CN105927169B - 一种连续油管钻压扭矩增大器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续油管钻压扭矩增大器，能够将涡轮钻具的扭矩转化为前端工具的钻压和扭矩。其技术方案：中心筒内设置节流筒，节流压差通过滑套驱动轮轴径向偏移和周向偏转，分动箱将涡轮钻具转动和扭矩通过大齿轮和小齿轮传递给滚轮，分动箱内设置过流孔。本发明能够自动无极调节轮轴张开角度，对井径变化适应性强，涡轮钻具扭矩能够通过分动箱放大，从而为前端工具提供更好条件，同时可以对连续油管提供更大牵引力。

Description

一种连续油管钻压扭矩增大器

技术领域

本发明涉及一种连续油管钻压扭矩增大器，具体应用于油气井连续油管作业，尤其是连续油管钻井、测井、磨削、洗井等作业。

背景技术

连续油管是一根完整的长达数千米的细长管，在陆地上盘在盘管器上，可以整根管柱送入井下；广泛应用于修井、压裂后钻桥塞、落鱼打捞、测井、钻井等作业。连续油管由于其结构连续，起下钻时间短，工作效率是普通钻杆、油管、套管作业的3～5倍。

连续油管挠度过大，只能承受轴向拉力，几乎不能承受扭矩和轴向压力。所以，连续油管在斜井、水平井中作业需要在前端增加一个提供拖拽力的送进装置，称之为爬行器。目前国内外连续油管爬行器主要是蠕动式，蠕动式爬行器包括两套撑杆机构，两套撑杆机构交替支撑在井壁上，同时对油管提供拖拽力。蠕动式爬行器工作不连续，并且对井径变化敏感，通常之能应用于连续油管测井和洗井工作，对于连续油管钻井和磨削适应性不强。

水平井采用常规钻柱钻井作业中，克服水平段钻柱的摩擦力向前推进是一个巨大的问题。目前国内外水平井钻柱送进装置，主要采用的方案是将钻柱前端通过短接分为多段，段与段之间通过节流压差推动。连续油管几乎不能承受轴向压力和扭矩，水平段不能直接加钻压推进，所以上述方案不能用于连续油管作业。

连续油管工作效率高，目前国内外连续油管作业越来越广泛。但是没有成熟的工具，能够在连续油管钻井、磨削等作业中提供有效钻压和扭矩。目前的连续油管磨削作业，只能采用小扭矩、低钻压、高速钻头进行磨削，磨削速度低；连续油管钻井只能适应于直井段，采用前端增加增重工具的方式产生钻压。因此，连续油管钻井、磨削等应用受到限制。

综上所述，研制适应范围广的连续油管送进装置，以及对前端工具提供钻压扭矩的连续油管作业设备具有广阔前景。

发明内容

本发明的目的：为了克服现有爬行器工作不连续以及井径变化适应性差的缺点，同时解决连续油管钻井和磨削等作业扭矩钻压低的问题，特提供一种连续油管钻压扭矩增大器。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种连续油管钻压扭矩增大器，包括中心筒、滚轮、滑套、轮轴、节流筒、支撑臂、活动环、输入轴、输出轴、分动箱、涡轮钻具，中心筒上端安装连续油管接头或上部工具，中心筒下端锥扣连接分动箱，分动箱下端锥扣连接涡轮钻具壳体，其特征在于：

中心筒内设置节流筒，中心筒外套装滑套，中心筒设置轴向滑槽，螺钉设置在所述滑槽内，用螺钉连接节流筒和滑套；节流筒下端设置压缩弹簧；滑套外安装支撑臂，支撑臂端部与活动环通过球铰连接，活动环套在轮轴上并可以在轮轴上滑动，轮轴端部安装滚轮；

分动箱中心设置输入轴，所述输入轴与涡轮钻具旋转轴用联轴器连接，分动箱上端设置输出轴，所述输出轴伸出分动箱外并与轮轴之间用万向节连接；输入轴和输出轴之间设置一级直齿轮传动；分动箱设置过流孔，所述过流孔连通分动箱上下中心流道；

安装完成后，输出轴与中心筒的轴线共同构成的平面与轮轴轴线之间夹角为5～20°；

所述分动箱包括后端盖、隔板、齿轮箱、前端盖，分动箱各个部件之间接触位置设置密封垫片并且边缘位置设置螺栓孔，用螺栓连接后端盖和前端盖；隔板、齿轮箱、前端盖在安装齿轮的空余位置设置轴向过流孔，所述过流孔联通分动箱上下中心流道；

所述齿轮箱中心位置设置小齿轮，小齿轮周围均匀分布3个大齿轮，所述大齿轮连接输出轴；后端盖和齿轮箱之间设置隔板，所述隔板封闭齿轮箱内的大齿轮和小齿轮。

本发明具有的有益效果是：1、本发明滚轮张开角度可以自动无极调节，对井径变化适应性强；2、通过分动箱将涡轮钻具的扭矩放大，能够为前端钻头等工具提供更大的扭矩和钻压；3、与常规伸缩式或者蠕动式爬行器相比，本发明工作连续，更加有利于前端工具作业，尤其是钻铣工具、磨削工具等。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

图2为本发明所述齿轮箱的结构简图。

图3为本发明所述分动箱装配原理图。

图4为本发明所述滚轮张开状态的结构简图。

图中：1.中心筒；2.滚轮；3.滑套；4.螺钉；5.轮轴；6.节流筒；7.支撑臂；8.活动环；9.压缩弹簧；10.万向节；11.输出轴；12.后端盖；13.隔板；14.齿轮箱；15.前端盖；16.涡轮钻具壳体；17.大齿轮；18.小齿轮；19.输入轴；20.联轴器；21.涡轮钻具旋转轴。

