角，在送入管柱上接头21上下移动时实现扭矩块15沿开孔伸出或缩入；扭矩块15设有顺时针方向单向倒角，装配完毕后，可以带动管串逆时针方向旋转活动钻具，顺时针旋转实现倒扣释放；释放芯轴3下端连接下球座接头22，下球座接头22上部设有钢球17座封台阶，释放芯轴3与下球座接头22间设有下接头密封圈20，通过投球打压对工具实现液压释放。

钻完井作业时，本发明的具有双释放机构的管柱送入工具上端连接钻杆，通过卡瓦12牙连接需要送入管柱的送入管柱上接头21下入，在大斜度井、水平井、大位移井以及分支井完井过程中，由于摩阻过大导致管柱无法正常下入时，可以通过旋转管柱使静摩擦变为动摩擦力或通过上提下放管柱破除摩阻来使管柱正常下入，旋转管柱通过扭矩块15传递扭矩旋转送入工具带动下部管串旋转，下入到预定井深时，释放时，可以采取两种方式，一是投球憋压，钻井液通过释放芯轴3上的活塞11部位对应的流道孔进入到活塞11与中心体9形成的密封腔，憋压到一定压力，剪断剪切销钉14，活塞11下移到一定距离，支撑台阶下移失效，使卡瓦12与需要送入工具上部的送入管柱上接头21啮合螺纹脱开，送入工具上提，带动释放芯轴3上提，扭矩块15上下也设有倒角，扭矩块15内缩到芯轴3本体内，实现释放；二是通过旋转钻具方式，由于扭矩块15可以逆时针方向带动管串旋转活动钻具，顺时针旋转实现倒扣释放，旋转钻具一定圈数实现释放。

Claims (5)

1.一种具有双释放机构的管柱送入工具，其特征在于：包括上连接接头（1）、释放芯轴（3）、上加压接头（7）、中心体（9）、活塞（11）、卡瓦（12）、剪切销钉（14）、扭矩块（15）、弹簧（16）、钢球（17）和下球座接头（22）；其中，释放芯轴（3）上下分别与上连接接头（1）和下球座接头（22）连接构成工具的骨架结构，上加压接头（7）上部设有径向内凸台，径向内凸台位于上连接接头（1）和释放芯轴（3）上部外凸沿之间，上加压接头（7）中、下部与释放芯轴（3）构成环形空腔，中心体（9）设在上加压接头（7）与释放芯轴（3）的环形空腔里，中心体（9）上部与释放芯轴（3）面密封，中心体（9）底部与释放芯轴（3）外凸台对接，中心体（9）中部内扩径后周向开设两个以上均匀分布的卡瓦槽，活塞（11）设在中心体（9）和释放芯轴（3）组成的活塞腔内并与中心体（9）和释放芯轴（3）构成轴向滑动密封配合，活塞（11）上止点处的释放芯轴（3）上径向设有与活塞腔连通的流道孔，活塞（11）下止点处的中心体（9）设有径向开孔，径向开孔与活塞腔连通，活塞（11）中部设有与卡瓦（12）配合的凸块，活塞（11）下部与中心体（9）下部通过剪切销钉（14）连接，卡瓦（12）设在中心体（9）的卡瓦槽内，卡瓦（12）与卡瓦槽构成径向限位滑动配合，两个以上扭矩块（15）和扭矩块（15）内置弹簧（16）均匀设在释放芯轴（3）下部的扭矩块凹槽内，扭矩块（15）和扭矩块凹槽构成径向限位滑动配合，钢球（17）设在下球座接头（22）顶部球座上。

2.根据权利要求1所述的具有双释放机构的管柱送入工具，其特征在于：在上连接接头（1）与上加压接头（7）间设有轴向推力轴承（5）和轴承保护套（6），释放芯轴（3）通过螺纹和紧定销钉（4）连接上连接接头（1）。

3.根据权利要求1或2所述的具有双释放机构的管柱送入工具，其特征在于：所述扭矩块（15）为矩形体，扭矩块（15）设有顺时针方向单向倒角和上、下方位倒角，扭矩块（15）下方的释放芯轴（3）通过螺纹或/和限位紧定销钉（18）连接限位接头（19），扭矩块（15）一端通过释放芯轴（3）下部的扭矩块内壁矩形凹槽限位，另一端通过限位接头（19）上端薄壁台阶与释放芯轴（3）凹槽内壁台阶共同限位；所述卡瓦槽为矩形槽，四顶点设有应力消除圆角；卡瓦通过设置在矩形槽的槽边台阶限位。

4.根据权利要求3所述的具有双释放机构的管柱送入工具，其特征在于：所述扭矩块（15）为三个，所述卡瓦（12）为四个。

5.根据权利要求4所述的具有双释放机构的管柱送入工具，其特征在于：释放芯轴（3）与下球座接头（22）通过螺纹连接，释放芯轴（3）和上连接接头（1）之间还有密封圈（2），释放芯轴（3）和中心体（9）之间还有中心体密封圈（8），中心体（9）与活塞（11）间设有活塞上密封圈（10），活塞（11）与释放芯轴（3）间设有活塞下密封圈（13），释放芯轴（3）和下球座接头（22）之间还有下接头密封圈（20）。