具体实施方式

本发明不受下述实施实例的限制，可以根据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合图1、图2、图3、图4对本发明作以下描述。上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布局方向来确定的。

中心筒1上端安装连续油管接头或上部工具，中心筒1下端安装分动箱并用锥扣连接，分动箱下端链接涡轮钻具壳体16并用锥扣连接。

中心筒1内设置节流筒6，中心筒1外套装滑套3，中心筒1设置轴向滑槽，螺钉4设置在所述滑槽内，用螺钉4连接节流筒6和滑套3。节流筒6下端设置压缩弹簧9，节流筒6与中心筒1之间设置密封圈。滑套3外安装支撑臂7，支撑臂7端部与活动环8通过球铰连接，活动环8套在轮轴5上并可以在轮轴5上滑动，轮轴5端部安装滚轮2。

分动箱包括后端盖12、隔板13、齿轮箱14、前端盖15。后端盖12、隔板13、齿轮箱14、前端盖15之间接触位置设置密封垫片，后端盖12、隔板13、齿轮箱14、前端盖15边缘位置设置螺栓孔，用螺栓连接后端盖12和前端盖15。

齿轮箱14为圆盘形，齿轮箱14中心位置安装小齿轮18，小齿轮18周围均匀分布3个大齿轮17，大齿轮17安装到输出轴11上，输出轴11一端通过轴承安装到齿轮箱14上，输出轴11另一端穿过隔板13和后端盖12伸出分动箱外，输出轴11通过万向节10与轮轴5连接。小齿轮18安装到输入轴19上，输入轴19穿过齿轮箱14伸入前端盖15内，输入轴19与涡轮钻具旋转轴21之间设置联轴器20。

隔板13设置在齿轮箱14和后端盖12之间，隔板13和齿轮箱14封闭大齿轮17和小齿轮18，防止泥浆影响齿轮传动。隔板13和齿轮箱14在安装齿轮的空余位置设置3个轴向过流孔，所述过流孔联通分动箱上下中心流道。

后端盖12整体为圆盘形，所述圆盘边缘位置设置凸台，所述凸台与隔板13连接。后端盖12中心设置圆筒，圆筒与中心筒1之间采用锥扣连接。后端盖12在输出轴11对应位置设置3个孔，输出轴11从所述孔内穿过并伸出后端盖12。输出轴11和后端盖12之间设置密封圈。

前端盖15整体为圆盘形，所述圆盘边缘位置设置凸台，所述凸台与齿轮箱14连接。前端盖15中心设置圆筒，所述圆筒与涡轮钻具壳体16之间采用锥扣连接。

安装完成后，输出轴11与中心筒1的轴线共同构成的平面与轮轴5轴线之间夹角为5～20°，当节流筒6通过滑套3带动支撑臂7往后端盖12运动的时候，轮轴5会往径向偏斜同时会侧向偏移。

本发明的原理是：涡轮钻具旋转轴21通过联轴器20驱动小齿轮18旋转，小齿轮18带动大齿轮17再带动滚轮2转动。节流筒6在流体压差作用下向下滑动，并通过滑套3带动支撑臂7下行，从而轮轴5往径向偏移同时会在周向偏转一定角度。3个轮轴5螺旋张开，使得滚轮2压紧在井壁或者套管壁上。3个滚轮2转动，能够带动本发明所述结构主体转动，主体结构螺旋式转动并往前推进，为下部工具提供钻压并克服前端钻具产生的反扭矩。另一方面，停泵后，节流筒6在压缩弹簧9推力下回位，3个轮轴5收拢，方便工具起钻回收。

Claims (1)

1.一种连续油管钻压扭矩增大器，包括中心筒、滚轮、滑套、轮轴、节流筒、支撑臂、活动环、输入轴、输出轴、分动箱、涡轮钻具，中心筒上端安装连续油管接头或上部工具，中心筒下端锥扣连接分动箱，分动箱下端锥扣连接涡轮钻具壳体，其特征在于：

中心筒内设置节流筒，中心筒外套装滑套，中心筒设置轴向滑槽，螺钉设置在所述滑槽内，用螺钉连接节流筒和滑套；节流筒下端设置压缩弹簧；滑套外安装支撑臂，支撑臂端部与活动环通过球铰连接，活动环套在轮轴上并可以在轮轴上滑动，轮轴端部安装滚轮；

分动箱中心设置输入轴，所述输入轴与涡轮钻具旋转轴用联轴器连接，分动箱上端设置输出轴，所述输出轴伸出分动箱外并与轮轴之间用万向节连接；输入轴和输出轴之间设置一级直齿轮传动；分动箱设置过流孔，所述过流孔连通分动箱上下中心流道；

安装完成后，输出轴与中心筒的轴线共同构成的平面与轮轴轴线之间夹角为5～20°；

所述分动箱包括后端盖、隔板、齿轮箱、前端盖，分动箱各个部件之间接触位置设置密封垫片并且边缘位置设置螺栓孔，用螺栓连接后端盖和前端盖；隔板、齿轮箱、前端盖在安装齿轮的空余位置设置过流孔；

所述齿轮箱中心位置设置小齿轮，小齿轮周围均匀分布3个大齿轮，所述大齿轮连接输出轴；后端盖和齿轮箱之间设置隔板，所述隔板封闭齿轮箱内的大齿轮和小齿轮。